專利名稱：一種鍵盤缺陷檢測裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍵盤字符缺陷的檢測裝置和方法。特別是一種針對鍵盤缺陷的裝置和方法。
背景技術：
在鍵盤生產(chǎn)制造中，需要對鍵帽進行組裝及印刷，顯示出我們熟悉的a-ζ字母、數(shù)字以及一些特殊符號，但是在組裝、印刷中，很容易出現(xiàn)組裝出錯、印刷臟污等現(xiàn)象，我們都會對鍵盤進行檢測，以保證產(chǎn)品的合格率。傳統(tǒng)的檢測方法就是我們最基本的人工檢測，人工檢測全憑實際工作經(jīng)驗，但是鍵帽數(shù)量之多、印刷之多樣化，不但增加了工人的勞動強度，而且精度、效率也會隨之減低。因而，如果鍵盤檢測的過程應用視覺檢測系統(tǒng)將會顯現(xiàn)出巨大優(yōu)勢?，F(xiàn)在雖然視覺檢測技術獲得了長足發(fā)展，也出現(xiàn)了一些針對鍵盤的視覺檢測系統(tǒng)，但是它們要么硬件部分簡陋，檢測受外界光源影響較大，或者檢測過程沒有考慮對鍵盤的固定，還有些檢測軟件不能夠實現(xiàn)全自動檢測，需要對鍵盤字符進行人工處理。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種能適用于不同大小鍵盤檢測的鍵盤缺陷檢測裝置及方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種鍵盤缺陷檢測裝置，包括攝像頭、光源、鍵盤固定裝置、底座、圓棒導軌、托盤、直線導軌、縱向滾珠絲杠、橫向滾珠絲杠以及計算機。其特征在于:所述底座上左右邊緣固定安裝兩個基座，而中間平行安裝兩個圓棒導軌；所述攝像頭位于光源上方，兩者固定在一個螺母上，該螺母旋配在橫向滾珠絲杠上，構成左右移動副；縱向滾珠絲杠和直線導軌分別位于所述左右邊緣的基座上，而橫向滾珠絲杠的兩端分別通過螺母與縱向滾珠絲杠旋配并與直線導軌相滑配組成縱向移動副；所述鍵盤固定裝置安裝在托盤上，托盤和圓棒導軌上的滑塊相連實現(xiàn)前后移動的功能；所述攝像頭的輸出連接到計算機。所述攝像頭和光源通過縱向滾珠絲杠與橫向滾珠絲杠的轉動，可以左右和前后移動來調(diào)整取像位置。所述光源通過可調(diào)高度支座固定在橫向滾珠絲杠旋配的螺母上，且光源強度可調(diào)。通過光源的強度、高度調(diào)節(jié)確保整個鍵盤區(qū)域光照均勻、光照強度合理。更進一步，為了使采集的圖像便于處理、并保證圖像識別的精度，需要使用鍵盤固定裝置固定鍵盤。鍵盤固定裝置由托盤、在托盤上固定的前檔板和左檔板以及可移位固定的后檔裝置和右擋板組成。前擋板固定在托盤的前邊緣上，左擋板固定在托盤的左邊緣上，前擋板與左擋板呈直角尺形連成一體。在托盤上開有兩條縱向的條形穿槽和兩條橫向的條形穿槽。后檔裝置和右擋板上有螺栓分別穿過所述縱向條形穿槽和橫向條形穿槽，與托盤實現(xiàn)可移位固定連接。一種鍵盤字符缺陷檢測的方法，它采用上述鍵盤缺陷檢測裝置進行檢測，檢測的步驟如下:
1)圖像預處理:預處理包括的過程有灰度化、二值化和圖像增強，可以去掉無關的像素，凸顯鍵盤字符和背景之間的差異，減少后續(xù)處理時間；
