專利名稱：嵌入式機器視覺智能終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機器視覺檢測系統(tǒng)，具體是一種嵌入式機器視覺智能終端。
背景技術(shù)：
機器視覺檢測設(shè)備作為工業(yè)自動化系統(tǒng)的重要組成部分，是一種用于工業(yè)現(xiàn)場， 檢測產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的設(shè)備，具有檢測速度快、精度高、非接觸、自動化程度高等一系列 優(yōu)勢，該技術(shù)近年來被廣泛用于輕工業(yè)、電子、半導體、制藥和機械等眾多領(lǐng)域，能夠很好的 滿足現(xiàn)在加工制造業(yè)對檢測的需求。機器視覺技術(shù)不但可以在傳統(tǒng)加工制造業(yè)中替代人工 作業(yè)，提高工業(yè)生產(chǎn)自動化水平、控制產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率，而且在許多常規(guī)檢測方 法無法實現(xiàn)的領(lǐng)域也起到有效的作用。 國外機器視覺技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平，并掌握產(chǎn)品的定價權(quán)。機器視覺技術(shù)發(fā)展 最成熟而且使用量最大的地區(qū)主要集中在歐美和日本，知名廠商有Cognex、M、 Ba皿er等。 在國內(nèi)，機器視覺系統(tǒng)尚處于概念導入期，行業(yè)本身也屬于新興的領(lǐng)域，多數(shù)國內(nèi)公司只是 代理國外產(chǎn)品并在此基礎(chǔ)上做一些應用開發(fā)。近年來，隨著我國工業(yè)的發(fā)展、相關(guān)配套基礎(chǔ) 設(shè)施的完善以及技術(shù)和資金的積累，各行各業(yè)對機器視覺技術(shù)的應用正越來越廣泛，開發(fā) 具有自主知識產(chǎn)權(quán)的機器視覺系統(tǒng)具有深遠而重大的意義。 現(xiàn)有的機器視覺檢測系統(tǒng)基本由計算機與視覺傳感器組成，利用上位機軟件配 置、下載檢測作業(yè)文件，然后在計算機上顯示視覺傳感器采集的實時圖像、參數(shù)和檢測處理 的結(jié)果，并采取控制措施。計算機雖然性能強大，可以很好的處理各種數(shù)據(jù)，但其缺點也不 容忽視體積大，占用空間多，不適合在某些工業(yè)現(xiàn)場應用；成本高，性價比不高；安裝不靈 活、不方便。所以計算機并不適合在機器視覺作業(yè)現(xiàn)場大規(guī)模的工業(yè)化應用。
本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端在機器視覺檢測系統(tǒng)中是計算機的一種非常 適合的替代品。嵌入式機器視覺智能終端體積小巧，適合安裝在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場；采用高性能 ARM9芯片、WinCE5. 0操作系統(tǒng)；可以連接多個嵌入式機器視覺測控一體機，能夠更改嵌入 式機器視覺測控一體機運行的作業(yè)及修改檢測工具的參數(shù)；性能利用充分、界面美觀、操作 方便，性價比非常高；重量輕、體積小、采用以太網(wǎng)連接，可以任意方位安裝在生產(chǎn)線上。本 發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端可以更容易地與嵌入式機器視覺測控一體機、PLC等現(xiàn)場 工控設(shè)備構(gòu)成機器視覺檢測系統(tǒng)。嵌入式機器視覺智能終端將自身的靈活性、PLC的可靠 性、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，能夠更快速的促進機器視覺技術(shù)在我國的應用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種嵌入式機器視覺智能終
