JP2024508331A - マシンビジョンによる検出方法、その検出装置及びその検出システム - Google Patents

Abstract

マシンビジョンによる検出方法、検出装置及び検出システムである。該検出方法は、ラインレーザから３次元画像を受信するステップと、３次元画像を２次元グレースケール画像に変換するステップと、２次元グレースケール画像から第１部材の境界及び第２部材の境界を取得するステップと、第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を決定するステップと、Ｎ本の垂線の長さの平均値を第１部材と第２部材との間の隙間として計算するステップとを含む。３次元画像は、第１部材の少なくとも一部の境界と、第２部材の境界と、第１部材及び第２部材の境界上に位置する少なくとも１つの溶接点とを含み、Ｎは正の整数である。該方法は複数回の検出を行い平均値を求める方式によって２つの部材間の隙間をより正確に計算でき、検出精度を向上させる。また検出部材の連続的なサンプリングをサポートすることができ、且つカメラを予め較正する必要がない。【選択図】図４

Description

本願はマシンビジョン領域に関し、具体的にはマシンビジョンによる検出方法、その検出装置及びその検出システムに関する。

製造工程において、ワークの溶接後検査は一般的に「目視検査」により行われている。目視検査は肉眼による観察を主として、且つ拡大鏡、ゲージ及びテンプレートなどの補助ツールを組み合わせて溶接表面の品質及び目視サイズなどを全面的に検出する方法である。

手作業による検出の効率を向上させるために、産業用カメラに基づいて実現されるマシンビジョンによる検出手段が存在する。しかしながら、これらマシンビジョンによる検出手段は構造設計、コストの制御及び実際の応用シーンとのマッチング状況などの問題に制限されて、少なからず欠点が存在する。その検出精度及び検出効率をいずれも向上させることが期待されている。

上記課題を鑑み、本願は、マシンビジョンによる検出の効率及び精度を向上させることができるマシンビジョンによる検出方法、その検出装置及びその検出システムを提供する。

第１態様によれば、本願はマシンビジョンによる検出方法を提供する。該方法は、第１部材の少なくとも一部の境界と、第２部材の少なくとも一部の境界と、第１部材の境界及び第２部材の境界上に位置する少なくとも１つの溶接点と、を含む、ラインレーザからの３次元画像を受信するステップと、３次元画像を２次元グレースケール画像に変換するステップと、２次元グレースケール画像から、第１部材の境界及び第２部材の境界を取得するステップと、第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を決定するステップと、Ｎ本の垂線の長さの平均値を第１部材と第２部材との間の隙間として計算するステップと、を含み、Ｎは正の整数である。

本願実施例の技術的解決手段において、ラインレーザで収集される３次元画像によって、検出部材の連続的なサンプリングをサポートすることができ、且つカメラを予め較正する必要がない。また、複数の垂線の長さの平均値を求める方式によって、２つの部材間の隙間をより正確に計算することができ、検出精度を向上させる。

いくつかの実施例において、上記２次元グレースケール画像から、第１部材の境界及び第２部材の境界を取得するステップは具体的に、第１部材の境界を含む境界領域において、前記境界領域をＮ個に等分する第１フィッティングユニットを設置するステップと、第１フィッティングユニットと第１部材の境界との間の各交点を順に接続して、第１部材の境界にフィッティングする第１直線を形成するステップと、第２部材の境界を含む境界領域において、境界領域をＮ個に等分する第２フィッティングユニットを設置するステップと、第２フィッティングユニットと第２部材の境界との間の各交点を順に接続して、第２部材の境界にフィッティングする第２直線を形成するステップと、を含み、Ｎは２０～５０の正の整数である。上記技術的解決手段において、境界領域を等分する複数のフィッティングユニットを設置することによりフィッティングを行い境界直線を取得し、フィッティングユニットの数を調整することでフィッティング直線のフィッティングの適合度を容易に調整することができ、異なる実際の状況におけるニーズを満たす。

いくつかの実施例において、上記第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を生成するステップは具体的に、第１フィッティングユニットと第１部材の境界との間のＮ個の交点を垂線設定点として決定し、各垂線設定点をそれぞれ起点として、第２直線に垂直なＮ本の垂線を生成するステップ、又は第２フィッティングユニットと前記第２部材の境界との間のＮ個の交点を垂線設定点として決定し、各垂線設定点をそれぞれ起点として、第１直線に垂直なＮ本の垂線を生成するステップを含む。上記技術的解決手段において、フィッティングユニットと部材の境界との間の交点に基づいて垂線を生成し、それによりＮ本の垂線を隙間に沿って均一に分布させて、２つの部材間の隙間をより正確に計算することができる。

いくつかの実施例において、上記方法は、２次元グレースケール画像において、溶接点の両側の境界にそれぞれフィッティングする第３直線及び第４直線を抽出するステップと、第３直線が溶接点に接する第１接点及び第４直線が溶接点に接する第２接点を決定するステップと、第１接点と第２接点との間の距離を溶接点の幅として計算するステップと、をさらに含む。

本願実施例の技術的解決手段において、３次元画像に基づいて２つの部材間の溶接点の幅を計算する形態をさらに提供する。これは、溶接点の境界にフィッティングするフィッティング直線を取得することで自動的に計算して取得することができ、部材間の溶接状態をより完全に評価することに役立つ。

いくつかの実施例において、上記２次元グレースケール画像において溶接点の両側の境界にそれぞれフィッティングする第３直線及び第４直線を抽出するステップは具体的に、溶接点を含む第１側境界の境界領域において、それぞれ境界領域をＭ個に等分する第３フィッティングユニットを設置するステップと、第３フィッティングユニットと溶接点の第１側境界との間の各交点を順に接続して、前記第３直線を形成するステップと、溶接点を含む第２側境界の境界領域において、それぞれ境界領域をＭ個に等分する第４フィッティングユニットを設置するステップと、第４フィッティングユニットと溶接点の第２側境界との間の各交点を順に接続して、第４直線を形成するステップと、を含み、Ｍは３０～５０の正の整数である。

上記技術的解決手段において、境界領域を等分する複数のフィッティングユニットを設置する方式によりフィッティングを行い溶接点の境界を取得し、フィッティングユニットの数を調整することによりフィッティング直線と溶接点の境界とのフィッティングの適合度を容易に調整することができ、異なる実際の状況におけるニーズを満たす。

いくつかの実施例において、上記第３直線が溶接点に接する第１接点及び第４直線が溶接点に接する第２接点を決定するステップは具体的に、第３直線上の最後の第３フィッティングユニットと溶接点の第１側境界との間の交点を第１接点とし、且つ第４直線上の最後の第４フィッティングユニットと溶接点の第２側境界との交点を第２接点とするステップを含む。上記技術的解決手段において、フィッティングユニットが境界領域を等分するという特徴を利用して、フィッティング直線の最後のフィッティングユニットにより簡単且つ迅速に第１接点及び第２接点を近似して決定することができる。

いくつかの実施例において、上記第３直線が溶接点に接する第１接点及び第４直線が溶接点に接する第２接点を決定するステップは具体的に、第３直線と第１直線との間の交点を第１接点とし、且つ第４直線と第１直線との間の交点を第２接点とするステップを含む。上記技術的解決手段において、溶接点の幅は実質的に２つの部材の隙間にある幅と見なすことができることを考慮し、これにより部材のフィッティング直線と溶接点の両側のフィッティング直線との間の交点に基づいて溶接点の幅を計算するための２つの接点を迅速に決定し提供することができ、正確な溶接点の幅の計算結果を取得することに役立つ。

第２態様によれば、本願はマシンビジョンによる検出装置を提供する。該マシンビジョンによる検出装置は、第１部材の少なくとも一部の境界と、第２部材の少なくとも一部の境界と、第１部材の境界及び第２部材の境界上に位置する少なくとも１つの溶接点と、を含む、ラインレーザからの３次元画像を受信することに用いられる、受信モジュールと、３次元画像を２次元グレースケール画像に変換することに用いられる変換モジュールと、２次元グレースケール画像から、第１部材の境界及び第２部材の境界を取得することに用いられるフィッティングモジュールと、第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を決定し、且つＮ本の垂線の長さの平均値を第１部材と第２部材との間の隙間として計算することに用いられる隙間計算モジュールと、を含み、Ｎは正の整数である。