2)獲取感興趣區(qū)域:采用數(shù)學形態(tài)學來獲取整個感興趣區(qū)域。運算的步驟是膨脹運算、閉運算和膨脹運算，保證一個鍵帽上只能有一個字符區(qū)域，最后進行邊緣提取來獲取整個區(qū)域；
3)傾斜校正:先計算每個區(qū)域的重心位置，然后采用最小二乘法對這些重心點進行回歸分析，得到整個鍵盤圖像的傾斜角度，再進行校正。這將提高此后進行的模式識別的精度；
4)偏移校正:偏移校正主要是判斷不同字符之間的距離的變化范圍是否在一定界限之內(nèi)；如果不在，那么可判斷字符位置錯誤；
5)特征提取與模式識別分析:分別提取每個字符區(qū)域的面積特征、周長特征、重心特征、字符結構特征、不變矩特征。根據(jù)提取的特征數(shù)據(jù)采用支持向量機模式識別分析方法，將待檢測鍵盤上字符的特征數(shù)據(jù)輸入整個判別系統(tǒng)來判斷字符的好壞。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著技術進步:本發(fā)明可以對不同大小的鍵盤進行處理，獲取圖像的過程保證了圖像的光照質(zhì)量，并使位置偏移和旋轉保持在一定范圍內(nèi)。計算機軟件適用范圍廣，軟件檢測過程迅速、準確。


圖1為整個檢測系統(tǒng)的結構框 圖2為鍵盤固定裝置結構 圖3為各模塊之間的聯(lián)系 圖4為整個字符缺陷判別流程。圖中:1 一攝像頭；2—光源；3—鍵盤固定裝置；4一底座；5 —圓棒導軌；6—托盤；7一直線導軌；8—縱向滾珠絲杠一橫向滾珠絲杠；9一計算機。3_1—如檔板；3_2—左檔板；3-3—后檔裝置；3-4—橫向條形穿槽；3- f —縱向條形穿槽；3-5—右擋板。
具體實施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實施例結合附圖詳述如下:
實施例一:參考圖1和圖2，本鍵盤缺陷檢測裝置，包括攝像頭(I)、光源(2)、鍵盤固定裝置(3)、底座(4)、圓棒導軌(5)、托盤(6)、直線導軌(7)、縱向滾珠絲杠(8)、橫向滾珠絲杠(80以及計算機(9)。所述底座(4)上左右邊緣固定安裝兩個基座，而中間平行安裝兩個圓棒導軌(5);所述攝像頭(I)位于光源(2)上方，兩者固定在橫向滾珠絲杠(80上，構成左右移動副；縱向滾珠絲杠(8)和直線導軌(7)分別位于所述左右邊緣的基座上，而橫向滾珠絲杠(Sr)的兩端分別通過螺母與縱向滾珠絲杠(8)旋配并與直線導軌(7)相滑配組成縱向移動副。所述鍵盤固定裝置(3)安裝在托盤(6)之上，托盤(6)和圓棒導軌(5)上的滑塊相連實現(xiàn)前后移動的功能；所述攝像頭(I)的輸出連接到計算機(9)。所述攝像頭(I)、光源(2)通過縱向滾珠絲杠(8)和橫向滾珠絲右(丨)的轉動來實現(xiàn)左右移動和前后移動，從而調(diào)整取像位置；所述光源(2)通過可調(diào)高度支座固定在橫向滾珠絲杠(貧)旋配的螺母上，且光源(2)強度可調(diào)。通過光源(2)的強度、高度調(diào)節(jié)確保整個鍵盤區(qū)域光照均勻、光照強度合理。所述鍵盤固定裝置(3 )包含托盤(6 )、在托盤(6 )上固定的前檔板(3-1)和左檔板(3-2)以及可移位固定的后檔裝置(3-3)和右擋板(3-5)。前擋板(3-1)固定在托盤(6)的前邊緣上，左擋板(3-2)固定在托盤(6)的左邊緣上，前擋板(3-1)與左擋板(3-2)呈直角尺形連成一體。