端，能夠與一個或多個嵌入式機器視覺測控一體機相連、具有實時顯示畫面、實時顯示狀
態(tài)、修改作業(yè)文件和工具參數(shù)、自動保存錯誤圖片等功能，安裝于生產(chǎn)現(xiàn)場。 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述嵌入式機器視覺智能終端包括 —個嵌入式ARM9芯片，負責一切數(shù)字和邏輯運算，管理和協(xié)調(diào)其他部分的工作；
—塊帶觸摸屏的液晶屏幕，它負責顯示圖形用戶界面、接受用戶的觸摸控制；
SD卡接口 ，與SD卡連接，將計算機配置好的嵌入式機器視覺測控一體機作業(yè)文件 拷貝給終端，下載到嵌入式機器視覺測控一體機；將嵌入式機器視覺智能終端中存儲的歷 史圖片轉(zhuǎn)存至SD卡； RS232接口 ，用于連接生產(chǎn)線控制設(shè)備； USB接口 ，包括TypeA型USB接口和TypeB型USB接口 ；TypeA型USB接口用于連
接U盤，將計算機配置好的嵌入式機器視覺測控一體機作業(yè)文件拷貝給終端，下載到嵌入
式機器視覺測控一體機；將嵌入式機器視覺智能終端中存儲的歷史圖片轉(zhuǎn)存至U盤；TypeB
型USB接口用于連接計算機，用于升級維護操作系統(tǒng)及應用軟件； SDRAM，用于存儲系統(tǒng)處理用的數(shù)據(jù)；FLASH,用于存儲WinCE5. 0操作系統(tǒng)及應用軟件； RJ45接口，通過終端內(nèi)部以太網(wǎng)交換電路擴展的4個RJ45以太網(wǎng)接口，用于直接 或間接連接嵌入式機器視覺測控一體機，最多可以連接4個嵌入式機器視覺測控一體機；
所述ARM9芯片與液晶屏幕相連；所述ARM9芯片通過EMIF總線分別與SDRAM芯 片、FLASH芯片相連；所述ARM9芯片與SD接口 、USB接口 、 RS232接口相連；所述ARM9芯片 通過以太網(wǎng)交換電路與RJ45接口相連；所述RJ45接口與嵌入式機器視覺測控一體機相連。
所述嵌入式機器視覺智能終端采用嵌入式硬件架構(gòu)，所述ARM9芯片作為主控芯 片，協(xié)調(diào)各部分完成接收嵌入式機器視覺測控一體機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、實時圖像數(shù)據(jù)處理并顯 示、實時狀態(tài)數(shù)據(jù)處理并顯示，并根據(jù)嵌入式機器視覺測控一體機的檢測結(jié)果自動保存錯 誤工件的圖片、執(zhí)行預定設(shè)置項目。 所述嵌入式機器視覺智能終端通過所述RJ45以太網(wǎng)接口連接多個嵌入式機器視
覺測控一體機時，可在所述液晶屏幕上全屏或分屏顯示，監(jiān)測多條生產(chǎn)線運行狀況。 所述嵌入式機器視覺智能終端存儲于所述FLASH的軟件部分包括 作為軟件核心和基礎(chǔ)的的經(jīng)過定制和優(yōu)化的WinCE5. 0嵌入式操作系統(tǒng)； 用于各種總線接口和硬件電路的驅(qū)動程序； 用于全部應用程序的協(xié)議的ModBus/TCP協(xié)議及自定義協(xié)議； 用于連接嵌入式機器視覺測控一體機并顯示圖像、顯示狀態(tài)、修改參數(shù)、自動保存 圖像并采取控制措施的用戶應用程序。 所述用于各種總線及硬件電路的驅(qū)動程序經(jīng)過編譯器級、C程序代碼級及匯編級 三級的優(yōu)化。 所述ModBus/TCP協(xié)議采用專門的功能碼分類，將不同類型數(shù)據(jù)按類傳輸和處理。 所述自定義協(xié)議為基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型的應用層自定義協(xié)議。 所述嵌入式機器視覺智能終端通過用戶應用程序修改與該智能終端連接的嵌入
