一種視覺在線檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種視覺在線檢測系統(tǒng)，包括底座和支架（1）、傳送帶（2）、控制系統(tǒng)（4）、一級相機(jī)（6）和二級相機(jī)（8），該系統(tǒng)使用兩級相機(jī)結(jié)構(gòu)采集圖像，其中一級相機(jī)采用較大視場較低的精度采集待檢物的圖像，主要用于準(zhǔn)確檢測較大的疵病，并對較小的疵病進(jìn)行定位并將定位發(fā)送給控制系統(tǒng)；二級相機(jī)通過較小的視場較高的精度采集較小的疵病的圖像，主要用于精確檢測較小尺寸的疵病。通過控制系統(tǒng)對兩次采集圖像處理的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對所有疵病尺寸的精確測量。
【專利說明】一種視覺在線檢測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種視覺在線檢測系統(tǒng)，特別是指用于待檢物有不同大小的疵病并且不同疵病有不同精度要求的大視場高精度檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]在視覺檢測中，通常待檢物的疵病種類繁多，并且疵病的大小不同，為準(zhǔn)確識別疵病大小，保證檢測準(zhǔn)確率，較大的疵病可以有較低的精度，較小的疵病必須有較高的精度。為了在同一視場內(nèi)檢測到所有的疵病，必須以最高的精度為準(zhǔn)，導(dǎo)致所需相機(jī)的像素高，成本高，數(shù)據(jù)量大，處理慢。
[0003]在視覺檢測中，對面積較大且檢測精度較高的待檢物的檢測，可以采用單視場檢測，但是所需相機(jī)的像素較高，成本很高；或者采用多個低像素的相機(jī)同時拍攝，通過圖像拼接處理，成本稍低但檢測速度降低且存在拼接誤差和不同相機(jī)間的匹配誤差，誤檢率增加；或者如專利200410017628.9所述的方法，通過單個較低像素的相機(jī)二維移動拍攝待檢物(或待檢物移動)，通過圖像拼接處理，成本最低，但速度最慢且有拼接誤差。
[0004]在視覺檢測中，以暗視場照明時，一些小于相機(jī)分辨極限的疵病，由于散射，仍然可以被CCD接收到，雖然不能準(zhǔn)確識別位置大小，但是仍然可以判斷疵病的數(shù)量和位置。
[0005]在視覺檢測中，對于一些待檢物雖然疵病種類繁多，但是每個待檢物所含的疵病并不多，并且檢測標(biāo)準(zhǔn)對于疵病的數(shù)量有限制(疵病數(shù)量過多時為廢品)，對于較小的疵病，可以通過較小的視場就能獲得較高的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出一種視覺在線檢測系統(tǒng)，用于待檢物有不同大小的疵病并且不同疵病有不同精度要求的大視場高精度檢測，可以以較低的成本準(zhǔn)確快速檢測待檢物的各類疵病。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種視覺在線檢測系統(tǒng)，包括底座和支架、傳送帶、控制系統(tǒng)、一級相機(jī)和二級相機(jī)，其特征在于:所述傳送帶固定于底座和支架上，所述底座和支架的支架上設(shè)置有一級相機(jī)和二級相機(jī)，所述一級相機(jī)和二級相機(jī)垂直于所述傳送帶的上表面且彼此間隔，所述二級相機(jī)與底座和支架的連接處設(shè)有一維導(dǎo)軌；所述控制系統(tǒng)分別于傳送帶、一級相機(jī)、二級相機(jī)和一維導(dǎo)軌連接，用于控制傳送帶和一維導(dǎo)軌的運(yùn)動，以及一級相機(jī)、二級相機(jī)的圖像采集與處理。
[0008]所述一級相機(jī)的測量精度低于二級相機(jī)的測量精度，所述一級相機(jī)的視場大于二級相機(jī)。
[0009]所述一級相機(jī)的測量精度為0.05_0.2mm，所述二級相機(jī)的測量精度為
0.002-0.005mm。