在托盤(6)上開有兩條縱向的條形穿槽(-O和兩條橫向的條形穿槽(3-4)。后檔裝置(3-3)和右擋板(3-5)上有螺栓分別穿過所述縱向條形穿槽(3- O和橫向條形穿槽(3-4)，與托盤(6)實現(xiàn)可移位固定連接。整個鍵盤固定裝置(3)能固定不同大小的鍵盤，防止在檢測過程中由于振動而產(chǎn)生位置的偏移和旋轉。所述托盤(6)和鍵盤固定裝置(3)上的擋板材質(zhì)為塑料。實施例二:攝像頭采用500百萬像素工業(yè)攝像頭，安置在光源(2)上方，光源(2)上開有攝像孔，通過該孔移動攝像頭位置能夠保證提取鍵盤圖像的全部區(qū)域。為保證光照均勻，應采用LED環(huán)形光源。攝像頭與計算機之間通過USB通信接口傳輸采集到的圖像。鍵盤固定裝置(3)的定位精度要求是指旋轉角度保持在I度的范圍內(nèi)，同時在橫向和縱向方面保證2.5毫米的移動精度。為了便于放置鍵盤，要使得托盤(6)在圓棒導軌(5)上運動到終點時，能有一部分伸出底座(4)所覆蓋的范圍之外。實施例三:如圖4，本鍵盤字符缺陷檢測方法采用上述裝置進行檢測，檢測的步驟如下:
1)圖像預處理。預處理包括的過程有灰度化、二值化和濾波處理，目的是去掉無關的像素，凸顯鍵盤字符和背景之間的差異；
2)獲取感興趣區(qū)域:采用數(shù)學形態(tài)學來獲取整個感興趣區(qū)域，首先是膨脹運算，獲取字符的大致區(qū)域；然后進行閉運算，去除字符區(qū)域中的一些小的孔洞，避免其干擾圖像區(qū)域的獲??；最后還要進行一次開運算來保證一個鍵帽上只能有一個字符區(qū)域，然后再進行邊緣提取獲取整個區(qū)域；
3)傾斜校正:先計算每個區(qū)域的重心位置，然后采用最小二乘法對這些重心點進行回歸分析，得到整個鍵盤圖像的傾斜角度，再進行校正，這將提高此后進行的模式識別的精度；
4)偏移校正:偏移校正主要是判斷不同字符之間的距離的變化范圍是否在一定界限之內(nèi)；如果不在，那么可判斷字符位置錯誤；
5)特征提取與模式識別分析:分別提取每個字符區(qū)域的面積特征、周長特征、重心特征、字符結構特征和不變矩特征，并根據(jù)提取的特征數(shù)據(jù)采用支持向量機模式識別分析方法，來判斷字符的好壞。
權利要求
1.一種鍵盤缺陷檢測裝置，包括攝像頭(I)、光源(2)、鍵盤固定裝置(3)、底座(4)、圓棒導軌(5)、托盤(6)、直線導軌(7)、縱向滾珠絲杠(8)、橫向滾珠絲杠C^)以及計算機(9)。其特征在于:所述底座(4)上左右邊緣固定安裝兩個基座，而中間平行安裝兩個圓棒導軌(5);所述攝像頭(I)位于光源(2)上方，兩者固定在橫向滾珠絲杠(Sf)上，構成左右移動副；縱向滾珠絲杠(8)和直線導軌(7)分別位于所述左右邊緣的基座上，而橫向滾珠絲杠(苽)的兩端分別通過螺母與縱向滾珠絲杠(8)旋配并與直線導軌(7)相滑配組成縱向移動畐O。所述鍵盤固定裝置(3)安裝在托盤(6)之上，托盤(6)和圓棒導軌(5)上的滑塊相連實現(xiàn)前后移動的功能；所述攝像頭(I)的輸出連接到計算機(9)。
2.根據(jù)權利I所述的鍵盤缺陷檢測裝置，其特征在于:所述攝像頭(I)、光源(2)通過縱向滾珠絲杠(8)和橫向滾珠絲杠(於)的轉動來實現(xiàn)左右移動和前后移動，從而調(diào)整取像位置；所述光源(2)通過可調(diào)高度支座固定在橫向滾珠絲杠(髮)旋配的螺母上，且光源(2)強度可調(diào)。通過光源(2)的強度、高度調(diào)節(jié)確保整個鍵盤區(qū)域光照均勻、光照強度合理。