式機器視覺測控一體機的作業(yè)或工具參數(shù)并下載。 本發(fā)明的優(yōu)點是采用嵌入式ARM的硬件架構(gòu)，運行WinCE5. 0操作系統(tǒng)，使用基于 eMbedded Visual C++開發(fā)的操作界面，它可以實時監(jiān)控現(xiàn)場、修改測量參數(shù)、自動保存錯 誤圖片、瀏覽歷史圖片、及時采取控制措施；它有多個以太網(wǎng)接口，可以通過以太網(wǎng)連接單 個或多個嵌入式機器視覺測控一體機，具有成本低、體積小、無噪聲、功耗小、安裝靈活方便 的特點。


圖1是本發(fā)明的硬件原理框圖。 圖2是本發(fā)明在機器視覺系統(tǒng)中的連接示意圖。 圖3是本發(fā)明的連接對象嵌入式機器視覺測控一體機的作業(yè)組成關(guān)系圖。 圖4是本發(fā)明的軟件主界面圖。 圖5是本發(fā)明的軟件主流程圖。 圖6是本發(fā)明在工程實施例中的連接示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 為能夠更容易的在生產(chǎn)現(xiàn)場與嵌入式機器視覺測控一體機及PLC等控制設(shè)備組
成機器視覺檢測系統(tǒng)，滿足低成本、安裝方便等大規(guī)模工業(yè)化應用的要求，本發(fā)明開發(fā)一種
嵌入式機器視覺智能終端，它具有性能強大、成本低廉、安裝靈活方便等特點。 本發(fā)明為一種嵌入式機器視覺智能終端，其硬件系統(tǒng)采用嵌入式ARM架構(gòu)，如圖1
所示 —個ARM9處理芯片1 (AT91SAM9G20)，它負責全部邏輯和數(shù)字運算，控制和協(xié)調(diào)其 它各部分的工作。 —塊7英寸帶觸摸屏的TFT液晶屏幕2，分辨率800 X 450，它負責顯示圖形用戶界 面、接受用戶的觸摸控制。 SD卡接口 3，與SD卡連接，將計算機配置好的嵌入式機器視覺測控一體機作業(yè)文 件拷貝給終端，下載到嵌入式機器視覺測控一體機；將嵌入式機器視覺智能終端中存儲的 歷史圖片轉(zhuǎn)存至SD卡。 USB接口 4，包括2個TypeA型USB接口 、 1個TypeB型USB接口 。 TypeA型USB接 口用于連接U盤，將計算機配置好的嵌入式機器視覺測控一體機作業(yè)文件拷貝給終端，下 載到嵌入式機器視覺測控一體機；將嵌入式機器視覺智能終端中存儲的歷史圖片轉(zhuǎn)存至U 盤；TypeB型USB接口用于連接計算機，用于升級維護操作系統(tǒng)及應用軟件。
SDRAM 5，包括兩塊32M海力士 SDRAM芯片，用于存儲系統(tǒng)處理用的數(shù)據(jù)。
FLASH 6， 64M NAND FLASH芯片，用于存儲WinCE5. 0操作系統(tǒng)及應用軟件。
RJ45接口 7，通過終端內(nèi)部以太網(wǎng)交換電路擴展的4個RJ45以太網(wǎng)接口，用于直 接或間接連接嵌入式機器視覺測控一體機，最多可以連接4個嵌入式機器視覺測控一體 機。 RS232接口，用于連接PLC等控制設(shè)備。 圖2所示，本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端，在機器視覺系統(tǒng)中的連接示意圖。 有三種應用連接方式 A是嵌入式機器視覺智能終端直接與單一嵌入式機器視覺測控一體機連接。通過 RJ45接口中的任意一個與同一 IP網(wǎng)段內(nèi)的嵌入式機器視覺測控一體機連接。
B是嵌入式機器視覺智能終端與多個嵌入式機器視覺測控一體機連接，最多可以 連接4個嵌入式機器視覺測控一體機。通過RJ45接口連接1 4個與嵌入式機器視覺智
