[發(fā)明專(zhuān)利]基于相機(jī)陣列的薄片疊層計(jì)數(shù)裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711177937.6
• 申請(qǐng)日: 2017-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108010017B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖昌炎;戴嶸;曹三;趙宏;邱華林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 昆山湖大機(jī)器人技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06M9/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 母秋松;董建林

本發(fā)明公開(kāi)了一種利用相機(jī)陣列對(duì)超薄片材疊層自動(dòng)計(jì)數(shù)的裝置和方法，該裝置包括機(jī)箱、嵌入式工控機(jī)、測(cè)量托盤(pán)、LED光源、多相機(jī)成像模塊和圖像分析計(jì)數(shù)軟件。其特點(diǎn)體現(xiàn)在：（1）采用空間交叉的雙列相機(jī)陣列結(jié)構(gòu)，解決高分辨率成像要求與視場(chǎng)大小、相機(jī)安裝物理尺寸間的矛盾；（2）提出波峰定位和1D剖面信號(hào)匹配算法，解決無(wú)明顯特征點(diǎn)多相機(jī)圖像融合、拼接難題；（3）采用頻域?yàn)V波、相關(guān)測(cè)量和先驗(yàn)知識(shí)融合的線(xiàn)結(jié)構(gòu)檢測(cè)算法，提高低對(duì)比度、干擾和異常情況下超薄片材疊層圖像條紋檢測(cè)精度。本發(fā)明有效擴(kuò)展了機(jī)器視覺(jué)薄片疊層計(jì)數(shù)儀器的測(cè)量范圍和分辨率，在印刷包裝、半導(dǎo)體和電子行業(yè)有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于相機(jī)陣列的薄片疊層計(jì)數(shù)裝置與方法，屬于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，特指針對(duì)0.08mm、0.11mm等超薄疊層薄片的計(jì)數(shù)裝置與方法。

背景技術(shù)

目前，在包裝印刷行業(yè)，紙張產(chǎn)品的計(jì)數(shù)是一項(xiàng)非常重要且必不可少的工作，如果計(jì)數(shù)不準(zhǔn)確，會(huì)給企業(yè)造成直接經(jīng)濟(jì)損失。類(lèi)似應(yīng)用還包括硅片、銀行卡、太陽(yáng)能晶片、PCB電路板和裝修貼紙等薄片產(chǎn)品的數(shù)量測(cè)量。

由于不同疊層端面成像效果差異較大，對(duì)超薄疊層薄片的用機(jī)器視覺(jué)的方法準(zhǔn)確計(jì)數(shù)主要面臨以下三大難題：(1)在保持當(dāng)前相機(jī)分辨率不變的前提下，滿(mǎn)足更薄產(chǎn)品的數(shù)量檢測(cè)需求；(2)數(shù)量檢測(cè)任務(wù)：產(chǎn)品破損、端面厚度變化、光照不均、擺放不齊等導(dǎo)致的檢測(cè)難題；(3)多相機(jī)圖像拼接任務(wù)：產(chǎn)品端面圖像間重疊區(qū)域特征不明顯導(dǎo)致的拼接難題。

發(fā)明內(nèi)容

目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明從硬件結(jié)構(gòu)和軟件算法兩方面著手，提出了基于相機(jī)陣列的薄片疊層計(jì)數(shù)裝置與方法，一方面能夠化解高分辨率與小視野之間的矛盾，另一方面又排除了多種干擾因素對(duì)圖像序列拼接精度的影響，有效解決了三大難題。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于相機(jī)陣列的薄片疊層計(jì)數(shù)裝置，包括：底座、機(jī)箱外殼、多臺(tái)相機(jī)、支架、導(dǎo)軌，底座上豎直設(shè)置有機(jī)箱外殼，機(jī)箱外殼前方的底座上設(shè)置有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)置有支架，所述多臺(tái)相機(jī)固定在支架左右兩側(cè)，呈交錯(cuò)排列，多臺(tái)相機(jī)與底座平行設(shè)置，支架兩側(cè)相機(jī)與被測(cè)薄片側(cè)面成銳角設(shè)置，所述機(jī)箱外殼上設(shè)置有窄縫，多臺(tái)相機(jī)聚焦后，使其延長(zhǎng)線(xiàn)交匯于窄縫感興趣區(qū)域中間一點(diǎn)，保證采集到分辨率高、重疊區(qū)域足的超高疊層薄片的端面圖像序列。

作為優(yōu)選方案，所述機(jī)箱外殼左右兩側(cè)設(shè)置有對(duì)稱(chēng)光源，用于消除了由于一側(cè)光源照射導(dǎo)致的疊層端面光照不均勻問(wèn)題。

一種根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置的薄片疊層計(jì)數(shù)方法，包括步驟如下：

步驟1：旋轉(zhuǎn)角矯正；

步驟2：尺度矯正；

步驟3：定位重疊直線(xiàn)；

步驟4：待測(cè)疊層薄片計(jì)數(shù)。

作為優(yōu)選方案，所述步驟1包括步驟如下：

1.1從計(jì)數(shù)裝置的毗鄰相機(jī)中采集2維圖像ⅠI₁(x,y)和2維圖像ⅡI₂(x,y)，x代表圖像像素行坐標(biāo)，y代表圖像像素列坐標(biāo)，對(duì)2維圖像ⅠI₁(x,y)進(jìn)行FFT頻率分解得f₁(w,Φ,z)，其中w代表頻率，Φ代表相位，z代表行數(shù)；

1.2從f₁(w,Φ,z)各行中提取各行基波頻率W(z)，利用統(tǒng)計(jì)分析法從W(z)中提取圖像總基波頻率W₁；利用總基波頻率W₁對(duì)應(yīng)的相位Φ_i,1運(yùn)算獲取圖像與x軸的偏差角度α₁；

1.3對(duì)2維圖像ⅡI₂(x,y)進(jìn)行相同操作，獲取圖像與x軸的偏差角度α₂，并相應(yīng)得出兩圖像的旋轉(zhuǎn)差角α：