本願実施例の技術的解決手段において、ラインレーザで収集される３次元画像によって、検出部材の連続的なサンプリングをサポートすることができ、且つカメラを予め較正する必要がない。また、該装置は、複数の垂線の平均値を求める方式により２つの部材間の真の隙間を計算することができ、画像歪みなどに起因する干渉を効果的に排除する。従って、検出速度及び検出精度を効果的に向上させる。

第３態様によれば、本願は電子機器を提供する。該電子機器は、プロセッサと、プロセッサに通信接続されるプロセッサと、を含み、メモリはコンピュータプログラムコマンドを記憶し、コンピュータプログラムコマンドがプロセッサにより呼び出されると、プロセッサに上記ビジョンによる検出方法を実行させる。

本願実施例の技術的解決手段において、電子機器はラインレーザで収集される３次元画像によって、検出部材の連続的なサンプリングをサポートすることができ、且つカメラを予め較正する必要がない。また、複数の垂線の平均値を求める方式により２つの部材間の真の隙間を計算することができ、画像歪みなどに起因する干渉を効果的に排除する。従って、検出速度及び検出精度を効果的に向上させる。

第４態様によれば、本願は不揮発性コンピュータ記憶媒体を提供する。該不揮発性コンピュータ記憶媒体にコンピュータプログラムコマンドが記憶され、コンピュータプログラムコマンドがプロセッサにより呼び出されると、上記ビジョンによる検出方法を実行する。

本願実施例の技術的解決手段において、ラインレーザで収集される３次元画像によって、検出部材の連続的なサンプリングをサポートすることができ、且つカメラを予め較正する必要がない。また、複数の垂線の平均値を求める方式により２つの部材間の真の隙間を計算することができ、画像歪みなどに起因する干渉を効果的に排除する。従って、検出速度及び検出精度を効果的に向上させる。

第５態様によれば、本願はマシンビジョンによる検出システムを提供する。該マシンビジョンによる検出システムは、複数のラインレーザを含む画像収集機器であって、３次元画像を収集することに用いられる画像収集機器と、画像収集機器と検査対象部材との間に相対的な移動を発生させることに用いられる駆動機構と、画像収集機器に通信接続され、上記マシンビジョンによる検出方法を実行して３次元画像を処理し、３次元画像の処理結果を検査対象部材の検出に使用することに用いられる第１コントローラと、を含む。

本願実施例の技術的解決手段において、検出部材の連続的なサンプリングをサポートすることができ、且つカメラを予め較正する必要がなく、検出精度及び検出効率を効果的に向上させることができる。さらに、ラインレーザは検出領域の特徴を直感的に表示することができ、サンプリング画像の検出效果を顕著に向上させて、検出精度を効果的に向上させることができる。

いくつかの実施例において、画像収集機器は、２つのラインレーザと、センサホルダと、遮光カバーと、を含み、２つのラインレーザはそれぞれセンサホルダの両側に設置され、遮光カバーはセンサホルダに固定されて、ラインレーザの外側に被せられ、センサホルダは、高さ調整モジュールと、間隔調整モジュールと、を含み、高さ調整モジュールはラインレーザが位置する高さを調整することに用いられ、間隔調整モジュールは２つのラインレーザ間の間隔を調整することに用いられる。

本願実施例の技術的解決手段において、さらに追加の高さ調整モジュール及び間隔調整モジュールが設置され、それによりマシンビジョン検出システムは検査対象部材のサイズが変化してもそれに適応して調整を行うことができ、様々な検査対象部材を使用するニーズを満たす。また、追加して設置される遮光カバーは、ラインレーザのレーザ光が外部に散乱することを防ぎ、操作者の目が損傷することを回避することができる。

いくつかの実施例において、該マシンビジョン検出システムは、高さ調整モジュール及び間隔調整モジュールを制御して、２つのラインレーザを目標間隔及び／又は目標高さに到達させることに用いられる第２コントローラをさらに含み、第２コントローラには目標間隔及び目標高さを記録した複数の配置情報が記憶され、各配置情報は少なくとも１種類の検査対象部材に対応する。上記技術的解決手段において、第２コントローラに異なる型番、サイズ又は外形の検査対象部材の配置情報が予め記録されてもよい。これにより、検査対象部材のサイズ、型番又は外形などが変化しても、当業者は対応する配置情報をロードすることによって自動切り替え及び迅速な調整を実現することができ、検出システムの互換性及び運用効率を効果的に向上させる。

上記説明は本願の技術的解決手段の概要に過ぎず、本願の技術的解決手段をより明確に理解するために、明細書の内容に従って実施することができ、且つ本願の上記及び他の目的、特徴及び利点をより明確に理解できるようにするために、以下に本願の具体的な実施形態を挙げる。

当業者にとって、様々な他の利点及び利益は、以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことによって明確になる。図面は、好ましい実施形態を示すことが目的であり、本願を限定するものとみなされるべきではない。図面において、同じ部材には同じ図面符号を使用する。
本願のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出システムの構造概略図である。 本願のいくつかの実施例に係る画像収集機器の構造概略図である。 本願の別のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出システムの構造概略図である。 本願のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出方法の方法フローチャートである。 本願のいくつかの実施例に係る２次元グレースケール画像の概略図である。 本願のいくつかの実施例に係るステップＳ４０３の方法フローチャートである。 本願のいくつかの実施例に係る部材境界を取得する概略図であり、境界領域を等分するフィッティングユニットを示す。 本願のいくつかの実施例に係る境界の概略図であり、図７ａで取得された部材境界の表示形態を示す。 本願の別のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出方法の方法フローチャートである。 いくつかの実施例に係るステップＳ８０１の方法フローチャートである。 本願のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出方法の方法フローチャートであり、検査対象部材が、事前溶接工程が完了したセルのトップカバー及びセルのアルミニウムケースであることを示す。 本願のいくつかの実施例に係る検査対象部材の概略図であり、図９の検出を行うセルのトップカバー及びセルのアルミニウムケースを示す。 本願のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出装置の概略図である。 本願の別のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出装置の概略図である。 本願のいくつかの実施例に係る電子機器の概略図である。

以下に図面を参照しながら、本願の技術的解決手段の実施例を詳細に説明する。以下の実施例は本願の技術的解決手段をより明確に説明するためにのみ用いられ、例に過ぎず、これにより本願の保護範囲を限定するものではない。

別途定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本願の当業者が一般的に理解するものと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、単に具体的な実施例を説明することが目的であり、本願を限定することを意図したものではない。本願の明細書と特許請求の範囲及び上記図面の説明における「含む」及び「有する」という用語及びそれらの類語は、排他的ではないものを意図している。

本願の実施例の説明において、「第１」「第２」等の用語は異なる対象を区別するためのものであるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示し又は示された技術的特徴の数量、特定の順序又は主従関係を暗示的に示すものと理解すべきではない。本願の実施例の説明において、特に明確に限定しない限り、「複数」は２つ以上である。

本明細書における「実施例」への言及は、実施例に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、本願の少なくとも１つの実施例に含まれ得ることを意味する。本明細書の各所に該「実施例」という語が出現しても、必ずしも全てが同じ実施例を指すわけではなく、他の実施例と相互に排他的で独立した又は代替的な実施例を指すものでもない。当業者は、本明細書に記載の実施例は他の実施例と組み合わせることができることを明示的かつ暗示的に理解する。

本願の実施例の記載における「及び／又は」という用語は、単に関連対象の関連関係を説明しているに過ぎず、３種類の関係が存在可能であることを示し、例えば、Ａ及び／又はＢは、Ａが単独で存在する、ＡとＢが同時に存在する、Ｂが単独で存在する、という３つの状況を示すことができる。なお、本明細書において記号「／」は、一般的に前後の関連対象が「又は」の関係であることを示す。

本願の実施例の説明において、「複数」という用語は２つ以上（２つを含む）を指し、同様に、「複数組」は２組以上（２組を含む）を指し、「複数枚」は２枚以上（２枚を含む）を指す。

