本發(fā)明涉及機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機器視覺的拉鏈檢測裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著服裝行業(yè)快速發(fā)展，拉鏈已經(jīng)日趨應(yīng)用廣泛。針對拉鏈生產(chǎn)企業(yè)，生產(chǎn)出的拉鏈，常包括以下主要缺陷：

1)方塊、插銷、止上有無；

2)插銷和止上是否到位；

3)生產(chǎn)出同一批樣品中，混有其他類型拉頭和拉片；

4)生產(chǎn)出同一批樣品中，混有需要在方塊、拉片和拉頭上打印錯誤或沒有字母；

目前這些缺陷檢測，主要是靠檢測員肉眼檢測，這存在檢測速度低、穩(wěn)定性不好。機器視覺具有檢測的客觀性、快速性、無損性、高效率性，更加適用于拉鏈在線檢測。國內(nèi)外雖有一些基于機器視覺的檢測裝備，但是存在檢測方法不具備通用性，只能適用于特定拉鏈顏色的場合，不能滿足各種拉鏈顏色通用性檢測，無疑增加生產(chǎn)企業(yè)成本和使用不方便。

經(jīng)文獻檢索，專利申請?zhí)朇N201110403900.7的《一種基于機器視覺的拉鏈金屬鏈牙缺陷檢測方法》利用直方圖和閾值分割對拉鏈齒牙檢測檢測，“利用由送料機構(gòu)、物料位置傳感器、圖像傳感器、步進電機/伺服電機、燈箱、傳送皮帶、分揀機構(gòu)、不銹鋼拉鏈夾具、控制器和控制系統(tǒng)構(gòu)成的檢測裝置進行檢測，待檢測拉鏈經(jīng)送料機構(gòu)送到檢測裝置的皮帶平臺上，經(jīng)物料位置傳感器檢測定位，啟動圖像傳感器，獲取拉鏈圖像，然后將圖像傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)對圖像進行處理，根據(jù)處理的結(jié)果與判別標(biāo)準(zhǔn)比較，判斷拉鏈?zhǔn)欠翊嬖谌毕荨！痹摲椒ㄖ荒軡M足特定缺陷的檢測，不能滿足其他缺陷指標(biāo)檢測，通用性不強。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述背景技術(shù)中存在的問題，提供一種自動化程度高、檢測缺陷類型更加全面、通用性強的基于機器視覺的拉鏈檢測裝置及方法。

本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種基于機器視覺的拉鏈缺陷通用型檢測裝置，包括上位機，以及分別與所述的上位機連接且呈依次設(shè)置的上料單元、視覺單元、切斷單元、排料單元，還包括用于嵌入被測拉鏈的拉鏈夾具；所述的視覺單元包括分別設(shè)置于所述的拉鏈夾具的正反兩側(cè)的第一相機和第二相機；所述的切斷單元包括切分機構(gòu)和傳送機構(gòu)，所述的傳送機構(gòu)用于移動被測拉鏈，所述的切分機構(gòu)用于裁切拉鏈。

作為優(yōu)選，所述的上料單元與所述的視覺單元之間設(shè)置傳感器。更具體地，所述的傳感器為金屬傳感器，用于檢測被測拉鏈的金屬拉頭，感應(yīng)更加精準(zhǔn)，用于結(jié)合所述的視覺單元進行拍攝拉鏈圖像。

作為優(yōu)選，所述的視覺單元包括第一同軸光源和第二同軸光源，所述的第一同軸光源設(shè)于所述的拉鏈夾具的第一相機側(cè)，所述的第二同軸光源設(shè)于所述的拉鏈夾具的第二相機側(cè)。