[0010]所述底座和支架上設(shè)置有第一光源和第二光源，所述第一光源照射在一級相機(jī)的視場范圍，所述第二光源照射在二級相機(jī)的視場范圍。[0011]所述圖像采集與處理對一級相機(jī)采集圖像的處理過程為:
(201)圖像預(yù)處理:通過中值濾波對圖像進(jìn)行去噪處理以提高圖像的質(zhì)量；
(202)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測算法將鏡片的圖像背景中分割出來，將疵病的圖像從鏡片中分割出來；
(203)疵病識別:根據(jù)疵病的面積、位置、圓度、長寬比和填充度判斷疵病的種類；
(204)特征測量:檢測邊緣破損的特征為數(shù)量、尺寸和位置；檢測劃痕的數(shù)量、長度和最小外接圓圓心的坐標(biāo)；
(205)結(jié)果輸出:根據(jù)步驟(204)的測量結(jié)果，記錄邊緣破損的數(shù)量、尺寸和位置，同時記錄劃痕數(shù)量、長度和最小外接圓圓心的坐標(biāo)并將其輸出給控制系統(tǒng)，用以控制二級相機(jī)的運(yùn)行。
[0012]所述圖像采集與處理對二級相機(jī)采集圖像的處理過程為:
(301)圖像預(yù)處理:通過中值濾波對圖像進(jìn)行去噪處理以提高圖像的質(zhì)量；
(302)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測算法將鏡片的圖像背景中分割出來，將疵病的圖像從鏡片中分割出來；
(303)疵病識別:根據(jù)疵病的圓度、長寬比和填充度的特征識別出劃痕；
(304)特征測量:主要測量劃痕的長度和直徑；
(305)結(jié)果輸出:根據(jù)步驟(304)的測量結(jié)果，記錄劃痕的長度和直徑。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:使用兩級相機(jī)結(jié)構(gòu)采集圖像，其中一級相機(jī)采用較大的視場較低的精度采集待檢物的圖像，主要用于準(zhǔn)確檢測較大的疵病，并對較小的疵病進(jìn)行定位并將定位發(fā)送給控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)根據(jù)疵病位置發(fā)出信號給一維導(dǎo)軌，控制二級相機(jī)在垂直傳送帶移動方向定位疵??；同時根據(jù)傳送帶的速度和疵病的位置信息控制二級相機(jī)的快門，在平行傳送帶方向?qū)Υ貌∵M(jìn)行定位，從而對疵病定位。二級相機(jī)通過較小的視場較高的精度采集較小的疵病的圖像，主要用于精確檢測較小尺寸的疵病，如果較小尺寸疵病數(shù)量較多，可以增加二級相機(jī)的數(shù)量。通過兩級結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對不同尺寸疵病的不同精度的測量，滿足對待檢物疵病的檢測要求。通過控制系統(tǒng)對兩次采集圖像處理的結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對所有疵病尺寸的精確測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例檢測裝置的示意圖；
圖1中:1底座和支架，2傳送帶,3待檢物一,4控制系統(tǒng),5第一光源,6 —級相機(jī),7 —維導(dǎo)軌，8 二級相機(jī)，9第二光源，10待檢物二 ；
圖2為二級相機(jī)工作示意圖；
圖2中:7 —維導(dǎo)軌，8 二級相機(jī)，10待檢物二，11 二級相機(jī)拍攝區(qū)域；
圖3為照明方式示意圖；
圖3中:3待檢物一，5第一光源，6 —級相機(jī)；
圖4為圖像處理程序一流程圖；
圖5為圖像處理程序二的流程圖。
[0015]具體實(shí)施過程
以下將參考相關(guān)附圖，說明本發(fā)明的特征。[0016]圖1為發(fā)明實(shí)施例一種檢測裝置的示意圖，待檢物可以是手機(jī)鏡片、相機(jī)鏡片、光學(xué)鏡片和手機(jī)外殼等等。以手機(jī)鏡片為例，鏡片疵病主要是邊緣破損和表面劃痕。邊緣破損的尺寸一般大于0.5mm,屬于較大疵??；表面劃痕的直徑最小約為0.0lmm,屬于較小疵病。手機(jī)鏡片的分級主要依據(jù)疵病的尺寸、位置和數(shù)量，對邊緣破損的測量達(dá)到精度