本願の実施例の説明において、「中心」「縦方向」「横方向」「長さ」「幅」「厚さ」「上」「下」「前」「後」「左」「右」「垂直」「水平」「上部」「底部」「内」「外」「時計回り」「反時計回り」「軸方向」「径方向」「周方向」等の用語が指示する方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本願の実施例を説明しやすくし、説明を簡略化するためのものに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを指示又は暗示するものではなく、従って本願の実施例を限定するものと理解すべきではない。

本願の実施例の説明において、特に明確に規定及び限定しない限り、「取り付ける」「つながっている」「接続」「固定」等の用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体であってもよい。機械的接続であってもよく、電気的接続であってもよい。直接つながっていてもよく、中間媒体を介して間接的につながっていてもよく、２つの素子内部の連通又は２つの部品の相互作用関係であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願実施例における具体的な意味を理解することができる。

現在、リチウム電池のセル製造工程において、セルをケースに入れた後、セルのトップカバーとアルミニウムケースを溶接する必要がある。セルのトップカバーとアルミニウムケースをシーム溶接する前に、トップカバーとアルミニウムケースを初期溶接して、両者の初期位置決めを実現する事前溶接工程が存在する。セルのトップカバーとアルミニウムケースとの溶接品質を保証して、両者の隙間が大きすぎるなどの問題による溶接不良の状況を回避するために、事前溶接工程後のトップカバーとアルミニウムケースとの隙間及び溶接点の品質などに対して検査を行う必要がある。

典型的なマシンビジョンによる検出方式は、２次元カメラを使用して、トップカバーとアルミニウムケースの事前溶接工程後の溶接部分の画像情報を収集してから、その画像情報に対する処理と分析を行って、両者の間の隙間が要件に適合しているか否かを判断するものである。

本出願人らは、上記マシンビジョンによる検出方式を用いる場合、使用前に２次元カメラを予め較正し、画素距離から実際の距離への校正ファイルを生成して計算を補助する必要があることに注目した。この方法はトップカバーとアルミニウムケースとの間の真の間隔を得ることができず、物体の特徴が不明確な場合、誤った判断が生じやすい。且つ、２次元カメラで画像を撮影する場合、光源の設置の問題で検出の不正確さや測定における誤った判断などの問題が生じ、隙間検出に必要な時間が長い。

上記マシンビジョンによる検出の効率が低く検出精度に劣るという問題を解決するために、出願人らは、従来の２次元カメラにおける予め較正する必要があり、収集された画像情報に多くの干渉が存在して検出精度及び検出の効率が低くなるという欠点を効果的に解決することができる、ラインレーザに基づいて実現される部材隙間の検出方法を提供する。

以下の実施例では説明の便宜上、本願実施例における検査対象部材を事前溶接工程が終了したトップカバー及びアルミニウムケースとして説明する。なお、当業者であれば理解できるように、同じ原理及び概念に基づき、本願実施例のマシンビジョンによる検出システムを、構造や形状、特徴が類似したその他の検査対象部材に応用して検査を行うことができる。

図１を参照すると、図１は本願のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出システムの構造概略図である。該マシンビジョンによる検出システムは、画像収集機器１１０と、駆動機構１２０と、第１コントローラ１３０と、を含む。

画像収集機器１１０は、３次元画像信号を収集することに用いられる機器である。それは具体的に任意の適切な型番及び数のラインレーザを選択して使用することができ、且つラインレーザに適合する支持構造を有する。

駆動機構１２０は、検査対象部材（例えば、事前溶接工程が終了したセルトップカバーとセルアルミニウムケース）を駆動して画像収集機器１１０との間に相対的な移動を発生させることに用いられる動作ユニットである。それは具体的に画像収集機器１１０の連続的なサンプリングのニーズを満たす、任意の適切なタイプの動力機構を使用することができる。いくつかの実施例において、検査対象部材は駆動機構１２０に挟持して固定されてもよく、駆動機構１２０の駆動下で、画像収集機器１１０のラインレーザに相対して移動し、それにより検査対象部材の画像サンプリングを完了する。

第１コントローラ１３０は論理演算機能を有する電子計算デバイスであってもよく、サーバ又は産業用コンピュータなどを含むがそれらに限定されない。それは有線又は無線の方式で画像収集機器との間に通信接続を確立することができ、それにより画像収集機器が収集した３次元画像信号を受信する。

操作の過程で、事前溶接工程が完了したセルトップカバーＡ１とセルアルミニウムケースＡ２は、モータ又は他の適切なタイプの駆動機構１２０の駆動下で、画像収集機器１１０との間の設定速度による相対的な移動が発生する。画像収集機器１１０のラインレーザは、エンコーダなどに類似したセンサ機器を介して、相対的な移動速度に適した収集レートに応じて、事前溶接後のセルトップカバーＡ１とセルアルミニウムケースＡ２からなる検査対象部材の両側長辺における３次元画像信号を連続的に収集し取得してもよい。

画像収集機器１１０が収集し取得した３次元画像信号は第１コントローラ１３０に提供され、第１コントローラ１３０によって画像処理などの一連のマシンビジョンによる検出方法のステップを実行した後、検出結果を出力し、且つ外部機器に提供する。これにより、隙間又は溶接点の品質が要件に適合しない検査対象部材を直ちに選別し、対応する処理を行うことができる。

本願実施例における１つの利点は、長尺状の検査対象部材が複数の溶接点を有する場合、画像収集機器はサンプリングを行い連続的に収集する方式で検査対象部材の３次元画像信号を取得できることである。それに対してカメラを用いて撮影する従来の技術的解決手段では、カメラの撮影範囲が制限されるため、領域の一部を撮影した後、新たな位置に再移動して撮影を行い、それにより全ての溶接点を撮影しサンプリングすることしかできない。カメラを用いて撮影する従来の技術的解決手段に比べて、ラインレーザで連続的にスキャンする方式は起動及び停止の動作頻度を効果的に減少させて、検出速度を大幅に向上させることができる。

本願のいくつかの実施例によれば、図２を参照すると、該画像収集機器１１０は、２つのラインレーザ１１１と、センサホルダ１１２と、高さ調整モジュール１１３と、間隔調整モジュール１１４と、遮光カバー１１５と、が含まれてもよい。

２つのラインレーザ１１１はそれぞれセンサホルダ１１２の両側に設置され、セルトップカバーとセルアルミニウムケースの２つの対称な長辺の３次元画像信号を同時に収集することに用いられてもよい。ラインレーザは、実際の状況のニーズに応じて適切な視野及び画素検出精度を有するものであってもよい。例えば、ラインレーザ１１１のスキャン方向における分解能は、検出の要件を満たすために、隙間検出閾値（例えば０．０８ｍｍ）未満に設定されてもよい。そのスキャン線速度は１３０ｍｍ／ｓ以上に設定され、スキャンレートは５ｋＨｚ程度である。

高さ調整モジュール１１３及び間隔調整モジュール１１４はいずれもセンサホルダ１１２に設置される。それは具体的に任意の適切なタイプの機械構造を選択して使用することができ、ねじ、シリンダ又は歯車などに基づくものを含むがこれらに限定されない。

高さ調整モジュール１１３及び間隔調整モジュール１１４によって、２つのラインレーザ１１１の高さ及びその間隔をいずれも一定の範囲で変動させることができ、それにより異なる型番又はサイズのセルを検出するニーズを満たす。

遮光カバー１１５はセンサホルダ１１２に設置されてもよく、それによりラインレーザ１１１を中にして被せる。それは具体的に、ラインレーザ１１１に被せて遮蔽できるものであれば、任意の適切な形状、サイズ又は材質のカバーを用いることができる。このような設計により、ラインレーザから発生するレーザ光が漏れたり反射して操作者の目に入ったりすることを回避して、人体を保護する役割を果たす。

なお、本願実施例は対称に設置された２つのラインレーザを例として説明している。当業者には理解されるように、このような設計は検査対象部材の両側の溶接領域を取得することに適したものである。検査対象部材の溶接領域の位置又は大きさが変化する場合、実際の状況のニーズに応じて異なる数又は異なる位置のラインレーザを選択して設置してもよく、図２に示される状況に限定されない。