作為優(yōu)選，所述的第一同軸光源為紅外光源，所述的第二同軸光源為白色光源。

作為優(yōu)選，所述的第一相機和/或第二相機為面陣相機。

本發(fā)明一種基于機器視覺的拉鏈檢測方法， 包括至少一個檢測周期，所述的一個檢測周期包括如下步驟：

包括至少一個檢測周期，所述的一個檢測周期包括如下步驟：

S1，傳送機構(gòu)將第一條拉鏈的方塊、插銷和下一條拉鏈的上止置于第一相機的視野中，上位機一次命令所述的第一相機、第二相機攝取第一拉鏈圖像、第二拉鏈圖像；

S2，傳送機構(gòu)移動被測拉鏈，觸發(fā)傳感器采集檢測信號，并將采集信號發(fā)送至上位機；所述的上位機依次啟動所述的第一相機或第二相機對被測拉鏈進行拍照，獲取第三拉鏈圖像和第四拉鏈圖像；

S3，所述的上位機對獲取的第一拉鏈圖像、第二拉鏈圖像、第三拉鏈圖像和第四拉鏈圖像提取拉鏈特征進行分析處理，進行數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計，同時將結(jié)果數(shù)據(jù)傳送至下位機；

S4，下位機接收上位機傳送的結(jié)果數(shù)據(jù)，命令排料單元進行相應(yīng)的排料動作。

本發(fā)明一種基于機器視覺的拉鏈缺陷通用型檢測方法，上位機啟動如權(quán)利要求1所述的第一相機和第二相機拍攝拉鏈圖像，還包括如下步驟：

S3.1，所述的上位機采用邊緣算子提取各拉鏈特征的輪廓，并保存；所述的拉鏈特征包括方塊、和/或插銷、和/或止上、和/或拉底、和/或拉片、和/或拉頭和/或鏈齒；

S3.2，對步驟S3.1采集的拉鏈圖像進行增加對比度處理，并匹配定位各個所述的拉鏈特征；

S3.3，設(shè)定插銷和鏈齒、止上和鏈齒的標(biāo)準(zhǔn)距離，檢測所述的插銷和鏈齒、止上和鏈齒的實際距離，比較所述的標(biāo)準(zhǔn)距離和實際距離，判斷所述的插銷和鏈齒、止上和鏈齒是否到位：不到位則存在缺陷，到位則繼續(xù)執(zhí)行；

S3.4，對被測拉片或拉頭進行形狀匹配，判斷是拉片或拉頭的形狀是否合格：不合格則存在缺陷，合格則繼續(xù)執(zhí)行；

S3.5，分別針對有字母拉片或拉頭和無字母拉片或拉頭選擇步驟S3.5.1或S3.5.2進行檢測：

S3.5.1，針對有字母的拉片或拉頭，預(yù)先設(shè)定所需字母輪廓模板和輪廓長度閾值，采用字母輪廓模板在指定區(qū)域內(nèi)進行匹配，若匹配不成功則存在缺陷，否則繼續(xù)執(zhí)行；對匹配成功的被測拉片或拉頭進行邊緣提取，選擇最長輪廓長度與所述的輪廓長度閾值進行對比，若最長輪廓長度大于所述的輪廓長度閾值則存在缺陷，若最長輪廓長度小于或等于所述的輪廓長度閾值則繼續(xù)執(zhí)行；

S3.5.2，針對沒有字母的拉片或拉頭，預(yù)先設(shè)定所需輪廓長度閾值，在指定區(qū)域中對被測拉片或拉頭進行邊緣提取，選擇最長輪廓長度與所述的輪廓長度閾值進行對比，若最長輪廓長度大于所述的輪廓長度閾值則存在缺陷，若最長輪廓長度小于或等于所述的輪廓長度閾值則繼續(xù)執(zhí)行。

作為優(yōu)選，所述的步驟S3.2中匹配定位各個所述的拉鏈特征的步驟包括：先匹配定位所述的方塊，以所述的方塊為基準(zhǔn)，在特定區(qū)域內(nèi)匹配插銷和止上。

作為優(yōu)選，所述的插銷包括插銷上和插銷下，所述的止上包括上止上和上止下；所述的鏈齒包括鏈齒上和鏈齒下，分別以所述的插銷上、上止上為基準(zhǔn)，在特定區(qū)域內(nèi)匹配兩顆鏈齒上；分別以所述的插銷下、上止下為基準(zhǔn)，在特定區(qū)域內(nèi)匹配兩顆鏈齒下。

