一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及玻璃生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)，包括線陣相機(jī)、編碼器、光源和遮光罩，其特征在于線陣相機(jī)和光源位于待檢測(cè)玻璃板上方，光源和線陣相機(jī)不處于同一豎直平面，遮光罩設(shè)置于光源外側(cè)，線陣相機(jī)設(shè)置于遮光罩外側(cè)，遮光罩兩端封閉，上方開孔，線陣相機(jī)能在孔中看到光源在待檢測(cè)玻璃板的成像，待檢測(cè)玻璃板設(shè)置于輥道上，輥道上設(shè)有編碼器，編碼器采集輥道速度控制線陣相機(jī)的捕捉圖像的速度。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于：直接對(duì)圖像進(jìn)行處理，保證所測(cè)玻璃板左右都是同一時(shí)刻的信息，具有數(shù)據(jù)的一致性；圖像處理速度快，實(shí)時(shí)檢測(cè)玻璃板信息，測(cè)出的數(shù)據(jù)精確度高，具有較高的實(shí)時(shí)性和精確度。
【專利說明】一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)
[【技術(shù)領(lǐng)域】]
[0001]本發(fā)明涉及玻璃生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)。
[【背景技術(shù)】]
[0002]在玻璃生產(chǎn)過程中，為減少因玻璃板斷裂、跑偏對(duì)切割設(shè)備造成的損壞，一般在冷端切割區(qū)前設(shè)置玻璃板寬、斷板信息檢測(cè)裝置，通過機(jī)器視覺技術(shù)獲得玻璃板的寬度、板邊位置以及板面是否有斷裂(炸板)等信息，并將上述信息通過特定的通訊方式發(fā)送給線控或切割設(shè)備，這樣切割設(shè)備能夠在板邊跑偏或有斷板時(shí)提前做出自我保護(hù)動(dòng)作，從而減少跑偏和斷板對(duì)切割設(shè)備造成的損壞。各項(xiàng)研究表明玻璃板跑偏、炸板和斷板是對(duì)切割設(shè)備造成損壞的主要因素，但目前在玻璃板跑偏、炸板和斷板方面仍沒有很好的解決方案，導(dǎo)致切割設(shè)備不能夠根據(jù)玻璃板寬度、板邊位置以及炸板信息做出正確的動(dòng)作。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0003]本發(fā)明的目的是為了解決切割設(shè)備不能夠根據(jù)玻璃板寬度、板邊位置以及炸板信息做出正確的動(dòng)作的技術(shù)難題，提供一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)切割區(qū)前玻璃板的板寬、板邊位置的基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)，包括線陣相機(jī)、編碼器、光源和遮光罩，其特征在于線陣相機(jī)和光源位于待檢測(cè)玻璃板上方，光源和線陣相機(jī)不處于同一豎直平面，遮光罩設(shè)置于光源外側(cè)，線陣相機(jī)設(shè)置于遮光罩外側(cè)，遮光罩兩端封閉，上方開孔，線陣相機(jī)能在孔中看到光源在待檢測(cè)玻璃板的成像，待檢測(cè)玻璃板設(shè)置于輥道上，輥道上設(shè)有編碼器，編碼器用于采集輥道速度控制線陣相機(jī)的捕捉圖像的速度。
[0005]所述的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)還包括冷卻裝置和計(jì)算機(jī)，冷卻裝置用于給線陣相機(jī)進(jìn)行降溫，光源用于圖形成像，編碼器驅(qū)動(dòng)相機(jī)采集圖像，再由計(jì)算機(jī)從線陣相機(jī)讀入玻璃的圖像信息，對(duì)圖像信息進(jìn)行處理。
[0006]所述的計(jì)算機(jī)通過編碼器信號(hào)使線陣相機(jī)采集一副圖像，對(duì)圖像進(jìn)行平滑、二值化圖像預(yù)處理，然后檢測(cè)預(yù)處理后的圖像，從而得出圖像中玻璃的板寬、板邊位置、板邊與玻璃走向的夾角以及斷板信息數(shù)據(jù)，并把玻璃的數(shù)據(jù)信息輸出到輸出設(shè)備或者發(fā)送給第三方設(shè)備，然后重新采集圖像開始新的檢測(cè)。