本願実施例における１つの利点は、ラインレーザによって検査対象部材のデータ収集を完了させることにより、従来のカメラで取得される画像が不鮮明であることや、画像に歪みが存在すること、又は光源を設置することで画像の隙間が実際の値より小さいなどの欠点を効果的に回避できることである。

本願実施例における別の１つの利点は、ラインレーザが提供するのは３次元画像信号であり、多角度で多方位の測定を実現し、視野が遮断される死角による測定の誤りを回避して、より正確で直感的な画像情報を提供できることである。

本願のいくつかの実施例によれば、図３を参照してもよく、図３は本願の別のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出システムの構造概略図である。該マシンビジョン検出システムはさらに第２コントローラ１４０が含まれてもよい。

該第２コントローラ１４０には目標間隔及び目標高さを記録した複数の配置情報が記憶される。該配置情報は検査対象部材に対応したデータ情報であり、実際の製品の製造状況に応じて技術者が予め設定することができる。

操作の過程で、マシンビジョンによる検出システムに入る検査対象部材が変更された場合、技術者又は操作者は、現在検出を行う必要がある検査対象部材に対応した配置情報を選択して確定し、次いで第２コントローラは選択された配置情報に基づいて、高さ調整モジュール１１３及び間隔調整モジュール１１４を自動的に制御して、ラインレーザを配置情報に記録された目標間隔及び目標高さに移動させることで、検査対象部材に対する３次元画像信号の収集を完了する。

なお、説明の便宜上、本願実施例においてはコントローラが実行しようとする機能の違いに応じてそれぞれ「第１コントローラ」及び「第２コントローラ」として説明している。当業者には理解されるように、該第１コントローラ及び第２コントローラの説明はコントローラの具体的な実現を限定するものではなく、それは同じ電子計算デバイス内の異なる機能モジュールであってもよく、異なる電子計算デバイス内にそれぞれ配置された機能モジュールであってもよい。

本願実施例における１つの利点は、予め記憶された配置情報により、操作者は検査対象部材のサイズ又はタイプが変化しても（検出すべきセルのサイズが変更された場合など）、マシンビジョンによる検出システムを迅速かつ簡単に調整して、変更後の検査対象部材に適応させることができ、検出の効率及び互換性を効果的に向上させることである。

本願のいくつかの実施例によれば、図４は本願のいくつかの実施例に係るマシンビジョンによる検出方法の方法フローチャートである。該マシンビジョンによる検出方法は上記第１コントローラによって実行されてもよい。図４を参照すると、該マシンビジョンによる検出方法は、ステップＳ４０１～Ｓ４０５を含む。

ステップＳ４０１では、ラインレーザからの３次元画像を受信する。

該３次元画像は、ラインレーザを検査対象部材に相対して移動させ収集して取得された、深度情報を含む画像信号である。本実施例において、該３次元画像は、第１部材の少なくとも一部と、第２部材の少なくとも一部と、第１部材と第２部材との間に位置する少なくとも１つの溶接点と、を含む。

なお、上記３次元画像は、具体的にはラインレーザの撮影領域により決定される。別のいくつかの実施例において、ラインレーザは検査対象部材の全てを撮影し収集してもよく、事前溶接工程後に形成された溶接点が含まれており、検出の要件を満たすものであればよく、ここでは限定されない。

ステップＳ４０２では、３次元画像を２次元グレースケール画像に変換する。

ラインレーザが収集した３次元画像は深度情報が表示されたカラー画像であってもよい。後続の処理操作をしやすくするために、適切なタイプの画素変換方式を使用して、それを対応するグレースケール画像に変換することができる。

例えば、図５を参照すると、２次元グレースケール画像には第１部材５１０（例えばセルアルミニウムケース）の境界の一部と、第２部材５２０の境界の一部と、第１部材５１０の境界及び第２部材５２０の境界上に位置する溶接点５３０と、が含まれてもよい。溶接点５３０は第１部材５１０及び第２部材５２０の両方の上に位置し、第１部材５１０及び第２部材５２０を固定する役割を果たす。

ステップＳ４０３では、２次元グレースケール画像から第１部材の境界及び第２部材の境界を取得する。

「取得する」とは、２次元グレースケール画像から第１部材及び第２部材の境界をその他の部分と区別して、任意の適切な形式で識別することを意味する。実際の操作において具体的には、自己相関関数に基づくエッジ検出アルゴリズム、グレーレベル同時生起行列に基づくエッジ検出アルゴリズム又は微分法に基づく境界フィッティング方法などの、複数の異なる境界抽出方法を使用してもよい。

ステップＳ４０４では、第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を決定する。

Ｎは正の整数であり、設定する必要がある垂線の数を表す。当業者は実際の状況のニーズに応じて設定することができ、例えば２０～５０である。

「垂線」とは、第１部材及び第２部材の境界の間に位置し、第１直線又は第２直線に垂直な線分である。当業者には理解されるように、各垂線は第１部材及び第２部材の垂線の位置における隙間を表す。

ステップＳ４０５では、Ｎ本の垂線の長さの平均値を、第１部材と第２部材との間の隙間として計算する。

各垂線の長さは第１部材及び第２部材の垂線の位置における隙間を表し、これらの垂線の平均値を求めることにより２つの部材間の隙間の全体的な状況を得ることができ、事前溶接工程後の第１部材と第２部材との間の隙間が後続のレーザ溶接における品質要件を満たしているか否かの判断を補助することに用いられる。

本願実施例における１つの利点は、２つの部材間の隙間を計算する時に、予め較正されたデータを利用する必要がないことである。且つ、複数の垂線の長さの平均値を２つの部材の隙間検出の結果とすることで、干渉を効果的に排除して検出の精度を向上させることができる。

本願のいくつかの実施例によれば、図６を参照すると、図６は本願実施例に係る２次元グレースケール画像から第１部材の境界及び第２部材の境界を取得する方法フローチャートである。該第１部材の境界及び第２部材の境界を取得するステップＳ４０３は具体的に、ステップＳ４０３１～Ｓ４０３４を含む。

ステップＳ４０３１では、第１部材の境界を含む境界領域において、境界領域をＮ個に等分する第１フィッティングユニットを設置する。

「境界領域」とは、第１部材の境界を含む画像領域である。これは初期画定された画像領域であり、画像内の標識によって分割されて取得されてもよい。例えば、単純な２次元グレースケール画像における第１部材と第２部材との間の隙間を境界として分割されてもよい。

「第１フィッティングユニット」とはフィッティングに用いられるサンプリングウィンドウであり、フィッティング過程におけるステップサイズを表す。理解されるように、同じ第１部材の境界に対して、設置される第１フィッティングユニットの数が多いほど、各第１フィッティングユニットの長さは短くなり、フィッティングの適合度は高くなり、逆も同様である。

ステップＳ４０３２では、第１フィッティングユニットと第１部材の境界との間の各交点を順に接続して、第１部材の境界にフィッティングする第１直線を形成する。

第１フィッティングユニットをサンプリングウィンドウとして、それは境界領域において一定の幅を有する矩形枠であってもよい。境界領域全体に延在する第１部材の境界はＮ個の第１フィッティングユニットを順に通過し、第１フィッティングユニットとの間の交点を形成する。

上記微分法に基づく境界フィッティングの過程を十分に説明するために、以下、図７ａ及び図７ｂを参照しフィッティングユニットに基づき２次元グレースケール画像において特定の区間の境界を取得する具体的な過程について説明する。図７ａを参照すると、境界領域７１０は区間境界７１１を含む。

まず、微分の考えに基づいて、境界領域７１０内に、境界領域を等分する複数のフィッティングユニット７２０を設置することができる。

次いで、各フィッティングユニット７２０に対して画像処理分析を順に行い、いずれも第１部材の境界７１１とフィッティングユニット７２０との間の交点７３０を見つけることができる。理解されるように、フィッティングユニットの長さが短いほど、隣接する交点７３０との間の接続線によって形成される線分は、第１部材の境界７１１の該フィッティングユニットに属する線分に近い。対応して、フィッティングの適合度も高くなる。