6能終端同一 IP網(wǎng)段內(nèi)的嵌入式機器視覺測控一體機。 C是嵌入式機器視覺智能終端通過交換設(shè)備與嵌入式機器視覺測控一體機連接， 最多可以連接4個嵌入式機器視覺測控一體機。通過RJ45接口中的任意一個連接以太網(wǎng) 交換設(shè)備，以太網(wǎng)交換設(shè)備可以再連接嵌入式機器視覺測控一體機，嵌入式機器視覺智能 終端的其他RJ45接口也可以連接嵌入式機器視覺測控一體機，但連接到嵌入式機器視覺 智能終端的嵌入式機器視覺測控一體機最多不能超過4個。通過嵌入式機器視覺智能終端 的RJ45接口連接的嵌入式機器視覺測控一體機的IP地址須同嵌入式機器視覺智能終端在 同一個IP網(wǎng)段，通過以太網(wǎng)交換設(shè)備連接的嵌入式機器視覺測控一體機可以與嵌入式機 器視覺智能終端處于不同的IP網(wǎng)段。 圖3所示，本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端，用于和自主研發(fā)的嵌入式機器視 覺測控一體機連接，可以將計算機配置好的作業(yè)文件下載到嵌入式機器視覺測控一體機， 并選擇某個作業(yè)文件將其激活運行，可以修改作業(yè)文件的某個檢測工具的參數(shù)。嵌入式機 器視覺測控一體機的作業(yè)文件的組成關(guān)系為 —個嵌入式機器視覺測控一體機中可以存儲最多9個作業(yè)文件，但是只能運行其 中的一個。要運行其他的作業(yè)文件只能將運行的作業(yè)文件停止運行，再運行其他的作業(yè)文 件。 —個作業(yè)文件包括多個檢測工具，最多可以有64個。檢測工具指檢測項，例如圓 弧定位。 —個檢測工具又有多個參數(shù)，具體個數(shù)要視檢測工具而定，例如圓弧定位有圓半 徑、檢測方向等參數(shù)。 本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端的軟件架構(gòu)包括操作系統(tǒng)和應用軟件。操作系 統(tǒng)采用流行的嵌入式操作系統(tǒng)WinCE5. 0，該操作系統(tǒng)功能強大，很多軟件與桌面Windows 操作系統(tǒng)兼容，內(nèi)置主流的各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)功能完善；采用該操作系統(tǒng)很多硬件的驅(qū)動 程序開發(fā)方便。應用軟件是自行開發(fā)的程序，采用eMbedded Visual C++嵌入式軟件開發(fā) 平臺開發(fā)。 本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端，應用在機器視覺系統(tǒng)中，通過ModBus/TCP協(xié)
議和自定義協(xié)議與嵌入式機器視覺測控一體機相連。連接方式為通過RJ45接口直接和一
個嵌入式機器視覺測控一體機相連或通過RJ45接口最多與4個嵌入式機器視覺測控一體
機相連。嵌入式機器視覺智能終端在連接中處于客戶端，嵌入式機器視覺測控一體機處于
服務器端。嵌入式機器視覺智能終端的作用主要有 —.工件監(jiān)視 二.參數(shù)修改 三.控制 下面分別進行說明 所述的工件監(jiān)視，主要有實時圖像顯示(單個嵌入式機器視覺測控一體機或多個 嵌入式機器視覺測控一體機)、工具顯示、檢測結(jié)果顯示、狀態(tài)顯示。顯示方法為
(1. 1)嵌入式機器視覺智能終端自動獲取嵌入式機器視覺測控一體機IP地址并 與其建立連接； (1. 2)嵌入式機器視覺測控一體機向嵌入式機器視覺測控一體機請求數(shù)據(jù)；