[0007]所述的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)還設(shè)有報(bào)警電路，所述的光源為白色LED條形光源。
[0008]一種采用基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于所述的方法步驟如下:
[0009]a.當(dāng)光源下方有玻璃時(shí)通過時(shí)，會(huì)在玻璃表面反射成像，而線陣相機(jī)通過對(duì)光源成像區(qū)的采集獲得玻璃板數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有玻璃板通過或者玻璃板有斷裂時(shí)，線陣相機(jī)獲得的圖像為全幅低灰度值圖像或者不完整的高灰度值圖像；[0010]b.編碼器實(shí)時(shí)采集輥道速度脈沖信號(hào)，使線陣相機(jī)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整采集頻率保證圖像的真實(shí)性；
[0011]c.計(jì)算機(jī)程序初始化，通過編碼器信號(hào)使線陣相機(jī)采集一副圖像，對(duì)圖像進(jìn)行平滑、二值化圖像預(yù)處理，然后檢測(cè)預(yù)處理后的圖像，通過換算得出圖像中玻璃的板寬、板邊位置、板邊與玻璃走向的夾角以及斷板信息數(shù)據(jù)，并把玻璃的數(shù)據(jù)信息輸出到輸出設(shè)備或者發(fā)送給第三方設(shè)備，然后重新采集圖像開始新的檢測(cè).[0012]所述的編碼器信號(hào)直接進(jìn)入線陣相機(jī)，編碼器發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，線陣相機(jī)采集一行圖像，玻璃運(yùn)動(dòng)速度加快，編碼器脈沖信號(hào)也跟隨加快，那么線陣相機(jī)采集速度也相應(yīng)加快；玻璃速度降低，編碼器信號(hào)變慢，現(xiàn)正相機(jī)的采集速度也相應(yīng)減慢。
[0013]編碼器選擇方法如下:
[0014]C=Rs*n ；
[0015]其中:C為棍道中棍輪周長,單位為mm ;Rs為圖像運(yùn)動(dòng)方向的空間分辨率,單位為mm ；n為旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率,單位為pulses/rev,
[0016]由此可知:n=C/Rs
[0017]通過計(jì)算選擇標(biāo)稱值與η近似的編碼器。
[0018]所述的步驟a的采集原理如下:由于玻璃具有反射的特性，線陣LED光源會(huì)在其表面形成高亮的白色倒影，所以當(dāng)玻璃經(jīng)過光源下方時(shí)會(huì)形成白色的圖像。反映在圖像當(dāng)中就是亮度大于一定的閾值(180cd/m2)的部分，那么設(shè)定相機(jī)每采集若干行形成一幀圖像，對(duì)采集到的圖像進(jìn)行閾值判斷，如果有亮度大于設(shè)定閾值時(shí)，說明有圖像中玻璃進(jìn)入，再判斷圖像的最下面一行有沒有亮度大于設(shè)定閾值的部分，如果沒有說明在圖像中是一塊完整的玻璃，否則說明玻璃還沒有完全成像，將當(dāng)前幀圖像存儲(chǔ)在臨時(shí)變量中，再采集下一幀圖像，并與前一幀圖像合并，然后對(duì)合并后的圖像進(jìn)行判斷看是否已經(jīng)完整成像，如果沒有則重復(fù)上一步，直到獲取完整的玻璃板圖像，根據(jù)計(jì)算機(jī)處理速度設(shè)定若干幀圖像合并成一幅圖像，并對(duì)該幅圖像進(jìn)行處理，處理完畢后再重新采集新的圖像。
[0019]所述的步驟c中玻璃板信息數(shù)據(jù)測(cè)量方法如下:生產(chǎn)線上完整的玻璃板為矩形，測(cè)量其尺寸就是要得出它在圖像中形成的矩形的大小，即像素值，然后乘以比例系數(shù)(_/像素)得出實(shí)際的尺寸；中心點(diǎn)的測(cè)量以輥道中心線為基準(zhǔn)，首先要找出輥道中心線在圖像中的位置，通過尋找矩形在圖像中的中心點(diǎn)得出其在圖像坐標(biāo)系中的位置(x，y)，然后算出X與中心點(diǎn)坐標(biāo)XC的差值Λ χ, Δχ乘以比例系數(shù)即為玻璃在實(shí)際空間中的X坐標(biāo)；而玻璃在實(shí)際空間中的Y坐標(biāo)為I相對(duì)于相機(jī)掃描線的差值乘以比例系數(shù)，相機(jī)掃描線為拍照位置，圖像的底邊；偏角為玻璃與運(yùn)行方向平行的邊與中心線的夾角。