最後に、これらの交点７３０を順に接続して、第１部材の境界とフィッティングする第１直線を取得することができる。

いくつかの実施例において、最終フィッティング結果が表示されると、形成された交点７３０及び２つの交点７３０の間を接続する線分７４０だけが表示され、図７ｂに示される線分が接続されたものと似た形態で、キャリパに近い形で表される。そのため、フィッティングユニット７２０はいくつかの実施例において「キャリパ」と呼ばれることもある。

ステップＳ４０３３では、第２部材の境界を含む境界領域において、境界領域をＮ個に等分する第２フィッティングユニットを設置する。

第２部材の境界を取得する方式と上記ステップＳ４０３１及びＳ４０３２において第１部材の境界を取得する方式は同じであり、具体的には図７ａ及び図７ｂに示されるフィッティング過程を参照することができる。本実施例において、「第１」及び「第２」を用いることは第１部材及び第２部材に設けられるサンプリングウィンドウを区別するために過ぎず、サンプリングウィンドウを具体的に限定するものではない。

ステップＳ４０３４では、第２フィッティングユニットと第２部材の境界との間の各交点を順に接続して、第２部材の境界にフィッティングする第２直線を形成する。

第２直線を取得する方式は第１直線を取得する方式と類似しており、同様にフィッティングユニットが形成した交点を順に接続すればよい。

なお、図６では、説明しやすくするために第１部材の境界及び第２部材の境界を取得するステップに番号が付けられているが、当業者には理解されるように、該番号付けされた順序はステップの実行順序を限定するものではない。

いくつかの実施例において、Ｎを２０～５０の正の整数に設定することができる。この数値範囲により、正常な検出精度の要件を満たしながら、必要な計算量のバランスを取ることができる。

このようなフィッティング直線の生成方式は、サンプリングユニットの数（例えばキャリパの数）を調整することによって必要なフィッティング直線を容易に取得することができ、第１部材と第２部材との間の隙間を検出するニーズを満たす。

本願実施例によれば、Ｎ個のフィッティングユニットに基づいてフィッティングし生成された第１直線及び第２直線を基に、Ｎ本の垂線を生成するステップは具体的に、まず、Ｎ個の第１フィッティングユニットと第１部材の境界との間の交点を垂線設定点として決定するステップと、次いで、各垂線設定点をそれぞれ起点として、第２直線に垂直なＮ本の垂線を生成するステップと、を含んでもよい。

図７ａ及び図７ｂを参照すると、フィッティングユニット７２０は境界領域を等分するためのサンプリングウィンドウであるため、隣接するフィッティングユニットにおけるそのうち１つの交点は一致する。従って、Ｎ個のフィッティングユニットが設置されると通常はＮ個の交点７３０が形成される。垂線設定点（すなわち交点７３０）は各垂線の開始点であり、最終的にＮ本の垂線を形成することができる。

本願実施例において、第２直線を生成する時に使用されたキャリパ又はサンプリングユニットを利用することにより対応して垂線を設定し、それにより垂線も平均的に分布させることができる。２本の垂線の間の間隔は適切な距離を有することができる。

当然のことながら、第２直線を生成する時に使用されたキャリパ又はサンプリングユニットを垂線の設定における基準とする以外に、別のいくつかの実施例において第２直線を生成する時に使用されたサンプリングユニットに基づいて垂線を設定し、すなわちＮ個の第２フィッティングユニットと第２部材の境界との間の交点を垂線設定点として決定し、各垂線設定点をそれぞれ起点として、第１直線に垂直なＮ本の垂線を生成してもよい。

このように設定される垂線は、サンプリングユニットと同じ数である。複数の垂線は２次元画像の部材隙間内に均一に分布させることができ、それにより垂線の長さの平均値の計算結果は２つの部材間の真の隙間により近くなる。

本願のいくつかの実施例によれば、図８は本願の別の実施例に係るマシンビジョンによる検出方法であり、図８を参照すると、第１部材と第２部材との間の隙間検出を実現することができる以外に、該検出方法は２次元グレースケール画像に基づいて以下のステップＳ８０１～Ｓ８０３をさらに実行してもよい。

ステップＳ８０１では、２次元グレースケール画像からそれぞれ溶接点の両側の境界にフィッティングする第３直線及び第４直線を抽出する。

「溶接点」とは事前溶接工程の終了後、第１部材と第２部材との間の初期位置決めを実現するための溶接部位であってもよい。例えば、図５に示すように第１部材５１０及び第２部材５２０上に位置する溶接点５３０である。なお、該溶接部位は実際の溶接の状況に基づき、２次元グレースケール画像において任意のタイプの形状及び面積を呈する可能性がある。

部材エッジの抽出と類似した方式に基づき、適切な画像処理ステップを用いて溶接点に対してエッジ抽出を行うことにより溶接点の両側の境界を取得してもよい。なお、「第３直線」及び「第４直線」は溶接点の両側の異なる位置にあるフィッティング直線を区別することのみに用いられ、直線の長さ又はフィッティング方式などの具体的な実現を限定するものではない。

ステップＳ８０２では、第３直線が溶接点に接する第１接点及び第４直線が溶接点に接する第２接点を決定する。

「接点」とは、フィッティングされた境界直線と溶接点の２次元グレースケール画像における占有領域との間の接点を指し、溶接点がこの側の境界において隙間との間で交差する位置を示す。本実施例は、「第１接点」及び「第２接点」を用いることで溶接点の両側に位置する接点を区別して示しており、２つの接点がある位置を限定するものではない。

ステップＳ８０３では、第１接点と第２接点との間の距離を溶接点の幅として計算する。

溶接点の幅は２つの部材の隙間上の溶接点の、隙間の延伸方向における幅と見なすことができ、最も遠い位置にある２つの接点間の距離によって表すことができる。従って、２つの接点間の距離を計算して溶接点の幅とすることにより、事前溶接工程の溶接品質の判断を補助することができる。

本願実施例における１つの利点は、２次元グレースケール画像に基づいて、さらに溶接点の幅の検出方法を提供し、事前溶接工程の検出結果の精度をより効果的に保証し、シーム溶接の不良を回避することができる。

本願のいくつかの実施例によれば、図９を参照すると、第３直線及び第４直線を抽出するステップＳ８０１は具体的に、以下のステップＳ８０１１～Ｓ８０１４を含んでもよい。

ステップＳ８０１１では、溶接点を含む第１側境界の境界領域において、それぞれ境界領域をＭ個に等分する第３フィッティングユニットを設置する。

ステップＳ８０１２では、第３フィッティングユニットと溶接点の第１側境界との間の各交点を順に接続して、第３直線を形成する。

Ｍは経験側による数値であり、当業者は実際の状況のニーズに応じて設定することができ、より多くの数のフィッティングユニットはより平滑なフィッティング直線を有する可能性があり、より少ない数のフィッティングユニットはより少ない計算量を有する可能性がある。

いくつかの実施例において、Ｍを３０～５０の正の整数に設定することができる。この数値範囲により、正常な検出精度の要件を満たしながら、必要な計算量のバランスを取ることができる。

ステップＳ８０１３では、溶接点を含む第２側境界の境界領域において、それぞれ境界領域をＭ個に等分する第４フィッティングユニットを設置する。

ステップＳ８０１４では、第４フィッティングユニットと溶接点の第２側境界との間の各交点を順に接続して、第４直線を形成する。

溶接点の両側の境界を取得する方法は上記第１部材の境界及び第２部材の境界を取得する方法と同じであり、具体的な実現過程は図７ａ及び図７ｂを参照することができ、ここでは説明を省略する。

本願実施例において、同様にフィッティングユニットの数（例えばキャリパの数）を調整することによって溶接点の両側の境界のフィッティングの適合度を調整することができ、それにより必要とされるフィッティング直線を取得し、溶接点の幅の検出のニーズを満たす。

いくつかの実施例において、図９に示す方法に基づいてフィッティング直線を取得する場合、以下のステップを用いて第１接点及び第２接点の決定を補助してもよい。まず、第３直線上の最後の第３フィッティングユニットと溶接点の一方の側の境界との間の交点を第１接点とする。次いで、第４直線上の最後の第４フィッティングユニットと溶接点の他方の側の境界との間の交点を第２接点とする。すなわち、フィッティング直線における最後のフィッティングユニットと境界との間の交点を、溶接点の幅を計算する接点として選択してもよい。