(1. 3)嵌入式機器視覺測控一體機接收嵌入式機器視覺測控一體機發(fā)送來的數(shù) 據(jù)，包括實時圖像數(shù)據(jù)、作業(yè)工具數(shù)據(jù)、工具參數(shù)數(shù)據(jù)、檢測結(jié)果數(shù)據(jù)； (1. 4)將接收到得各種數(shù)據(jù)處理后在TFT屏幕上顯示。在圖像顯示區(qū)顯示實時圖 像，在圖像上面顯示工具圖像；在狀態(tài)區(qū)顯示實時狀態(tài)、檢測結(jié)果。
所述的參數(shù)修改，分為 (2. 1)修改嵌入式機器視覺測控一體機內(nèi)的作業(yè)文件，并選擇某作業(yè)文件運行；
(2.2)修改正在運行的作業(yè)文件內(nèi)的某個工具參數(shù)。
所述的修改作業(yè)文件的方法為 (2. 1. 1)在計算機上配置好作業(yè)文件，并以文件的形式保存至U盤或SD卡內(nèi)制定 的文件夾內(nèi)； (2. 1. 2)暫停嵌入式機器視覺智能終端的運行，在相應的接口中插入存儲設(shè)備，將
其中指定文件夾內(nèi)保存的作業(yè)文件通過以太網(wǎng)下載到嵌入式機器視覺測控一體機內(nèi)； (2. 1. 3)運行嵌入式機器視覺智能終端，在相應的操作頁面中查看并選中需要運
行的作業(yè)文件將其激活即可。 所述的修改工具參數(shù)的方法為 (2. 2. 1)正常運行嵌入式機器視覺智能終端，選擇顯示工具圖像；
(2. 2. 2)在圖像上點擊工具圖像，進入工具參數(shù)修改頁面；
(2. 2. 3)在可更改參數(shù)的參數(shù)列表中選擇需要修改的參數(shù)； (2. 2. 4)在參數(shù)修改區(qū)域修改參數(shù)值，點擊確定即可將新修改的參數(shù)下載到作業(yè) 文件內(nèi)，退出參數(shù)修改頁面即可按新的參數(shù)進行檢測。
所述的控制指根據(jù)檢測的結(jié)果實行預定的控制措施。具體方法為 (3. 1)在嵌入式機器視覺智能終端的相應頁面設(shè)置預定控制措施，有凍結(jié)-檢
測到錯誤工件時，嵌入式機器視覺智能終端圖片停止更新，畫面停滯為錯誤工件的圖片；暫
停_檢測到錯誤時，圖片停止更新5秒鐘，畫面停滯為錯誤工件的圖片；繼續(xù)_檢測到有錯
誤時，圖片繼續(xù)更新。 (3. 2)嵌入式機器視覺智能終端判斷嵌入式機器視覺測控一體機發(fā)送來的數(shù)據(jù)中 的檢測結(jié)果，根據(jù)預先的設(shè)置執(zhí)行預定的動作，如果檢測到錯誤，終端自動保存錯誤圖片， 以便用戶瀏覽； (3.3)用戶也可以隨時暫停，暫停時可以瀏覽錯誤的圖片；系統(tǒng)可以以先存先刪 的機制保存50張錯誤圖片，也可以將錯誤圖片轉(zhuǎn)存到插入的存儲設(shè)備或全部刪除。
圖4所示，本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端的應用軟件主界面。主界面主要分 為三個功能模塊圖像顯示區(qū)、狀態(tài)顯示區(qū)、控制區(qū)。 圖像顯示區(qū)在主界面的左上角。用于顯示實時的工件檢測圖像及工具圖像，工具 圖像可以根據(jù)用戶選擇顯示或不顯示。 狀態(tài)顯示區(qū)位于程序主界面的右上角。用于顯示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、工具數(shù)目、作業(yè)數(shù)目、 檢測結(jié)果、實時操作信息、通過數(shù)、失敗數(shù)等實時狀態(tài)信息。另外，圖像顯示區(qū)周圍也是狀態(tài) 顯示區(qū)，當檢測結(jié)果為通過時，圖像顯示區(qū)周圍顯示綠色，檢測結(jié)果為失敗時，圖像顯示區(qū) 周圍顯示紅色，用于明顯的提示操作者。