[0020]所述的步驟a中玻璃板殘損檢測(cè)方法如下:由于玻璃帶為連續(xù)性物質(zhì)，當(dāng)玻璃出現(xiàn)斷板時(shí)，所采集到的圖像中必有一行像素亮度值低于閾值(180cd/m2)，由此可判斷斷板；對(duì)于炸板檢測(cè)，首先擬合出接近玻璃形狀的四邊形，再計(jì)算出玻璃在圖像中實(shí)際占據(jù)的面積和四邊形面積的差值，當(dāng)這個(gè)差值大于容許閾值時(shí)則判為有缺損。
[0021]本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]1.直接對(duì)圖像進(jìn)行處理，保證所測(cè)玻璃板左右兩邊都是同一時(shí)刻的信息，具有數(shù)據(jù)的一致性；
[0023]2.計(jì)算機(jī)圖像處理速度快，能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)玻璃板信息，高速線陣相機(jī)分辨率高，系統(tǒng)所測(cè)出數(shù)據(jù)精確度高，具有較高的實(shí)時(shí)性和精確度；
[0024]3.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)，效率高。
[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0025]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的系統(tǒng)布置圖；
[0027]圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)檢測(cè)流程圖；
[0028]如圖1所示，圖中:1.計(jì)算機(jī)2.線陣相機(jī)3.光源4.編碼器6.冷卻裝置
7.控制電路8.保護(hù)及報(bào)警電路；
[0029]指定圖1作為本發(fā)明的摘要附圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0030]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，這種裝置的結(jié)構(gòu)和原理對(duì)本專業(yè)的人來說是非常清楚的。
[0031]實(shí)施例1
[0032]如圖1所示，計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，從而控制冷卻裝置、光源、編碼器。冷卻裝置用于給相機(jī)等發(fā)熱設(shè)備進(jìn)行降溫，光源用于圖形成像，編碼器驅(qū)動(dòng)相機(jī)采集圖像，再由計(jì)算機(jī)從線陣相機(jī)讀入玻璃的圖像信息，對(duì)圖像信息進(jìn)行處理。
[0033]實(shí)施例2
[0034]如圖2所示，圖2中光源為白色LED條形光源，當(dāng)其下方有玻璃時(shí)通過時(shí)，會(huì)在玻璃表面反射成像，而線陣相機(jī)通過對(duì)光源成像區(qū)的采集獲得玻璃板數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有玻璃板通過或者玻璃板有斷裂時(shí)，線陣相機(jī)獲得的圖像為全幅低灰度值圖像或者不完整的高灰度值圖像；編碼器實(shí)時(shí)采集輥道速度脈沖信號(hào)，使線陣相機(jī)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整采集頻率保證圖像的真實(shí)性，不會(huì)發(fā)生拉伸或壓縮，能夠保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。線陣相機(jī)位于玻璃上方一定高度，光源與線陣相機(jī)成一定角度安裝于玻璃上方，使其在玻璃上的投影能夠被線陣相機(jī)捕捉到，遮光罩兩端封閉，上方開孔保證線陣相機(jī)能夠從孔中看到光源在玻璃上的成像，編碼器安裝于本段輥道上，采集輥道速度控制線陣相機(jī)的捕捉圖像的速度。
[0035]實(shí)施例3