例えば図７ｂに示すように、最後のフィッティングユニットの交点は、基本的に取得する必要がある区間境界の最も端に位置すると見なされてもよい。これにより、第３直線及び第４直線上の最後の交点の位置は、基本的に溶接点と隙間との境界位置であり、第１接点及び第２接点として決定される。

別のいくつかの実施例において、図９に示す方法に基づいてフィッティング直線を取得する場合、第１接点及び第２接点を決定する方法はさらに以下のステップを用いてもよい。まず、第３直線と第１直線との間の交点を第１接点とする。次いで、第４直線と第１直線との間の交点を第２接点とする。すなわち、第１直線と溶接点の両側のフィッティング直線とが交差する位置を、溶接点の幅を計算する接点として選択してもよい。上記方式により同様に溶接点と隙間との間の境界位置を決定し、第１接点及び第２接点として決定してもよい。

本願実施例によれば、図１０及び図１１を参照すると、図１０は本願の実施例に係る事前溶接後の部材の隙間及び溶接点の幅の検出方法の方法フローチャートである。図１１は本願実施例に係る事前溶接工程を経たセルの概略図である。該部材隙間と溶接点の幅の検出方法のステップは、ステップＳ９０１～Ｓ９０９を含む。

ステップＳ９０１では、圧入作業位置を経た単一セルは治具と一緒に画像収集機器が位置するサンプリング領域に入る。

図１１を参照すると、事前溶接工程を経た検査対象部材は主にセルアルミニウムケース９１０とセルトップカバー９２０からなる。セルアルミニウムケース９１０は長方形を呈し且つ両辺が対称である。セルトップカバー９２０はセルアルミニウムケース９１０の内側に囲まれ、セルアルミニウムケースに近い外郭を有する。両者の間には一定の隙間９３０が存在する。隙間９３０は複数の溶接点９４０で覆われる。

ステップＳ９０２では、検出対象のセルが検出開始位置に入ると、コントローラによりスキャン信号が画像収集機器に送信される。

コントローラは具体的に、任意の適切なタイプのセンサ（例えば赤外線センサ）を介して、セルが検出開始位置に入ったか否かを判断してもよい。コントローラはプログラマブルロジックコントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＰＬＣ）又はその他の任意の適切なタイプの電子処理デバイスであってもよい。

ステップＳ９０３では、駆動機構がセルを駆動して画像収集機器に相対して設定速度で移動させるのと同時に、スキャン信号を受信した画像収集機器はエンコーダの出力レートに基づいてスキャンを行い３次元画像信号を収集する。

エンコーダは測定対象セルの相対移送速度をフィードバックする部材である。これにより、ラインレーザはエンコーダの出力レートに基づいて、セルとの相対的な移動速度に適したスキャンレートを用いてスキャンを行いセルの３次元画像信号を取得することができる。

いくつかの実施例において、引き続き図１１を参照すると、ラインレーザは対を成し設置されてもよく、それにより図の破線枠９５０に示すように、セルアルミニウムケース９１０とセルトップカバー９２０との２つの対称な長辺を覆う撮影領域を形成する。撮影領域には、セルアルミニウムケース９１０とセルトップカバー９２０の初期位置決めを実現するための複数の溶接点９４０が含まれる。

ステップＳ９０４では、コントローラは画像収集機器により収集し取得された３次元画像信号を受信し、且つ対応する２次元グレースケール画像を生成する。

上記ステップＳ９０４における３次元画像に対する処理操作は、対応する画像ソフトウェアシステムにおいて、１つ又は複数のアルゴリズムを呼び出すことによって実行することができる。いくつかの実施例において、セルアルミニウムケースの長辺と短辺との位置関係に基づいて座標系を確立し、後続の計算及び操作を容易にすることができる。

例えば、セルアルミニウムケースの長辺と短辺を取得し、次いで長辺と短辺との間の交点を座標系の位置決め点とし、長辺及び短辺の座標系に対する回転角度を基準角度としてもよく、それにより座標系のｙ軸が長辺に平行であり、座標系のｘ軸が短辺に平行な座標系を確立する。

ステップＳ９０５では、コントローラは事前処理後の２次元グレースケール画像から、セルアルミニウムケースの境界にフィッティングする第１直線及びセルトップカバーの境界にフィッティングする第２直線を抽出する。

コントローラは製造ライン又は検出の現場に配置され、論理演算能力を有する任意の適切なタイプの電子計算デバイスであってもよい。それは対応する画像処理ソフトウェアを実行して２次元グレースケール画像に対する一連の画像処理操作を実現する。

ステップＳ９０６では、第１直線と第２直線との間の複数の垂線によってセルアルミニウムケースとセルトップカバーとの間の隙間を計算する。

計算する垂線の数は、フィッティング直線を生成する時に選択して使用するキャリパの数によって決定することができる。つまり、各サンプリングユニット（すなわちキャリパ）と部材境界との交点はいずれも垂線の起点として用いられ、そこから他方の側のフィッティング直線までの距離を計算する。複数回の計算の平均値を検出するこの方式は、より正確な隙間検出の結果を提供することに有利である。

いくつかの実施例において、隙間検出の結果と予め設定された隙間閾値との比較結果により、事前溶接工程を経た検査対象部材が要件に適合しているか否かを判断することができる。該隙間閾値は実際の状況のニーズに応じて設定することができ、例えば０．０８ｍｍに設定する。

ステップＳ９０７では、コントローラは２次元グレースケール画像から溶接点の両側の境界にフィッティングする第３直線及び第４直線を抽出する。

セルトップカバーとセルアルミニウムケースのエッジを抽出するだけでなく、類似するエッジ抽出アルゴリズムを用いて、溶接点の両側の境界にフィッティングする直線を取得してもよい。図１１を参照すると、溶接点の両側とは隙間の延伸方向が通過する両側のことである。

ステップＳ９０８では、第３直線及び第４直線が形成する第１接点及び第２接点により溶接点の幅を計算する。

最も遠い位置にある第１接点及び第２接点を様々な方法で見つけてそれにより溶接点の幅を計算してもよい。上記２つの部材間の隙間と同様に、溶接点の幅は、溶接不良を引き起こす状況を回避するために、通常は一定の範囲内である必要がある。いくつかの実施例において、溶接点の幅の標準的な範囲は３～５ｍｍであってもよい。

いくつかの実施例において、第３直線及び第４直線の最後のサンプリングユニット（すなわちキャリパ）と溶接点のエッジとが交差する点を２つの接点としてもよい。別のいくつかの実施例において、それぞれ第３直線及び第４直線と第１直線が交差する２つの交点を接点としてもよい。

ステップＳ９０９では、検出結果を製造実行システム（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ、ＭＥＳ）にアップロードする。

検出結果とは、計算を経て得られた部材隙間及び／又は溶接点の幅などのデータ情報である。それは製造実行システムにフィードバックされ、且つ任意の適切な形式でディスプレイなどの表示装置に表示して操作者にリアルタイムに提示されてもよい。

本願実施例における１つの利点は、連続的なサンプリングをサポートすることができ、各溶接点の位置で停止させる必要がなく、検出速度を向上させることである。且つ、検査対象部材を検出する時に、２次元グレースケール画像から真の部材隙間及び溶接点の幅を検出することが可能であり、外部光源などの影響を受けにくく、検出精度を効果的に向上させる。

本願のいくつかの実施例によれば、図１２を参照すると、図１２は本願実施例に係るマシンビジョンによる検出装置である。該マシンビジョンによる検出装置１１００は、受信モジュール１１１０と、変換モジュール１１２０と、フィッティングモジュール１１３０と、隙間計算モジュール１１４０と、を含む。

