[發(fā)明專(zhuān)利]機(jī)器視覺(jué)二維檢測(cè)平臺(tái)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310259872.5
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103383240A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 分類(lèi)號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 杭州天正專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種機(jī)器視覺(jué)二維檢測(cè)平臺(tái)裝置，屬于精密尺寸檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中，涉及到各種各樣的檢查、測(cè)量和零件識(shí)別應(yīng)用，例如汽車(chē)零配件尺寸檢查和自動(dòng)裝配的完整性檢查，電子裝配線的元件自動(dòng)定位，飲料瓶蓋的印刷質(zhì)量檢查，產(chǎn)品包裝上的條碼和字符識(shí)別等。這類(lèi)應(yīng)用的共同特點(diǎn)是連續(xù)大批量生產(chǎn)、對(duì)外觀質(zhì)量的要求非常高。通常這種帶有高度重復(fù)性和智能性的工作只能由人工檢測(cè)來(lái)完成，經(jīng)常在一些工廠的現(xiàn)代化流水線后面看到數(shù)以百計(jì)甚至逾千的檢測(cè)工人來(lái)執(zhí)行這道工序，在給工廠增加巨大的人工成本和管理成本的同時(shí)，仍然不能保證100%的檢驗(yàn)合格率（即“零缺陷”），而當(dāng)今企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，已經(jīng)不允許哪怕是0.1%的缺陷存在。有些時(shí)候，如微小尺寸的精確快速測(cè)量、形狀匹配、顏色辨識(shí)等，用人眼根本無(wú)法連續(xù)穩(wěn)定地進(jìn)行，其它物理量傳感器也難有用武之地。這時(shí)，人們開(kāi)始考慮把計(jì)算機(jī)的快速性、可操作性、結(jié)果的可重復(fù)性，與人類(lèi)視覺(jué)的高度智能化和抽象能力相結(jié)合，由此產(chǎn)生了機(jī)器視覺(jué)的概念。一般地說(shuō)，機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。首先采用CCD照相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專(zhuān)用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，如：面積、長(zhǎng)度、數(shù)量、位置等；最后，根據(jù)預(yù)設(shè)的容許度和其他條件輸出結(jié)果，如：尺寸、角度、偏移量、個(gè)數(shù)、合格/不合格、有/無(wú)等。

總之，應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠大幅降低檢驗(yàn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快生產(chǎn)速度和效率。作為高精度、非接觸的測(cè)量方案，視覺(jué)系統(tǒng)涉及到光學(xué)和圖像處理算法，本身就是高度專(zhuān)業(yè)化的產(chǎn)品，在整個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)中，往往要與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)配合完成位置矯正和進(jìn)給控制。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中各種各樣的檢查、測(cè)量和零件識(shí)別應(yīng)用中存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺(jué)二維檢測(cè)平臺(tái)裝置。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

機(jī)器視覺(jué)二維檢測(cè)平臺(tái)裝置，其特征在于：包括可完成圖像采集工作的成像系統(tǒng)、可實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)物體支撐的支撐系統(tǒng)和控制上述兩個(gè)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，所述成像系統(tǒng)包括光電成像模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，所述支撐系統(tǒng)包括二維工作臺(tái)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)包括控制器和計(jì)算機(jī)；所述控制器和計(jì)算機(jī)雙向連接，且所述控制器接收計(jì)算機(jī)控制指令，所述計(jì)算機(jī)與所述數(shù)據(jù)采集模塊雙向連接；所述控制器分別控制所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)和所述光電成像模塊，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述二維工作臺(tái)驅(qū)動(dòng)連接，所述二維工作臺(tái)與所述光電成像模塊連接，所述光電成像模塊與所述數(shù)據(jù)采集模塊雙向連接；所述計(jì)算機(jī)將測(cè)量路徑信號(hào)傳遞給控制器，控制器接收信號(hào)后驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行待檢測(cè)區(qū)域的搜索與測(cè)定。

進(jìn)一步，所述的成像系統(tǒng)還包括自動(dòng)對(duì)焦機(jī)構(gòu)，所述的自動(dòng)對(duì)焦機(jī)構(gòu)受控于所述的控制器，并與所述的光電成像模塊連接以實(shí)現(xiàn)所述光電成像模塊的自動(dòng)對(duì)焦。

進(jìn)一步，還包括打印機(jī)和鍵盤(pán)，所述的打印機(jī)與所述的計(jì)算機(jī)的輸出端連接，所述的鍵盤(pán)與所述的計(jì)算機(jī)的輸入端連接。

進(jìn)一步，所述的光電成像模塊采用CCD攝像機(jī)，所述的攝像機(jī)的像元分辨率選擇依據(jù)系統(tǒng)檢測(cè)要求而定。

進(jìn)一步，所述的數(shù)據(jù)采集模塊采用基于CameralLink接口的采集處理卡，可以保證2GB/s的采集速度；所述的采集處理卡為具有可以實(shí)現(xiàn)低層處理算法的PFGA模塊，進(jìn)而保證處理速度。

進(jìn)一步，所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用二相步進(jìn)電機(jī)。

優(yōu)選的，所述的二相步進(jìn)電機(jī)為五相步進(jìn)電機(jī)；更優(yōu)選的，所述的五相步進(jìn)電機(jī)為伺服電機(jī)。

本發(fā)明采用自動(dòng)搜索檢測(cè)區(qū)域和自動(dòng)對(duì)焦的智能工作方式，可以精確檢測(cè)二維尺寸，同時(shí)經(jīng)過(guò)二維工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)，可以檢測(cè)大尺寸物體。檢測(cè)算法采用機(jī)器視覺(jué)處理算法，對(duì)待檢測(cè)物體進(jìn)行精確圖像分析，在獲得待檢測(cè)物體的點(diǎn)線信息后，就可分析物體的形狀及尺寸信息，視覺(jué)檢測(cè)算法采用標(biāo)準(zhǔn)C編寫(xiě)，所有算法具有原創(chuàng)性，同時(shí)針對(duì)MMX指令系統(tǒng)做了優(yōu)化，所以檢測(cè)精度和速度得到了保證，檢測(cè)精度可以達(dá)到0.2像元，對(duì)于采用像元尺寸為7微米的CCD攝像機(jī)，理論精度可達(dá)到1.4微米。

本發(fā)明的檢測(cè)過(guò)程如下：

將待檢測(cè)物置于工作臺(tái)上，并規(guī)劃測(cè)量路徑(計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)利用樣板庫(kù)支持檢測(cè)路徑的規(guī)劃)，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)依據(jù)測(cè)量路徑給執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)二維工作臺(tái)的移動(dòng)，同時(shí)在每個(gè)測(cè)量位置依據(jù)圖像信號(hào)確定圖像的清晰度，以實(shí)現(xiàn)精確定焦，并計(jì)算每個(gè)位置的被測(cè)的測(cè)量信息。整個(gè)過(guò)程很少或不需要人的參與，自動(dòng)化程度高，基本可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，測(cè)量速度依據(jù)于測(cè)量物的復(fù)雜度。