作為優(yōu)選，所述的步驟S3.3中，判斷所述的插銷和鏈齒，止上和鏈齒是否到位的步驟包括，檢測所述的插銷上和所述的鏈齒上的水平距離、所述的插銷下和所述的鏈齒下的水平距離、所述的上止上和所述的鏈齒上的水平距離、所述的上止下和所述的鏈齒下的水平距離，若所述的插銷上和鏈齒上的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，或插銷下和鏈齒下的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，則插銷不到位，存在缺陷；若所述的上止上和鏈齒上的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，或上止下和鏈齒下的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，則鏈齒不到位，存在缺陷；否則繼續(xù)執(zhí)行。

本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明可以在一臺設(shè)備上，檢測多種不同缺陷，而目前設(shè)備只能檢測特定缺陷指標(biāo)。

2)本發(fā)明具有較強通用性，以形狀匹配為切入點，無需考慮拉鏈的顏色。

3)本發(fā)明融入模塊化思想，將一條拉鏈拆分成多個不同組件，將不同組件輪廓保存作為模板，可以實現(xiàn)方塊、插銷、止上、鏈齒、布帶不同顏色時，都能夠檢測；

4)本發(fā)明可以為不同拉鏈檢測與切斷設(shè)備實現(xiàn)模板共享，即根據(jù)一臺設(shè)備做好輪廓模板和工程上傳至服務(wù)器，其他設(shè)備可以下載輪廓模板和工程，進行檢測。具有較強的實用價值和廣闊的商業(yè)前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種基于機器視覺的拉鏈缺陷通用型檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明檢測插銷和鏈齒是否到位的流程圖。

圖3是本發(fā)明檢測止上和鏈齒是否到位的流程圖。

圖4是本發(fā)明被測拉鏈的示意圖。

1、被測拉鏈，2、拉鏈夾具，3、第一相機，4、第一同軸光源，5、第二同軸光源，6、第二相機，7、傳感器，8、切分機構(gòu)，9、傳送機構(gòu)，Z1、插銷上，Z2、插銷下，Z3、方塊，Z4、上止上，Z5、上止下，Z6、鏈齒上，Z7、鏈齒下。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。

本發(fā)明包括上位機，以及分別與所述的上位機連接且呈依次設(shè)置的上料單元、視覺單元、切斷單元、排料單元，還包括用于嵌入被測拉鏈1的拉鏈夾具2；所述的視覺單元包括分別設(shè)置于所述的拉鏈夾具2的正反兩側(cè)的第一相機3和第二相機6；所述的切斷單元包括切分機構(gòu)8和傳送機構(gòu)9，所述的傳送機構(gòu)9用于移動被測拉鏈1，所述的切分機構(gòu)8用于裁切拉鏈。

所述的上料單元與所述的視覺單元之間設(shè)置傳感器7。

所述的視覺單元包括第一同軸光源4和第二同軸光源5，所述的第一同軸光源4設(shè)于所述的拉鏈夾具2的第一相機3側(cè)，所述的第二同軸光源5設(shè)于所述的拉鏈夾具2的第二相機6側(cè)。

所述的第一同軸光源4為紅外光源，所述的第二同軸光源5為白色光源。

所述的第一相機3和/或第二相機6為面陣相機。

本發(fā)明包括至少一個檢測周期，所述的一個檢測周期包括如下步驟：

S1，傳送機構(gòu)9將第一條拉鏈的方塊Z3、插銷和下一條拉鏈的上止置于第一相機3的視野中，上位機一次命令所述的第一相機3、第二相機6攝取第一拉鏈圖像、第二拉鏈圖像；

S2，傳送機構(gòu)9移動被測拉鏈1，觸發(fā)傳感器7采集檢測信號，并將采集信號發(fā)送至上位機；所述的上位機依次啟動所述的第一相機3或第二相機6對被測拉鏈1進行拍照，獲取第三拉鏈圖像和第四拉鏈圖像；