[0036]如圖3所示，計(jì)算機(jī)程序初始化，通過編碼器信號(hào)使線陣相機(jī)采集一副圖像。對(duì)圖像進(jìn)行平滑、二值化等圖像預(yù)處理，然后檢測(cè)預(yù)處理后的圖像，從而得出圖像中玻璃的板寬、板邊位置、板邊與玻璃走向的夾角以及斷板信息等數(shù)據(jù)，并把玻璃的數(shù)據(jù)信息輸出到輸出設(shè)備或者發(fā)送給第三方設(shè)備，然后重新采集圖像開始新的檢測(cè)。
[0037]本系統(tǒng)有保護(hù)與報(bào)警電路用于對(duì)一些系統(tǒng)故障進(jìn)行處理，尤其是對(duì)設(shè)備可能造成損壞的故障。遮光罩用于遮擋環(huán)境光，減少環(huán)境光線對(duì)圖像的干擾。
[0038]實(shí)施例4
[0039]圖像中每像素對(duì)應(yīng)實(shí)際物理尺寸比例系數(shù)的確定:由于線陣相機(jī)分辨率(即每行圖像有多少像素)已知，而且根據(jù)相機(jī)高度及鏡頭的參數(shù)可以計(jì)算出相機(jī)的視野范圍(相機(jī)所拍攝玻璃平面的寬度范圍)寬度，視野范圍寬度除以相機(jī)分辨率可以得到每像素與實(shí)際物理尺寸的比例系數(shù)(mm/像素)。[0040]實(shí)施例5
[0041]圖像中玻璃尺寸的測(cè)量:已知視野范圍寬度除以相機(jī)分辨率可以得到每像素與實(shí)際物理尺寸的比例系數(shù)(mm/像素)，那么計(jì)算出玻璃在圖像中所占的像素值后，乘以比例系數(shù)即可得到它的實(shí)際物理尺寸，如寬度為3000像素，比例系數(shù)為0.75mm/像素，那么實(shí)際寬度應(yīng)該為2250mm。
【權(quán)利要求】
1.一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)，包括線陣相機(jī)、編碼器、光源和遮光罩，其特征在于線陣相機(jī)和光源位于待檢測(cè)玻璃板上方，光源和線陣相機(jī)不處于同一豎直平面，遮光罩設(shè)置于光源外側(cè)，線陣相機(jī)設(shè)置于遮光罩外側(cè)，遮光罩兩端封閉，上方開孔，線陣相機(jī)能在孔中看到光源在待檢測(cè)玻璃板的成像，待檢測(cè)玻璃板設(shè)置于輥道上，輥道上設(shè)有編碼器，編碼器用于采集輥道速度控制線陣相機(jī)的捕捉圖像的速度。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)還包括冷卻裝置和計(jì)算機(jī)，冷卻裝置用于給線陣相機(jī)進(jìn)行降溫，光源用于圖形成像，編碼器驅(qū)動(dòng)相機(jī)采集圖像，再由計(jì)算機(jī)從線陣相機(jī)讀入玻璃的圖像信息，對(duì)圖像信息進(jìn)行處理。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的計(jì)算機(jī)通過編碼器信號(hào)使線陣相機(jī)采集一副圖像，對(duì)圖像進(jìn)行平滑、二值化圖像預(yù)處理，然后檢測(cè)預(yù)處理后的圖像，從而得出圖像中玻璃的板寬、板邊位置、板邊與玻璃走向的夾角以及斷板信息數(shù)據(jù)，并把玻璃的數(shù)據(jù)信息輸出到輸出設(shè)備或者發(fā)送給第三方設(shè)備，然后重新采集圖像開始新的檢測(cè)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)還設(shè)有報(bào)警電路，所述的光源為白色LED條形光源。
5.一種采用如權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于所述的方法步驟如下: a.當(dāng)光源下方有玻璃時(shí)通過時(shí),會(huì)在玻璃表面反射成像,而線陣相機(jī)通過對(duì)光源成像區(qū)的采集獲得玻璃板數(shù)據(jù)，當(dāng)沒有玻璃板通過或者玻璃板有斷裂時(shí)，線陣相機(jī)獲得的圖像為全幅低灰度值圖像或者不完整的高灰度值圖像； b.編碼器實(shí)時(shí)采集輥道速度脈沖信號(hào)，使線陣相機(jī)能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整采集頻率保證圖像的真實(shí)性；. c.