控制區(qū)位于程序主界面的右下方和圖像顯示區(qū)的下方。用于控制。"開始"、"停止"用于連接和斷開連接；"設(shè)置"用于設(shè)置嵌入式機器視覺智能終端的運行參數(shù)，包括膠片 設(shè)置(檢測到工件錯誤后的動作)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置(將終端的IP地址設(shè)置為與嵌入式機器視覺 測控一體機同一 IP網(wǎng)段內(nèi))、傳感器設(shè)置(連接多個嵌入式機器視覺測控一體機時選擇在 圖像顯示區(qū)顯示的嵌入式機器視覺測控一體機)等；"調(diào)整視圖"用于剛連接嵌入式機器視 覺測控一體機時將工件視場調(diào)整到合適位置；"手動觸發(fā)"用于嵌入式機器視覺測控一體機 配置為非自動觸發(fā)時手動觸發(fā)其檢測；"切換視圖"用于設(shè)置是否顯示工具圖像，連續(xù)按此 鍵，圖像顯示區(qū)的圖像會在只顯示實時圖像和顯示實時圖像與工具圖像兩種狀態(tài)間切換， 工具圖像可以顯示為實時圖像中的黃色圓圈與紅十字圓心，不同的工具形狀不同；"更改作 業(yè)"用于更改嵌入式機器視覺測控一體機內(nèi)運行的作業(yè)文件，在此按鍵對應的頁面內(nèi)可以 將插到終端上的U盤或SD卡內(nèi)存儲的配置好的作業(yè)文件下載到嵌入式機器視覺測控一體 機，也可以在列表上觀察到嵌入式機器視覺測控一體機內(nèi)現(xiàn)有的作業(yè)文件，并選擇需要運 行的作業(yè)文件將其激活運行，除此之外還可以點此頁面上的"修改參數(shù)"按鍵轉(zhuǎn)到對應的子 頁面，此時嵌入式機器視覺測控一體機上運行的作業(yè)文件包含的工具就會在工具列表中顯 示出來，選擇工具，參數(shù)列表會在參數(shù)列表顯示，選擇參數(shù)即可進行修改；"平鋪顯示"用于 嵌入式機器視覺智能終端連接多個嵌入式機器視覺測控一體機時，將所有嵌入式機器視覺 測控一體機的圖像全部顯示在圖像顯示區(qū)(最多4個嵌入式機器視覺測控一體機)，在平鋪 顯示時點擊某個嵌入式機器視覺測控一體機的圖像會將圖像顯示區(qū)切換回只顯示這個嵌 入式機器視覺測控一體機圖像的狀態(tài)。"凍結(jié)"用于隨時手動停止嵌入式機器視覺智能終端 的圖片更新，直到按"繼續(xù)"按鍵；"存儲"用于將嵌入式機器視覺智能終端中存儲的歷史圖 片轉(zhuǎn)存到插入終端的U盤或SD卡；"刪除"用于將存儲在終端中的全部歷史圖片刪除。兩 個方向鍵用來瀏覽歷史圖片。 圖5所示，本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端的主程序流程圖。將嵌入式機器視 覺智能終端與嵌入式機器視覺測控一體機通過以太網(wǎng)相連，嵌入式機器視覺智能終端處于 客戶端，嵌入式機器視覺測控一體機處于服務器端。運行嵌入式機器視覺智能終端上的應 用軟件，點擊相應的按鈕向嵌入式機器視覺測控一體機發(fā)起連接請求，獲得嵌入式機器視 覺測控一體機的IP地址，建立連接。按照ModBus/TCP協(xié)議讀取嵌入式機器視覺測控一體 機內(nèi)存儲器中存儲的作業(yè)及工具個數(shù)等參數(shù)并在狀態(tài)顯示區(qū)顯示。按照自定義協(xié)議讀取工 具參數(shù)、附件數(shù)據(jù)等后續(xù)處理需要用到的數(shù)據(jù)。向嵌入式機器視覺測控一體機請求發(fā)送實 時圖像數(shù)據(jù)，按照自定義協(xié)議接收嵌入式機器視覺測控一體機發(fā)回的實時圖像數(shù)據(jù)，處理 后在圖像顯示區(qū)加以顯示。按照ModBus/TCP協(xié)議讀取每幀圖像的檢測結(jié)果，并在操作界面 上加以顯示和提示。根據(jù)用戶的選擇，在實時圖像上顯示工具圖像。判斷檢測結(jié)果，如果檢 測錯誤，自動將錯誤工件的圖片保存，以備操作者瀏覽、分析，終端內(nèi)最多可以保存50張錯 誤的歷史圖片，如果存滿50張，則后續(xù)的錯誤圖片會以先存先刪的機制繼續(xù)存儲；如果檢 測到工件有錯誤，終端還會根據(jù)用戶的預定設(shè)置產(chǎn)生動作"凍結(jié)"一 嵌入式機器視覺智能終端停止更新圖像顯示，畫面定格為最后檢測錯誤 的圖像，直到操作者按"繼續(xù)"按鍵；"暫停"一 嵌入式機器視覺智能終端停止更新圖像顯示5秒鐘，圖像畫面定格為最 后檢測錯誤的圖像；"繼續(xù)"一 嵌入式機器視覺智能終端不會停止更新圖像。在系統(tǒng)運行過程中，操作