受信モジュール１１１０は、ラインレーザからの３次元画像を受信することに用いられる。該３次元画像は、第１部材の少なくとも一部の境界と、第２部材の少なくとも一部の境界と、第１部材及び第２部材の境界上に位置する少なくとも１つの溶接点と、を含む。変換モジュール１１２０は、３次元画像を２次元グレースケール画像に変換することに用いられる。フィッティングモジュール１１３０は、２次元グレースケール画像から、第１部材の境界及び第２部材の境界を取得することに用いられる。隙間計算モジュール１１４０は、第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を決定し、且つＮ本の垂線の長さの平均値を第１部材と第２部材との間の隙間として計算することに用いられ、Ｎは正の整数である。

操作の過程で、受信モジュール１１１０は、２つの部材と部材間を覆う溶接点とを含む３次元画像を受信し且つ変換モジュール１１２０に提供する。変換モジュール１１２０は、３次元画像を２次元グレースケール画像に変換する。フィッティングモジュール１１３０は、変換モジュール１１２０が生成した２次元グレースケール画像においてエッジ抽出を行い、２つの部材の境界を取得する。隙間計算モジュール１１４０は、２つの部材の境界間の垂線の長さを複数回計算することにより、平均値を取った後に２つの部材間の隙間を取得する。

本願実施例における１つの利点は、部材間の隙間を検出する時に、複数回の検出を行い平均値を求める方式を用いて、より正確な隙間測定の結果を取得できることである。且つ、ラインレーザに基づいて画像采集を行い、連続的なサンプリングを実現するだけでなく、従来のカメラにおける光源の遮断などの原因で生じる一連の干渉を効果的に排除することができる。

本願のいくつかの実施例によれば、図１３を参照すると、フィッティングモジュール１１３０は具体的に、第１フィッティングユニット１１３１と、第２フィッティングユニット１１３２と、を含んでもよい。

第１フィッティングユニット１１３１は，、第１部材の境界を含む境界領域において、境界領域を２０－５０個に等分する第１フィッティングユニットを設置し、且つ第１フィッティングユニットと第１部材の境界との間の各交点を順に接続して、第１直線を形成することに用いられる。第２フィッティングユニット１１３２は、第２部材の境界を含む境界領域において、境界領域を２０－５０個に等分する第２フィッティングユニットを設置し、第２フィッティングユニットと第２部材の境界との間の各交点を順に接続して、第２直線を形成することに用いられる。上記微分法に基づくエッジ抽出方式は、フィッティングユニットの数を調整することによりフィッティングの適合度を容易に変更することができ、使用の要件を満たすフィッティング直線を生成して、２つの部材の境界を表示し限定することに用いられる。

本願のいくつかの実施例によれば、フィッティングユニットを選択して用いフィッティング直線を生成することを基礎として、隙間計算モジュール１１４０は具体的に、Ｎ個の第１フィッティングユニットと第１部材の境界との間のＮ個の交点を垂線設定点として決定し、それぞれ各前記垂線設定点を起点として、第２直線に垂直なＮ本の垂線を生成し、又はＮ個の第２フィッティングユニットと第２部材の境界との間のＮ個の交点を垂線設定点として決定し、それぞれ各前記垂線設定点を起点として、第１直線に垂直なＮ本の垂線を生成することに用いられてもよい。この垂線設定方式は、フィッティング直線を生成するフィッティングユニットに基づいて、フィッティングユニットの数と同じで、均一に分布する複数の垂線を生成し、複数回の検出を行い平均値を求める隙間検出方法を実現することに用いることができる。

本願のいくつかの実施例によれば、引き続き図１３を参照すると、該マシンビジョンによる検出装置は、エッジ抽出モジュール１１５０と、溶接点幅計算モジュール１１６０と、をさらに含んでもよい。

エッジ抽出モジュール１１５０は、２次元グレースケール画像からそれぞれ溶接点の両側の境界にフィッティングする第３直線及び第４直線を抽出することに用いられる。溶接点幅計算モジュール１１６０は、第３直線が溶接点に接する第１接点及び第４直線が溶接点に接する第２接点を決定し、第１接点と第２接点との間の距離を計算して溶接点の幅とすることに用いられる。この技術的解決手段は、２次元グレースケール画像において部材隙間の検出を行うことを基礎として、さらに溶接点の幅の自動的な検出を行い、事前溶接工程の品質を全面的に評価することに役立つ。

本願のいくつかの実施例によれば、該エッジ抽出モジュール１１５０は具体的に、溶接点の一方の側の境界領域に、それぞれ溶接点の一方の側の境界領域を３０－５０個に等分する第３フィッティングユニットを設置し、第３フィッティングユニットと溶接点の一方の側の境界との間の各交点を順に接続して、第３直線を形成し、且つ、溶接点の他方の側の境界領域に、それぞれ溶接点の他方の側の境界領域を３０－５０個に等分する第４フィッティングユニットを設置し、第４フィッティングユニットと溶接点の他方の側の境界との間の各交点を順に接続して、第４直線を形成することに用いられてもよい。このような設計は、部材のエッジ抽出と類似する方式を用いて溶接点の両側の境界とフィッティングする第３直線及び４直線を取得し、溶接点の幅の自動的な検出を完了させることに役立つ。

いくつかの実施例において、溶接点幅計算モジュール１１６０は第１接点及び第２接点を決定する場合、具体的には、第３直線上の最後の第３フィッティングユニットと溶接点の一方の側の境界との間の交点を第１接点とし、且つ第４直線上の最後の第４フィッティングユニットと溶接点の他方の側の境界との交点を第２接点とすることに用いられてもよい。このような設計は、第３直線及び第４直線の最後のサンプリングユニットが位置する場所を２つの接点とし、２つの接点の場所を簡単且つ迅速に決定することができる。

別のいくつかの実施例において、溶接点幅計算モジュール１１６０は第１接点及び第２接点を決定する場合、具体的には、第３直線と第１直線との間の交点を第１接点とし、且つ第４直線と第１直線との間の交点を第２接点とすることに用いられてもよい。このような設計は、前に検出して取得された部材の境界のフィッティング直線と溶接点の両側のエッジのフィッティング直線との間の交点を用いて２つの接点を取得し、同様に２つの接点の場所を簡単且つ迅速に決定することができる。

なお、本願実施例においては、実行しようとする方法ステップに応じて、マシンビジョンによる検出装置の機能モジュールを分割する。いくつかの実施例において、実際の状況の必要に応じて、本願実施例におけるマシンビジョンによる検出装置内の１つ又は複数の機能モジュール（例えば受信モジュール、変換モジュール、フィッティングモジュール、隙間計算モジュール、エッジ抽出モジュール、溶接点幅計算モジュール）をより多くの機能モジュールに分割して、対応する方法ステップを実行してもよい。他のいくつかの実施例において、本願実施例におけるマシンビジョンによる検出装置内の１つ又は複数の機能モジュールをより少ない機能モジュールに統合して、対応する方法ステップを実行してもよい。

本願のいくつかの実施例によれば、図１４を参照すると、図１４は本願実施例に係る電子機器の構造概略図である。該電子機器は、第１コントローラ、第２コントローラ又はその他の任意の適切なタイプの上記画像ソフトウェアシステムを実行するための電子計算プラットフォームであってもよく、ここでその具体的な実現は限定されない。

該電子機器は、プロセッサ１３１０と、通信インタフェース１３２０と、メモリ１３３０と、通信バス１３４０と、が含まれてもよい。

プロセッサ１３１０、通信インタフェース１３２０及びメモリ１３３０は通信バス１３４０を介して互いの通信を実現させる。通信インタフェース１３２０は、他の機器（例えば画像収集機器）との通信接続に用いられる。プロセッサ１３１０はプログラム１３５０を呼び出すことより、上記実施例におけるマシンビジョンによる検出方法のうちの１つ又は複数の方法ステップを実行し、又は上記実施例におけるマシンビジョンによる検出装置のうちの１つ又は複数の機能モジュールを実現するために用いられる。具体的に、プログラム１３５０はプログラムコード又はコンピュータ動作コマンドを含むことができる。

本実施例において、使用されるハードウェアのタイプに応じて、プロセッサ１３１０は中央処理装置、その他の汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はその他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタロジックデバイス、ディスクリートハードウェアコンポーネントであってもよい。

メモリ１３３０はプログラム１３５０を記憶するために用いられる。メモリ１３３０は高速ＲＡＭメモリが含まれてもよく、さらに不揮発性メモリ、例えば少なくとも１つのディスクメモリが含まれてもよい。