計(jì)算機(jī)程序初始化，通過編碼器信號(hào)使線陣相機(jī)采集一副圖像，對(duì)圖像進(jìn)行平滑、二值化圖像預(yù)處理，然后檢測(cè)預(yù)處理后的圖像，通過換算得出圖像中玻璃的板寬、板邊位置、板邊與玻璃走向的夾角以及斷板信息數(shù)據(jù)，并把玻璃的數(shù)據(jù)信息輸出到輸出設(shè)備或者發(fā)送給第三方設(shè)備，然后重新采集圖像開始新的檢測(cè)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)方法，其特征在于所述的編碼器信號(hào)直接進(jìn)入線陣相機(jī)，編碼器發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，線陣相機(jī)采集一行圖像，玻璃運(yùn)動(dòng)速度加快，編碼器脈沖信號(hào)也跟隨加快，那么線陣相機(jī)采集速度也相應(yīng)加快；玻璃速度降低，編碼器信號(hào)變慢，現(xiàn)正相機(jī)的采集速度也相應(yīng)減慢。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)方法，其特征在于所述的編碼器選擇方法如下:
C=Rs*n ； 其中:c為棍道中棍輪周長,單位為mm ；Rs為圖像運(yùn)動(dòng)方向的空間分辨率,單位為mm ；n為旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率，單位為pulses/rev, 由此可知:n=C/Rs 通過計(jì)算選擇標(biāo)稱值與η近似的編碼器。
8.如權(quán)利要求5所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟a的采集原理如下:由于玻璃具有反射的特性，線陣LED光源會(huì)在其表面形成高亮的白色倒影，所以當(dāng)玻璃經(jīng)過光源下方時(shí)會(huì)形成白色的圖像，反映在圖像當(dāng)中就是亮度大于一定的閾值(180cd/m2)的部分，那么設(shè)定相機(jī)沒采集若干行形成一幀圖像，對(duì)采集到的圖像進(jìn)行閾值判斷，如果有亮度大于設(shè)定閾值時(shí)，說明有圖像中玻璃進(jìn)入，再判斷圖像的最下面一行有沒有亮度大于設(shè)定閾值的部分，如果沒有說明在圖像中是一塊完整的玻璃，否則說明玻璃還沒有完全成像，將當(dāng)前幀圖像存儲(chǔ)在臨時(shí)變量中，再采集下一幀圖像，并與前一幀圖像合并，然后對(duì)合并后的圖像進(jìn)行判斷看是否已經(jīng)完整成像，如果沒有則重復(fù)上一步，直到獲取完整的玻璃板圖像。
9.如權(quán)利要求5所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟c中玻璃板信息數(shù)據(jù)測(cè)量方法如下:生產(chǎn)線上完整的玻璃板為矩形，測(cè)量其尺寸就是要得出它在圖像中形成的矩形的大小，即像素值，然后乘以比例系數(shù)得出實(shí)際的尺寸；中心點(diǎn)的測(cè)量以輥道中心線為基準(zhǔn)，首先要找出輥道中心線在圖像中的位置，通過尋找矩形在圖像中的中心點(diǎn)得出其在圖像坐標(biāo)系中的位置(x，y)，然后算出X與中心點(diǎn)坐標(biāo)Xe的差值Δχ, Λχ乘以比例系數(shù)即為玻璃在實(shí)際空間中的X坐標(biāo)；而玻璃在實(shí)際空間中的Y坐標(biāo)為y相對(duì)于相機(jī)掃描線的差值乘以比例系數(shù)，相機(jī)掃描線為拍照位置，圖像的底邊；偏角為玻璃與運(yùn)行方向平行的邊與中心線的夾角。
10. 如權(quán)利要求5所述的一種基于機(jī)器視覺的玻璃板寬檢測(cè)方法，其特征在于所述的步驟a中玻璃板殘損檢測(cè)方法如下:由于玻璃帶為連續(xù)性物質(zhì)，當(dāng)玻璃出現(xiàn)斷板時(shí)，所采集到的圖像中必有一行像素亮度值低于閾值(180cd/m2)，由此可判斷斷板；對(duì)于炸板檢測(cè)，首先擬合出接近玻璃形狀的四邊形，再計(jì)算出玻璃在圖像中實(shí)際占據(jù)的面積和四邊形面積的差值，當(dāng)這個(gè)差值大于容許閾值時(shí)則判為有缺損。
【文檔編號(hào)】G01B11/04GK103471512SQ201310403924
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】劉路明, 彭壽, 王川申, 劉曉亮, 張榮松 申請(qǐng)人:中國建材國際工程集團(tuán)有限公司