9者可以隨時按"暫停"按鍵進行歷史圖片的瀏覽，在"暫停"狀態(tài)下，操作者可以插入U盤或 SD卡，按"存儲"按鍵將終端內(nèi)存儲的歷史圖片轉(zhuǎn)存到存儲設(shè)備中；操作者也可按"刪除"按 鍵將終端內(nèi)存儲的歷史圖片全部刪除。如果運行過程不被打斷，則系統(tǒng)會不斷的讀取、顯示 實時圖像，并根據(jù)檢測結(jié)果做相應的反應。
工程實施例PCB板的缺陷檢測，針對此實施例通常包括以下步驟
1. 了解廠商使用機器視覺的目標 首先，能夠在印刷操作實施以后直接發(fā)現(xiàn)所存在的缺陷情況，在電子元器件被焊 接到電路板上以前，可以讓操作者能及時處理有關(guān)的問題。該步驟一般包含在電路板從印 刷裝置上移下來的時候、在清洗劑中清冼好了以后、以及在返修好了返回生產(chǎn)線的時候。
其次，因為在該階段發(fā)現(xiàn)了有關(guān)的缺陷，所以可以預防有缺陷的電路板送達生產(chǎn) 線的后端。于是預防了返修現(xiàn)象或者在有些場合所形成的廢棄現(xiàn)象。
最后，也是最重要的能夠給操作者以及時的反饋，使之明了正在操作中的印刷工
藝操作是否良好，進而可以有效地防止缺陷的產(chǎn)生。 2. PCB缺陷類型 在PCB的裝配過程中，在焊盤上面施加了過量的焊膏，或者說焊膏添加不足、甚至 于根本沒有安置焊膏；不良的焊膏印刷工藝實施可以引發(fā)電子線路的連接問題；PCB縫隙 可能存在堵塞或者拖尾現(xiàn)象。 3.安裝嵌入式機器視覺測控一體機及嵌入式機器視覺智能終端
嵌入式機器視覺測控一體機被安置在電路板的上方，用以獲取均勻的電路板圖像 信息。嵌入式機器視覺智能終端可以任意方向安裝在生產(chǎn)線上，并將嵌入式機器視覺智能 終端和嵌入式機器視覺測控一體機通過以太網(wǎng)按照圖2的方式相連，嵌入式機器視覺測控 一體機與PLC等控制設(shè)備相連。電路板一般會呈現(xiàn)出不均勻平坦的、表面輪廓易變和具有 反射能力的特點。要獲取最高質(zhì)量的圖像，合適的照明也扮演著一個非常重要的角色。光 線必須能夠"瞄準"電路板的基準和焊盤，轉(zhuǎn)而使其它的不易察覺的特征變?yōu)榍宄勺R別的 形狀。整個工程實施例的示意圖如圖6所示。
4.產(chǎn)品的在線檢測 將U盤或SD卡內(nèi)配置好的作業(yè)文件下載到嵌入式機器視覺測控一體機內(nèi)并運行。
對PCB的檢測主要檢測印刷區(qū)域、印刷偏移、橋接現(xiàn)象、阻塞和拖尾現(xiàn)象。對印刷區(qū)域的檢
測是指在每個焊盤上面的焊膏面積。對印刷偏移的檢測是針對位于焊盤上的焊膏數(shù)量與規(guī)
定的位置是否有不同。對橋接現(xiàn)象的檢測是針對在相鄰兩個焊盤之間所施加的焊膏是否超
過了規(guī)定的數(shù)量。對阻塞的檢測是指檢測在印刷模板上的孔中是否堆積了焊膏。對拖尾的