S3，所述的上位機對獲取的第一拉鏈圖像、第二拉鏈圖像、第三拉鏈圖像和第四拉鏈圖像提取拉鏈特征進行分析處理，進行數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計，同時將結(jié)果數(shù)據(jù)傳送至下位機；

S4，下位機接收上位機傳送的結(jié)果數(shù)據(jù)，命令排料單元進行相應(yīng)的排料動作。

上位機啟動如權(quán)利要求1所述的第一相機3和第二相機6拍攝拉鏈圖像，還包括如下步驟：

S3.1，所述的上位機采用邊緣算子提取拉鏈圖像各拉鏈特征的輪廓，并保存；所述的拉鏈特征包括方塊Z3、和/或插銷、和/或止上、和/或拉底、和/或拉片、和/或拉頭和/或鏈齒；

S3.2，對步驟S3.1采集的拉鏈圖像進行增加對比度處理，并匹配定位各個所述的拉鏈特征；

S3.3，設(shè)定插銷和鏈齒、止上和鏈齒的標(biāo)準(zhǔn)距離，檢測所述的插銷和鏈齒、止上和鏈齒的實際距離，比較所述的標(biāo)準(zhǔn)距離和實際距離，判斷所述的插銷和鏈齒、止上和鏈齒是否到位：不到位則存在缺陷，到位則繼續(xù)執(zhí)行；

S3.4，對被測拉片或拉頭進行形狀匹配，判斷是拉片或拉頭的形狀是否合格：不合格則存在缺陷，合格則繼續(xù)執(zhí)行；

S3.5，分別針對有字母拉片或拉頭和無字母拉片或拉頭選擇步驟S3.5.1或S3.5.2進行檢測：

S3.5.1，針對有字母的拉片或拉頭，預(yù)先設(shè)定所需字母輪廓模板和輪廓長度閾值，采用字母輪廓模板在指定區(qū)域內(nèi)進行匹配，若匹配不成功則存在缺陷，否則繼續(xù)執(zhí)行；對匹配成功的被測拉片或拉頭進行邊緣提取，選擇最長輪廓長度與所述的輪廓長度閾值進行對比，若最長輪廓長度大于所述的輪廓長度閾值則存在缺陷，若最長輪廓長度小于或等于所述的輪廓長度閾值則繼續(xù)執(zhí)行；

S3.5.2，針對沒有字母的拉片或拉頭，預(yù)先設(shè)定所需輪廓長度閾值，在指定區(qū)域中對被測拉片或拉頭進行邊緣提取，選擇最長輪廓長度與所述的輪廓長度閾值進行對比，若最長輪廓長度大于所述的輪廓長度閾值則存在缺陷，若最長輪廓長度小于或等于所述的輪廓長度閾值則繼續(xù)執(zhí)行。

所述的步驟S3.2中匹配定位各個所述的拉鏈特征的步驟包括：先匹配定位所述的方塊Z3，以所述的方塊Z3為基準(zhǔn)，在特定區(qū)域內(nèi)匹配插銷和止上。

所述的插銷包括插銷上Z1和插銷下Z2，所述的止上包括上止上Z4和鏈齒上Z5；所述的鏈齒包括鏈齒上Z6和鏈齒下Z7，分別以所述的插銷上Z1、上止上Z4為基準(zhǔn)，在特定區(qū)域內(nèi)匹配兩顆鏈齒上Z6；分別以所述的插銷下Z2、鏈齒上Z5為基準(zhǔn)，在特定區(qū)域內(nèi)匹配兩顆鏈齒下Z7。

所述的步驟S3.3中，判斷所述的插銷和鏈齒，止上和鏈齒是否到位的步驟包括，檢測所述的插銷上Z1和所述的鏈齒上Z6的水平距離、所述的插銷下Z2和所述的鏈齒下Z7的水平距離、所述的上止上Z4和所述的鏈齒上Z6的水平距離、所述的鏈齒上Z5和所述的鏈齒下Z7的水平距離，若所述的插銷上Z1和鏈齒上Z6的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，或插銷下Z2和鏈齒下Z7的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，則插銷不到位，存在缺陷；若所述的上止上Z4和鏈齒上Z6的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，或鏈齒上Z5和鏈齒下Z7的水平距離大于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定距離，則鏈齒不到位，存在缺陷；否則繼續(xù)執(zhí)行。

