[其他]基于STD總線的通用工業(yè)視覺(jué)處理器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87102548
• 申請(qǐng)日: 1987-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87102548A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃曉東;江衛(wèi)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F15/66
• 分類(lèi)號(hào): G06F15/66
• 代理公司: 中國(guó)科學(xué)院專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 劉秀娟

本發(fā)明是一種快速模式識(shí)別軟件及硬件系統(tǒng)，屬于模式識(shí)別與智能自動(dòng)化技術(shù)。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)大多采用電視攝象機(jī)（包括電磁偏轉(zhuǎn)掃描攝象機(jī)、CCD攝象機(jī)）A/D轉(zhuǎn)換器及輔助電路，還有數(shù)字化圖象存貯及顯示電路，圖象識(shí)別處理軟硬件部分構(gòu)成。由于處理對(duì)象與使用場(chǎng)合的不同此類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)在性能、規(guī)模、造價(jià)上差別極大。

如美國(guó)國(guó)際機(jī)器人/智能公司推出的IRIP????256視覺(jué)系統(tǒng)可用于工業(yè)應(yīng)用，其規(guī)模和價(jià)格仍有由實(shí)驗(yàn)室脫胎而出的特點(diǎn)，其系統(tǒng)建立在陣列圖象處理機(jī)和68000計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上，基本設(shè)備價(jià)值1萬(wàn)多美元。盡管該系統(tǒng)具有較完善和較強(qiáng)的多種圖象處理功能，但其價(jià)格和機(jī)器規(guī)模都限制了它在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的可能。又如英國(guó)的愛(ài)丁堡視覺(jué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和劍橋的視覺(jué)應(yīng)用產(chǎn)品多用32位機(jī)實(shí)現(xiàn)。還有K&S公司、FOTON、ESEC等公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體加工設(shè)備中都配有專(zhuān)用視覺(jué)處理器，并以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化的專(zhuān)用型部件出現(xiàn)。以K&S1419全自動(dòng)壓焊機(jī)為例，該機(jī)為八十年代新產(chǎn)品，銷(xiāo)量很大，配有對(duì)IC芯片焊點(diǎn)位置自動(dòng)識(shí)別的專(zhuān)用模式識(shí)別器。代表了當(dāng)前國(guó)際工業(yè)用視覺(jué)系統(tǒng)的水平。但其硬件代價(jià)高，識(shí)別時(shí)間長(zhǎng)，主機(jī)體積大;同時(shí)由于是專(zhuān)用型設(shè)計(jì)，故廣泛應(yīng)用受到限制。

國(guó)內(nèi)在視覺(jué)單機(jī)自動(dòng)化規(guī)模上所做的工作有1982年6月中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所鑒定的自動(dòng)壓焊機(jī)（含專(zhuān)用視覺(jué)裝置）該機(jī)的識(shí)別速度在2～3秒之間。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所也在同年推出了性能接近的樣機(jī)。

近期搞視覺(jué)應(yīng)用的單位其主機(jī)多采用IBMPC以上的機(jī)型。對(duì)于大量工業(yè)應(yīng)用其代價(jià)仍過(guò)高。

本發(fā)明的目的在于采用通用硬件及通用、專(zhuān)用相結(jié)合的模塊化軟件方法，來(lái)達(dá)到工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)滿足的小型、廉價(jià)、通用、快速的要求;以解決較簡(jiǎn)單的工業(yè)應(yīng)用問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是由以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如附圖所示工業(yè)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)是由電視攝象機(jī)〔1〕、同步信號(hào)發(fā)生電路〔8〕、圖象監(jiān)視器〔3〕、圖象預(yù)處理電路〔2〕、圖象幀存貯體〔4〕和快速圖象識(shí)別處理軟件、硬件及微處理系統(tǒng)〔5〕構(gòu)成。而上述的幀存貯體〔4〕具有五種數(shù)據(jù)輸入輸出方式組合為一體的圖象控制板;上述的模式識(shí)別軟件及硬件能快速提取圖象的有用信息。幀存貯體圖象控制板既可以整幀、實(shí)時(shí)地接收攝象機(jī)經(jīng)預(yù)處理后的圖象信號(hào)又可以實(shí)時(shí)地向圖象監(jiān)視器輸出數(shù)據(jù)以支持屏幕顯示，也可以成批地由計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)，還可以逐點(diǎn)地從計(jì)算機(jī)接收數(shù)據(jù)及逐點(diǎn)地向計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)。

該發(fā)明中的微處理器系統(tǒng)〔5〕是基于STD（IEEE961）總線的Z80A芯片系列的微處理器系統(tǒng);該微處理器系統(tǒng)可對(duì)動(dòng)態(tài)模擬圖象、動(dòng)態(tài)二值圖象、幀存貯體內(nèi)的圖象進(jìn)行控制，以完成分別顯示或任意兩種圖象的組合顯示。本發(fā)明還可加入到任何一個(gè)以STD總線為標(biāo)準(zhǔn)的Z80A控制微機(jī)系統(tǒng)中，使整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)方便地增加視覺(jué)功能，也可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)外部總線（如RS-232C）與其他微機(jī)聯(lián)網(wǎng)使用，而本通用工業(yè)視覺(jué)處理器則作為前端視覺(jué)信息的預(yù)處理單元。本發(fā)明配上伺服系統(tǒng)和機(jī)械臂即可形成簡(jiǎn)單的具有視覺(jué)功能的智能工業(yè)用機(jī)器人。這為單機(jī)自動(dòng)化和CIMS整體制造系統(tǒng)提供了實(shí)現(xiàn)的手段。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

該通用工業(yè)視覺(jué)處理器采用二值化圖象處理技術(shù)，以求快速與廉價(jià)。最適于采用該方法的工業(yè)過(guò)程是垂直照明下的集成電路芯片。

對(duì)于電極的識(shí)別只要采取適當(dāng)?shù)拈y值處理即可以很好地將它們與襯底的圖形區(qū)分開(kāi)來(lái)。同樣，文字處理、傳送帶上的工件、空中的飛機(jī)等都可以簡(jiǎn)化到這種情況中。由于工業(yè)環(huán)境中多數(shù)情況下照明是可以人為控制的，因此很多問(wèn)題都可以采用二值化方法解決。

由于采用了閥值隨亮度極值快速浮動(dòng)，并采用了高性能的采樣保持技術(shù)，使該發(fā)明在適應(yīng)照度快速變化及在一場(chǎng)中進(jìn)行均勻穩(wěn)定的二值化處理方面性能優(yōu)良，本發(fā)明閥值漂移優(yōu)于100mv/sec。

本發(fā)明還采用了將視場(chǎng)按長(zhǎng)度比1∶1的空間分割方式，為處理不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的物體提供了一致性很強(qiáng)的手段。這是非接觸尺寸測(cè)量和旋轉(zhuǎn)不變性幾何特征提取方法的基礎(chǔ)。

在對(duì)圖象的識(shí)別處理方面，本發(fā)明采用了針對(duì)不同對(duì)象抽取不同幾何特征的方法，并對(duì)這些特征進(jìn)行運(yùn)算和處理，壓縮了圖象信息量，加快了處理識(shí)別速度和可靠性。

本發(fā)明與K&S1419模式識(shí)別器的對(duì)比如下：

由上表可以看出本發(fā)明的性能/價(jià)格比有其優(yōu)越性。

本發(fā)明是在國(guó)際工業(yè)控制機(jī)標(biāo)準(zhǔn)總線STD系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的，具有該標(biāo)準(zhǔn)所特有的通用性、靈活性、可擴(kuò)性，高可靠性。整個(gè)系統(tǒng)具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。