0.05-0.2mm即可滿足要求，對劃痕要的測量精度要達(dá)到0.002-0.005mm才能滿足要求，具體精度因不同的檢測標(biāo)準(zhǔn)而異。當(dāng)相機(jī)拍攝的圖像精度達(dá)到0.01-0.05mm時，雖然無法滿足對劃痕的測量精度要求，但是可以滿足對邊緣破損的測量精度要求，同時可以識別出劃痕，確定劃痕的數(shù)量、長度和位置，然后通過另一個相機(jī)采用較小的視場采集劃痕的圖像，以達(dá)到較高的測量精度(0.002-0.005mm)，滿足對劃痕的測量精度要求。根據(jù)不同的檢測標(biāo)準(zhǔn)，如果合格的手機(jī)鏡片表面最多允許一條劃痕，則只采用一個二級相機(jī)采集劃痕的圖像；如果最多允許的劃痕數(shù)量超過一條，則相應(yīng)增加二級相機(jī)數(shù)量，使二級相機(jī)的數(shù)量和合格手機(jī)鏡片最多所允許的劃痕數(shù)量相等，分別采集各個劃痕的圖像；如果手機(jī)鏡片表面劃痕數(shù)量超過允許數(shù)量、長度超過最大允許長度或者不包括劃痕，第二級相機(jī)不工作。
[0017]具體的實(shí)施過程為，參照示意圖1，待檢物為手機(jī)鏡片，將手機(jī)鏡片等距放置在勻速運(yùn)動的傳送帶2上，當(dāng)手機(jī)鏡片3運(yùn)動到一級相機(jī)6下方時，一級相機(jī)6拍攝手機(jī)鏡片的圖像，并發(fā)送給控制系統(tǒng)4處理，控制系統(tǒng)通過圖像處理程序一獲得邊緣破損的數(shù)量、尺寸和位置信息，同時獲得劃痕的數(shù)量、長度和位置信息。根據(jù)手機(jī)鏡片分級標(biāo)準(zhǔn)，合格的手機(jī)鏡片，表面所允許的劃痕的數(shù)量和長度一定，這里以合格的手機(jī)鏡片表面最多允許一條劃痕為標(biāo)準(zhǔn)。如果手機(jī)鏡片表面劃痕的長度大于合格手機(jī)鏡片所允許的最大長度(廢品，無需進(jìn)一步檢測)、數(shù)量多于一條(廢品，無需進(jìn)一步檢測)或者沒有劃痕，第二級相機(jī)8不工作；如果手機(jī)鏡片表面只有一條劃痕并且長度在合格鏡片所允許的范圍內(nèi)，第二級相機(jī)8工作，參照示意圖2，控制系統(tǒng)4根據(jù)劃痕的位置控制一維導(dǎo)軌7左右運(yùn)動(圖示箭頭方向)，使二級相機(jī)8移動至和手機(jī)鏡片包含劃痕部位11在垂直傳送帶2方向重合的位置，實(shí)現(xiàn)對劃痕垂直傳送帶2方向的定位。通過傳送帶2的移動和控制系統(tǒng)4控制二級相機(jī)8的快門拍攝時間實(shí)現(xiàn)對劃痕沿傳送帶2移動方向的定位，當(dāng)手機(jī)鏡片10勻速運(yùn)動到二級相機(jī)8的下方時，控制系統(tǒng)4根據(jù)劃痕的位置，通過控制二級相機(jī)8的快門采集劃痕的圖像并發(fā)送給控制系統(tǒng)4，控制系統(tǒng)4通過圖像處理程序二獲得劃痕的尺寸，從而完成對手機(jī)鏡片全部疵病的精確檢測。系統(tǒng)記錄兩次處理的結(jié)果，為鏡片的分級提供依據(jù)。
[0018]如果依據(jù)手機(jī)鏡片檢測標(biāo)準(zhǔn)，鏡片表面允許的劃痕數(shù)量為兩條或者η條(n>2)，以最多允許兩條劃痕為例，相應(yīng)增加二級相機(jī)的數(shù)量為兩個，沿傳送帶移動方向依次排列，采用的配置、照明方式和安裝方式與只有一個二級相機(jī)時相同。如果手機(jī)鏡片表面劃痕長度大于允許長度(廢品，無需進(jìn)一步檢測)、數(shù)量多于兩條(廢品，無需進(jìn)一步檢測)或者沒有劃痕，兩個二級相機(jī)都不工作；如果鏡片表面只有一條劃痕并且長度在允許范圍內(nèi)，只有二級相機(jī)一工作，工作方式同只有一個二級相機(jī)；如果鏡片表面有兩條劃痕并且長度在允許范圍內(nèi)，兩個二級相機(jī)都工作，分別采集兩個劃痕的圖像。