3.根據(jù)權利I所述的鍵盤缺陷檢測裝置，其特征在于:所述鍵盤固定裝置(3)包含托盤(6)、在托盤(6)上固定的前檔板(3-1)和左檔板(3-2)以及可移位固定的后檔裝置(3-3)和右擋板(3-5)。前擋板(3-1)固定在托盤(6)的前邊緣上，左擋板(3-2)固定在托盤(6)的左邊緣上，前擋板(3-1)與左擋板(3-2 )呈直角尺形連成一體。在托盤(6 )上開有兩條縱向的條形穿槽(:- < )和兩條橫向的條形穿槽(3-4 )。后檔裝置(3-3 )和右擋板(3-5 )上有螺栓分別穿過所述縱向條形穿槽(3-O和橫向條形穿槽(3-4)，與托盤(6)實現(xiàn)可移位固定連接。整個鍵盤固定裝置(3)能固定不同大小的鍵盤，防止在檢測過程中由于振動而產(chǎn)生位置的偏移和旋轉。
4.根據(jù)權利I所述的鍵盤缺陷檢測裝置，其特征在于:所述托盤(6)和鍵盤固定裝置(3)上的擋板材質(zhì)為塑料。
5.一種鍵盤缺陷檢測方法，采用根據(jù)權利要求1所述的鍵盤缺陷檢測裝置進行檢測，其特征在于如下檢測步驟: 1)圖像預處理。預處理包括的過程有灰度化、二值化和濾波處理，目的是去掉無關的像素，凸顯鍵盤字符和背景之間的差異； 2)獲取感興趣區(qū)域:采用數(shù)學形態(tài)學來獲取整個感興趣區(qū)域，首先是膨脹運算，獲取字符的大致區(qū)域；然后進行閉運算，去除字符區(qū)域中的一些小的孔洞，避免其干擾圖像區(qū)域的獲取；最后還要進行一次開運算來保證一個鍵帽上只能有一個字符區(qū)域，然后再進行邊緣提取獲取整個區(qū)域； 3)傾斜校正:先計算每個區(qū)域的重心位置，然后采用最小二乘法對這些重心點進行回歸分析，得到整個鍵盤圖像的傾斜角度，再進行校正，這將提高此后進行的模式識別的精度； 4)偏移校正:偏移校正主要是判斷不同字符之間的距離的變化范圍是否在一定界限之內(nèi)；如果不在，那么可判斷字符位置錯誤； 5)特征提取與模式識別分析:分別提取每個字符區(qū)域的面積特征、周長特征、重心特征、字符結構特征和不變矩特征，并根據(jù)提取的特征數(shù)據(jù)采用支持向量機模式識別分析方法，來判斷字符 的好壞。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍵盤缺陷的檢測裝置及方法，該裝置包括攝像頭、光源、鍵盤固定裝置、底座、圓棒導軌、托盤、直線導軌、縱向滾珠絲杠、橫向滾珠絲杠以及計算機。該方法的操作步驟包括圖像預處理模塊、感興趣區(qū)域提取模塊、圖像校正模塊以及特征提取與模式識別模塊。該裝置及方法能夠減少勞動強度和人的主觀因素的干擾，同時提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。
文檔編號G01N21/956GK103163155SQ20131005917
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月26日 優(yōu)先權日2013年2月26日
發(fā)明者高新聞, 管興堅, 管奔博 申請人:上海大學