[發明專利]一種基于以太網的嵌入式視覺測控系統及其測控方法

有效

• 申請號: 201210065790.2
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102608928A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 毛維杰;李健;薛文平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于測量控制技術領域，具體涉及一種基于以太網的嵌入式視覺測控系統及其測控方法。

背景技術

在檢測技術中，被測物體的外形往往具有某種幾何形狀，其長度、角度、圓孔直徑、弧度等都是典型的待測幾何參數，傳統的測量方法是利用卡尺或千分尺在被測工件上針對某個參數進行多次測量后取平均值，但這種測量方法精度低、測試速度慢，且數據無法實時處理，控制器也就無法據此實時做出控制決策，所以不適合自動化生產。

基于機器視覺的尺寸測量方法以其非接觸性、實時性、靈活性和精確性等特點可以有效地解決這些問題，另外，這種方法不但可以獲取尺寸參數，還可以根據測量結果及時給出反饋信息給控制器，由此做出控制決策，控制執行器的操作，修正加工參數，避免生產更多的次品，減少企業損失。

以往我們將視覺測控系統中的圖像采集設備、圖像處理器、控制器和執行器等設備作為獨立的節點，通過1394、RS232、RS485、CAN等總線連接，這種網絡的連網范圍是有限的，組網也很不靈活，管理起來比較麻煩，而且無法實現與企業的Internet/Intranet無縫連接從而實現遠程控制。而在所有的網絡技術中，以太網由于其通信速率高、開放性好、應用廣泛以及價格低廉、易于信息集成等特點，基本壟斷了商業領域的網絡市場，而隨著以太網接口在視覺采集設備上的推廣使用，將以太網用于視覺測控系統現場設備之間的網絡通信平臺，是發展的必然趨勢。

但是由于以太網絡不具備其他工業網絡的專用性，同時為了保證數據傳輸的速度，應用中數據傳輸多是基于UDP協議的，這樣就導致了數據傳輸中網絡丟包的大量存在。由于丟包的存在，運用傳統的控制方法，可能導致某些時刻控制指令的無效，非但起不到控制調節的作用，反而可能造成不利的影響。

同時，現有的機器視覺測量裝置和控制裝置，往往是基于PC機的，這些裝置往往價值不菲，而且體積龐大，不僅增加了成本，實際上也喪失了許多的靈活性。而嵌入式設備不僅功耗低、體積小、成本低，而且穩定性、實時性好。嵌入式網絡設備不僅可以構建LAN，而且可以方便地接入網絡。而且嵌入式設備可以作為一個嵌入式web服務器，這樣就可使管理人員無論何時何地，都可以十分方便地利用web瀏覽器對其進行遠程的管理和控制。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術缺陷，本發明提供了一種基于以太網的嵌入式視覺測控系統及其測控方法，在控制目標上用相對穩定性代替傳統的全程漸近穩定性要求，能夠有效地抑制以太網傳輸過程中丟包現象給控制調節所帶來的影響。

一種基于以太網的嵌入式視覺測控系統，包括：

圖像采集單元，用于對測量區域內的待測物件進行圖像采集，輸出一張待測圖像和若干張備用圖像；

數據填補單元，用于通過以太網接收所述的待測圖像和若干張備用圖像，并利用若干張備用圖像對待測圖像進行數據填補，輸出一張待處理圖像；

圖像處理單元，用于對所述的待處理圖像進行特征提取，求得待測物件的當前特征信息；

信息存儲單元，用于存儲待測物件的當前特征信息以及歷史特征信息；

控制單元，用于從信息存儲單元中提取出所述的當前特征信息以及歷史特征信息，且接收給定的特征設定值，并計算出控制參數；進而根據當前特征信息、歷史特征信息、特征設定值以及控制參數，計算出控制量并輸出；

執行器，用于通過以太網接收所述的控制量，并根據控制量執行操作。

優選地，所述的數據填補單元、圖像處理單元、信息存儲單元和控制單元集成于嵌入式模塊中；使得系統穩定性、實時性好，且結構緊湊、體積小、便攜、功耗低、成本低。

優選地，所述的控制單元連接有人機界面單元，控制單元將待測物件的當前特征信息以及計算出的控制量通過以太網傳輸給人機界面單元，供其對這些信息數據進行顯示；所述的人機界面單元接收用戶輸入的特征設定值，并將所述的特征設定值通過以太網傳輸給控制單元；使得用戶能夠實時獲取測控過程中的相應數據，并對系統進行參數設置。

所述的圖像采集單元為數字攝像機；所述的人機界面單元為上位機。

一種基于以太網的嵌入式視覺測控方法，包括如下步驟：

(1)對測量區域內的待測物件進行圖像采集，獲得一張待測圖像和若干張備用圖像；并利用若干張備用圖像對待測圖像進行數據填補后得到一張待處理圖像；

(2)對所述的待處理圖像進行特征提取，求得待測物件的當前特征信息；并獲取待測物件的歷史特征信息以及特征設定值；