[0019]一級相機(jī)的視場和鏡片尺寸相關(guān)，像素與相機(jī)視場和檢測精度相關(guān)，對于100mm*100mm的鏡片，檢測精度達(dá)到0.05mm時，相機(jī)視場大于100mm*100mm,像素大于2000*2000。二級相機(jī)視場和劃痕長度相關(guān)，像素與視場和檢測精度相關(guān)，對于長度大于5mm的劃痕，檢測精度達(dá)到0.002mm時，相機(jī)視場大于10mm*10mm，像素大于2500*2500。[0020]傳送帶的移動速度由控制系統(tǒng)處理速度決定，如果控制系統(tǒng)對單個鏡片的處理時間最長為2s，則傳送帶的移動速度保證同個相機(jī)采集鏡片圖像的時間間隔大于2s。
[0021]系統(tǒng)照明方式參照示意圖3，兩級相機(jī)的照明方式相同，以第一級相機(jī)的照明方式說明，第一光源5發(fā)出的光線傾斜照射手機(jī)鏡片(待檢物一)3，如果手機(jī)鏡片表面沒有疵病，無光線或只有少量光線進(jìn)入一級相機(jī)6，采集的圖像灰度值比較均勻；如果手機(jī)鏡片表面有疵病，光線經(jīng)過疵病的散射，有大量光線進(jìn)入一級相機(jī)6，采集的圖像表現(xiàn)為亮的疵病和灰度值低于疵病的暗的背景。由于散射的影響，相機(jī)可以采集到低于相機(jī)分辨極限的疵病圖像。
[0022]參照圖4，圖像處理程序一的具體過程包括以下步驟:
(201)圖像預(yù)處理:通過中值濾波對圖像進(jìn)行去噪處理以提高圖像的質(zhì)量；
(202)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測等圖像分割算法將鏡片的圖像背景中分割出來，將疵病的圖像從鏡片中分割出來；
(203)疵病識別:根據(jù)疵病的特征判斷疵病的種類，例如疵病的面積、位置、圓度(最大半徑與最小半徑的比)、長寬比(最小外接矩形的長與寬的比)和填充度(面積和最近外接圓的面積比)等特征，可以選擇多個特征以增加疵病識別的準(zhǔn)確率；
(204)特征測量:對于邊緣破損，主要測量的特征為數(shù)量、尺寸和位置；對于劃痕，主要測量其數(shù)量、長度和最小外接圓圓心的坐標(biāo)(以確定劃痕的位置)；
(205)結(jié)果輸出:根據(jù)步驟(204)的測量結(jié)果，記錄邊緣破損的數(shù)量、尺寸和位置，同時記錄劃痕數(shù)量、長度和最小外接圓圓心的坐標(biāo)并將其輸出給控制系統(tǒng)，用以控制二級相機(jī)6的運(yùn)行。
[0023]參照圖5，圖像處理程序二的具體過程包括以下步驟:
(301)圖像預(yù)處理:通過中值濾波對圖像進(jìn)行去噪處理以提高圖像的質(zhì)量；
(302)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測等圖像分割算法將鏡片的圖像背景中分割出來，將疵病的圖像從鏡片中分割出來；
(303)疵病識別:根據(jù)疵病的特征識別出劃痕，例如疵病的圓度(最大半徑與最小半徑的比)、長寬比(最小外接矩形的長與寬的比)和填充度(面積和最近外接圓的面積比)等特征，可以選擇多個特征以增加疵病識別的準(zhǔn)確率；
(304)特征測量:主要測量劃痕的尺寸，包括長度和直徑；
(305)結(jié)果輸出:根據(jù)步驟(304)的測量結(jié)果，記錄劃痕的尺寸。
[0024]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例說明如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)，當(dāng)可利用上述說明的方法及技術(shù)內(nèi)容作些許的更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是為脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明的技術(shù)方案內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種視覺在線檢測系統(tǒng)，包括底座和支架(I)、傳送帶(2)、控制系統(tǒng)(4)、一級相機(jī)(6 )和二級相機(jī)(8 )，其特征在于:所述傳送帶(2 )固定于底座和支架(I)上，所述底座和支架(I)的支架上設(shè)置有一級相機(jī)(6)和二級相機(jī)(8)，所述一級相機(jī)(6)和二級相機(jī)(8)垂直于所述傳送帶(2)的上表面且彼此間隔，所述二級相機(jī)(8)與底座和支架(I)的連接處設(shè)有一維導(dǎo)軌(7);所述控制系統(tǒng)(4)分別于傳送帶(2)、一級相機(jī)(6)、二級相機(jī)(8)和一維導(dǎo)軌(7)連接，用于控制傳送帶(2)和一維導(dǎo)軌(7)的運(yùn)動，以及一級相機(jī)(6)、二級相機(jī)(8)的圖像采集與處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述一級相機(jī)(6)的測量精度低于二級相機(jī)(8)的測量精度，所述一級相機(jī)(6)的視場大于二級相機(jī)(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述一級相機(jī)(6)的測量精度為0.05-0.2mm，所述二級相機(jī)(8)的測量精度為0.002-0.005mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述底座和支架(I)上設(shè)置有第一光源(5)和第二光源(9)，所述第一光源(5)照射在一級相機(jī)(6)的視場范圍，所述第二光源(9)照射在二級相機(jī)(8)的視場范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集與處理對一級相機(jī)(6)采集圖像的處理過程為: (201)圖像預(yù)處理:通過中值濾波對圖像進(jìn)行去噪處理以提高圖像的質(zhì)量； (202)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測算法將鏡片的圖像背景中分割出來，將疵病的圖像從鏡片中分割出來； (203)疵病識別:根據(jù)疵病的面積、位置、圓度、長寬比和填充度判斷疵病的種類； (204)特征測量:檢測邊緣破損的特征為數(shù)量、尺寸和位置；檢測劃痕的數(shù)量、長度和最小外接圓圓心的坐標(biāo)； (205)結(jié)果輸出:根據(jù)步驟(204)的測量結(jié)果，記錄邊緣破損的數(shù)量、尺寸和位置，同時記錄劃痕數(shù)量、長度和最小外接圓圓心的坐標(biāo)并將其輸出給控制系統(tǒng)，用以控制二級相機(jī)(8)的運(yùn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種視覺在線檢測系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集與處理對二級相機(jī)(8)采集圖像的處理過程為: (301)圖像預(yù)處理:通過中值濾波對圖像進(jìn)行去噪處理以提高圖像的質(zhì)量； (302)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測算法將鏡片的圖像背景中分割出來，將疵病的圖像從鏡片中分割出來； (303)疵病識別:根據(jù)疵病的圓度、長寬比和填充度的特征識別出劃痕； (304)特征測量:主要測量劃痕的長度和直徑； (305)結(jié)果輸出:根據(jù)步驟(304)的測量結(jié)果，記錄劃痕的長度和直徑。
【文檔編號】G01N21/88GK103630544SQ201310545046
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月7日
【發(fā)明者】姚紅兵, 曾祥波, 李俊敏, 佟艷群, 馬桂殿, 鄭學(xué)良, 高原, 李亞茹, 于文龍, 顧寄南 申請人:江蘇大學(xué)