本願実施例はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。該コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、不揮発性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。該コンピュータ読み取り可能な記憶媒体にはコンピュータプログラムが記憶される。

コンピュータプログラムがプロセッサで実行されると、上記実施例におけるマシンビジョンによる検出方法のうちの１つ又は複数の方法を実行し、又は上記実施例におけるマシンビジョンによる検出装置のうちの１つ又は複数の機能モジュールを実現する。完全なコンピュータプログラム製品は、本願実施例に開示されたコンピュータプログラムを含む１つ又は複数のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（磁気ディスクメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、光学メモリなどを含むがこれらに限定されない）において具現化される。

最後に説明すべき点は以下のとおりである。以上の各実施例は本願の技術的解決手段を説明するためのものに過ぎず、それを制限するものではない。前述の実施例を参照して本願を詳細に説明したが、当業者は以下のことを理解すべきである。それは依然として前記各実施例に記載の技術的解決手段を修正し、又はそのうち一部又は全部の技術的特徴を等価置換することができ、これらの修正又は置換は、対応する技術的解決手段の実質を本願の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させるものではなく、それらはいずれも本願の特許請求の範囲及び明細書の範囲に包含されるべきである。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方法で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。

Claims (13)

1. 第１部材の少なくとも一部の境界と、第２部材の少なくとも一部の境界と、第１部材の境界及び第２部材の境界上に位置する少なくとも１つの溶接点と、を含む、ラインレーザからの３次元画像を受信するステップと、
   前記３次元画像を２次元グレースケール画像に変換するステップと、
   前記２次元グレースケール画像から第１部材の境界及び第２部材の境界を取得するステップと、
   前記第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を生成するステップと、
   Ｎ本の前記垂線の長さの平均値を前記第１部材と前記第２部材との間の隙間として計算するステップと、を含み、Ｎは正の整数であることを特徴とする、マシンビジョンによる検出方法。
2. 前記２次元グレースケール画像から第１部材の境界及び第２部材の境界を取得する前記ステップは、具体的に、
   第１部材の境界を含む境界領域において、前記境界領域をＮ個に等分する第１フィッティングユニットを設置するステップと、
   前記第１フィッティングユニットと前記第１部材の境界との間の各交点を順に接続して、前記第１部材の境界にフィッティングする第１直線を形成するステップと、
   第２部材の境界を含む境界領域において、前記境界領域をＮ個に等分する第２フィッティングユニットを設置するステップと、
   第２フィッティングユニットと第２部材の境界との間の各交点を順に接続して、第２部材の境界にフィッティングする第２直線を形成するステップと、を含み、Ｎは２０～５０の正の整数であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を生成する前記ステップは具体的に、
   前記第１フィッティングユニットと前記第１部材の境界との間のＮ個の交点を垂線設置点として決定し、
   各前記垂線設置点をそれぞれ起点として、前記第２直線に垂直なＮ本の垂線を生成するステップ、又は、
   前記第２フィッティングユニットと前記第２部材の境界との間のＮ個の交点を垂線設置点として決定し、
   各前記垂線設定点をそれぞれ起点として、前記第１直線に垂直なＮ本の垂線を生成するステップ、を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記２次元グレースケール画像において、前記溶接点の両側の境界にそれぞれフィッティングする第３直線及び第４直線を抽出するステップと、
   前記第３直線が前記溶接点に接する第１接点及び前記第４直線が前記溶接点に接する第２接点を決定するステップと、
   前記第１接点と前記第２接点との間の距離を前記溶接点の幅として計算するステップと、をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
5. 前記２次元グレースケール画像からそれぞれ前記溶接点の両側の境界にフィッティングする第３直線及び第４直線を抽出する前記ステップは具体的に、
   前記溶接点を含む第１側境界の境界領域において、それぞれ前記境界領域をＭ個に等分する第３フィッティングユニットを設置するステップと、
   前記第３フィッティングユニットと前記溶接点の第１側境界との間の各交点を順に接続して、前記第３直線を形成するステップと、
   前記溶接点を含む第２側境界の境界領域において、それぞれ前記境界領域をＭ個に等分する第４フィッティングユニットを設置するステップと、
   前記第４フィッティングユニットと前記溶接点の第２側境界との間の各交点を順に接続して、前記第４直線を形成するステップと、を含み、Ｍは３０～５０の正の整数であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記第３直線が前記溶接点に接する第１接点及び前記第４直線が前記溶接点に接する第２接点を決定する前記ステップは具体的に、
   前記第３直線上の最後の第３フィッティングユニットと前記溶接点の第１側境界との間の交点を第１接点とするステップと、
   前記第４直線上の最後の第４フィッティングユニットと前記溶接点の第２側境界との間の交点を第２接点とするステップと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記第３直線が前記溶接点に接する第１接点及び前記第４直線が前記溶接点に接する第２接点を決定する前記ステップは具体的に、
   前記第３直線と前記第１直線との間の交点を前記第１接点とするステップと、
   前記第４直線と前記第１直線との間の交点を前記第２接点とするステップと、を含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
8. 第１部材の少なくとも一部の境界と、第２部材の少なくとも一部の境界と、第１部材の境界及び第２部材の境界上に位置する少なくとも１つの溶接点と、を含む、ラインレーザからの３次元画像を受信することに用いられる、受信モジュールと、
   前記３次元画像を２次元グレースケール画像に変換することに用いられる変換モジュールと、
   前記２次元グレースケール画像から、前記第１部材の境界及び前記第２部材の境界を取得することに用いられるフィッティングモジュールと、
   前記第１部材の境界と第２部材の境界との間に位置するＮ本の垂線を決定し、且つＮ本の前記垂線の長さの平均値を前記第１部材と前記第２部材との間の隙間として計算することに用いられる隙間計算モジュールと、を含み、Ｎは正の整数であることを特徴とする、マシンビジョンによる検出装置。
9. プロセッサと、前記プロセッサに通信接続されるプロセッサと、を含み、前記メモリはコンピュータプログラムコマンドを記憶し、前記コンピュータプログラムコマンドが前記プロセッサにより呼び出されると、前記プロセッサに請求項１～７のいずれか一項に記載のマシンビジョンによる検出方法を実行させることを特徴とする、電子機器。
10. コンピュータプログラムコマンドを記憶し、前記コンピュータプログラムコマンドがプロセッサにより呼び出されると、請求項１～７のいずれか一項に記載のマシンビジョンによる検出方法を実行することを特徴とする、不揮発性コンピュータ記憶媒体。
11. 複数のラインレーザを含む画像収集機器であって、３次元画像を収集することに用いられる画像収集機器と、
    前記画像収集機器と検査対象部材との間に相対的な移動を発生させることに用いられる駆動機構と、
    前記画像収集機器に通信接続され、前記３次元画像を処理し、前記３次元画像の処理結果を前記検査対象部材の検出に使用することに用いられる第１コントローラと、を含むことを特徴とする、マシンビジョンによる検出システム。
12. 前記画像収集機器は、２つのラインレーザと、センサホルダと、遮光カバーと、を含み、
    ２つの前記ラインレーザはそれぞれ前記センサホルダの両側に設置され、前記遮光カバーは前記センサホルダに固定されて、前記ラインレーザの外側に被せられ、
    前記センサホルダは、高さ調整モジュールと、間隔調整モジュールと、を含み、
    前記高さ調整モジュールは前記ラインレーザが位置する高さを調整することに用いられ、前記間隔調整モジュールは２つの前記ラインレーザ間の間隔を調整することに用いられることを特徴とする、請求項１１に記載のマシンビジョンによる検出システム。
13. 前記高さ調整モジュール及び前記間隔調整モジュールを制御して、２つの前記ラインレーザを目標間隔及び／又は目標高さに到達させることに用いられる第２コントローラをさらに含み、
    前記第２コントローラには前記目標間隔及び目標高さを記録した複数の配置情報が記憶され、各配置情報は少なくとも１種類の検査対象部材に対応することを特徴とする、請求項１１に記載のマシンビジョンによる検出システム。

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