[發明專利]基于機器視覺的流水式高精度、高速的顆粒物自動計數裝置

有效

• 申請號: 201210399296.X
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN103020707A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 湯一平;嚴杭晨;黃磊磊;馬寶慶;劉康;夏少杰;周靜愷;林璐璐;徐海濤;俞立
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06M11/00
• 分類號: G06M11/00;G06K9/46
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明屬于機器視覺技術、機械設計技術、生產流水線技術和自動控制技術在顆粒狀物體自動計數方面的應用，尤其適用于大規模生產工業元器件的自動計數。

背景技術

在工業企業的生產中，需要對生產流水線的元器件實時自動計數，有些場合要求計數精度達到百分之百。目前很多企業仍然采用人工計數，這種計數方式不僅任務繁雜，工作效率不高，還很容易因為人的疲勞等因素造成計數誤差，尤其是在用工成本日益昂貴的今天，迫切需要有一種自動化的計數裝置。

國家發明申請號201110418587.4公開了一種元器件自動計數統計方法和裝置，利用機器視覺和圖像處理的方法進行元器件數量自動統計的方法和裝置。能夠對貼片電阻、貼片電容等小尺寸元器件自動進行比較精確數量統計，不僅提升了計數效率和計數準確性，而且降低了操作人員的勞動強度。但是，該發明在計數準確性方面還達不到百分之百精度，自動計數統計方法和裝置難以滿足生產流水線的實時高效檢測的需要。另外，該發明應用在其他器件自動計數中仍然會出現較多的問題，即通用性缺乏；進行圖像識別是一個概率問題，要提高自動計數的準確性還需要用概率的方式進行處理。

影響計數準確性的因素很多，1）識別知識廣泛：被檢測的物體各種各樣，特征復雜，包括灰度、顏色、大小、形狀和紋理等信息；要對物體進行識別和分割需要掌握和具備大量的相關知識；2）環境因素的多義性：物體的形狀、顏色、光源角度、攝像裝置的角度以及空間關系的變化都會對成像有一定程度的影響，從而降低了基于機器視覺計數的精確度；3）圖像的多義性：被檢測物體從三維投影到二維平面上，丟失了深度和不可見部分的信息，導致了不同形狀的三維物體投影到圖像平面上產生相同圖像的問題；另外，從不同角度獲取同一物體的圖像也會出現較大的差異；4）機器視覺處理的實時性與準確性相矛盾的問題，圖像信息量很大，基于機器視覺的檢測往往要求有較高的實時性，采用高智能化的、高復雜度的檢測算法雖然能提高檢測精度，但是會影響檢測的實時性；5）在圖像分割處理方面，被測物體的重疊和粘連直接影響基于機器視覺計數的精確度。

因此，一種基于機器視覺的流水式高精度、高速的顆粒物自動計數裝置的設計迫切需要解決以下幾個問題：1）如何采用基于機器視覺識別檢測的有限智能化來滿足實時性的要求；2）如何通過在人的監督下的自學習方式，使得基于機器視覺自動計數在使用過程中不斷累積和豐富相關知識，以滿足檢測各種各樣的被檢物體的需要；3）如何通過檢測算法自完善方式，使得基于機器視覺識別檢測在使用過程中自動發現識別錯誤，在人的監督和參與下不斷完善檢測算法，實現有限和高效的智能；4）如何通過多數表決機制，提高識別和計數的準確性；5）如何在檢測流水線設計中消除被測物體的重疊和粘連的現象；6）如何在機器視覺檢測過程中有效地區分和判斷出被測物體的重疊和粘連；7）如何減少環境多義性對機器視覺檢測結果的干擾；8）如何利用流水線的設計方式來提高高速自動化計數的水平。

發明內容

為了克服已有的基于機器視覺的自動計數裝置的適應性欠缺、實時性和準確性難以同時得到滿足、自動化程度不高、自我學習和完善能力缺乏和難以有效控制計數精度等不足，本發明提供一種具有較好的環境適應性和檢測物體適應性的、能同時兼顧檢測的實時性和準確性的，較高的自動化程度的、較強的自我學習和完善能力的、能根據不同檢測需求控制計數精度的基于機器視覺的流水式高精度、高速的顆粒物自動計數裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于機器視覺的流水式高精度、高速的顆粒物自動計數裝置，包括用于對顆粒物進行自動計數檢測的流水線、用于拍攝被測顆粒物圖像的攝像單元和用于對被測顆粒物圖像進行圖像處理以及協調控制流水線上各機構動作的微處理器，所述流水線包括用于將被測顆粒物從待測物件容器中提升到流水線上的托盤中的上料機構、用于將流水線上的托盤中的被測顆粒物傾倒到已測物件容器中的傾倒機構、用于使得流水線上的托盤按規定節奏進行間隙式轉動的轉動機構和用于使得流水線上托盤中的被測顆粒物均勻分布減少重疊和粘連的微震機構，所述的微處理器還包括：