一種基于機器視覺的拉鏈缺陷通用型檢測裝置示意圖見附圖1，包括上料單元、視覺單元、切斷單元、排料單元。所述的視覺單元包括第一相機3、第一同軸光源4、第二同軸光源5、第二相機6。所述的切斷單元包括切分機構(gòu)8、傳送機構(gòu)9。

本發(fā)明中，對于一條拉鏈，視覺單元采集包括拉鏈正反面共四幅圖像，每個相機采集兩幅。其中，所述第一同軸光源4配合第一相機3使用，第一相機3拍照時第一同軸光源4點亮，所述第二同軸光源5配合第二相機6使用，第二相機6拍照時第二同軸光源5點亮。

進一步，參照圖1，第一相機3、第二相機6、第一同軸光源4、第二同軸光源5的控制參數(shù)根據(jù)所拍攝拉鏈的品種、顏色等因素進行調(diào)節(jié)，對其參數(shù)的調(diào)節(jié)均受控于所述上位機軟件。

在具體實施過程中，待裁切的被測拉鏈1嵌入在所述的拉鏈夾具2中。更具體地，所述的拉鏈夾具為不銹鋼滑軌，且是豎直向下的。在檢測開始時，本條拉鏈的方塊Z3、插銷和下一條拉鏈上止放在第一相機3的視野中，調(diào)節(jié)第一相機3焦距、光圈和第一同軸光源4的光照強度，啟動后，第一相機3拍取本條拉鏈方塊Z3、插銷和下一條拉鏈上止的圖像，進行檢測方塊Z3、插銷和上止有無和到位檢測。除此之外，所述的傳感器7為金屬傳感器。在所述的傳送機構(gòu)9抓住拉鏈往右運動中，所述的傳感器7感應(yīng)拉頭，觸發(fā)第一相機3拍取拉頭的圖像，并實施檢測，然后第一同軸光源4停止光照，第二同軸光源5打開，第二相機6拍取拉片的圖像，并實施檢測，然后所述的傳送機構(gòu)9將方塊Z3拉至切斷位置，所述的切分機構(gòu)8切斷拉鏈。根據(jù)上位機的信息，將判定不合格拉鏈排至不合格箱，合格拉鏈排至合格箱。然后所述的第二同軸光源5關(guān)閉，所述的第一同軸光源4打開，所述的第一相機3拍取方塊Z3、插銷和上止的圖像，在傳送機構(gòu)拖動拉鏈過程中，傳感器感應(yīng)拉頭，然后所述的第一相機3拍取拉頭，拍完拉頭并檢測后，所述的第一同軸光源4關(guān)閉，所述的第二同軸光源5打開，所述的第二相機6拍取拉片。

本發(fā)明結(jié)合PLC來實現(xiàn)，所述的傳感器7感應(yīng)到拉鏈拉片時，由低電平變成高電平，PLC捕捉到高低電平的變化后會生成一個觸發(fā)信號，觸發(fā)信號包含一條拍照和打開光源的報文協(xié)議，PLC經(jīng)串口通訊將該觸發(fā)信號發(fā)送至上位機軟件。所述上位機軟件對該條觸發(fā)信號進行協(xié)議解析之后執(zhí)行相對應(yīng)的程序從而控制相機拍照，此時光源配合相機點亮。所述上位機對取得的拉鏈圖像進行相模板匹配算法處理，匹配的上的為良品拉鏈，匹配不上的為不良品拉鏈。所述上位機處理完圖像之后將結(jié)果下發(fā)至PLC，所述PLC根據(jù)拉鏈的判斷結(jié)果控制所述的排料單元進行拉鏈的分類。

本檢測方法中方塊Z3有無、插銷有無和到位檢測流程圖見附圖2，上止有無和到位檢測流程圖見附圖3，本檢測方法中檢測算法示意圖見附圖4。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍，這些改變也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。