檢測是指是否有過量的焊膏堆積在印刷模板的表面上。 5.嵌入式機器視覺智能終端的控制 嵌入式機器視覺智能終端與嵌入式機器視覺測控一體機建立連接之后，會按照 ModBus/TCP協(xié)議和自定義協(xié)議向嵌入式機器視覺測控一體機發(fā)送各種請求，主要有讀取實 時圖像數(shù)據(jù)請求、讀取作業(yè)信息請求、讀取工具信息請求、讀取檢測結(jié)果請求等。嵌入式機 器視覺測控一體機接到請求以后會按照相應的協(xié)議將相應的數(shù)據(jù)發(fā)送給嵌入式機器視覺 智能終端，嵌入式機器視覺智能終端接收完數(shù)據(jù)后，經(jīng)過加工處理后執(zhí)行預定動作。嵌入式 機器視覺智能終端的動作分為自動和手動兩部分。自動部分主要包括自動顯示實時圖像、各種狀態(tài)信息和提示信息，；自動保存錯誤工件圖像；自動根據(jù)檢測結(jié)果執(zhí)行預先設(shè)置項
目。手動部分是由操作者觸按界面上的按鍵來執(zhí)行的，包括建立或斷開與嵌入式機器視覺
測控一體機的連接、調(diào)整視場、更改作業(yè)、修改參數(shù)、多嵌入式機器視覺測控一體機的選擇、
轉(zhuǎn)存或刪除歷史圖片、設(shè)置嵌入式機器視覺智能終端自身參數(shù)等。當嵌入式機器視覺測控
一體機檢測到PCB板有缺陷時，會向PLC等控制設(shè)備發(fā)送信號，機械臂等設(shè)備將有缺陷的
PCB板移出生產(chǎn)線，嵌入式機器視覺智能終端根據(jù)檢測結(jié)果保存圖片。 具體工程實施例的示意圖如圖6所示。 本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明采用嵌入式ARM的硬件架構(gòu)，體積以及成本得到了有效 的控制，非常適合安裝在工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場；軟件采用WinCE5. 0操作系統(tǒng)和自行開發(fā)的應用軟 件，無需安裝其他軟件或驅(qū)動程序，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、維護方便；系統(tǒng)內(nèi)部自帶以太網(wǎng)交換電 路，外擴了 4個RJ45接口，使其可以靈活的連接1 4個嵌入式機器視覺測控一體機，使應 用更加靈活、性價比更高；系統(tǒng)界面友好，可以實時監(jiān)控工件圖片并對檢測結(jié)果錯誤的工件 圖片自動保存、轉(zhuǎn)存、刪除、瀏覽。本發(fā)明有很強的實用性，可以在工業(yè)現(xiàn)場以嵌入式機器視 覺測控一體機組成機器視覺檢測系統(tǒng)，可以大規(guī)模工業(yè)化應用。 上述工程實施例僅用來說明本發(fā)明的嵌入式機器視覺智能終端的某些功能及某 個應用領(lǐng)域，由于本發(fā)明功能強大，因此本發(fā)明并不局限于實施例，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù) 實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
嵌入式機器視覺智能終端，其特征是包括一個嵌入式ARM9芯片，負責一切數(shù)字和邏輯運算，管理和協(xié)調(diào)其他部分的工作；一塊帶觸摸屏的液晶屏幕，它負責顯示圖形用戶界面、接受用戶的觸摸控制；SD卡接口，與SD卡連接，將計算機配置好的嵌入式機器視覺測控一體機作業(yè)文件拷貝給終端，下載到嵌入式機器視覺測控一體機；將嵌入式機器視覺智能終端中存儲的歷史圖片轉(zhuǎn)存至SD卡；RS232接口，用于連接生產(chǎn)線控制設(shè)備；USB接口，包括TypeA型USB接口和TypeB型USB接口；TypeA型USB接口用于連接U盤，將計算機配置好的嵌入式機器視覺測控一體機作業(yè)文件拷貝給終端，下載到嵌入式機器視覺測控一體機；將嵌入式機器視覺智能終端中存儲的歷史圖片轉(zhuǎn)存至U盤；TypeB型USB接口用于連接計算機，用于升級維護操作系統(tǒng)及應用軟件；SDRAM，用于存儲系統(tǒng)處理用的數(shù)據(jù)；FLASH，用于存儲WinCE5.0操作系統(tǒng)及應用軟件；RJ45接口，通過終端內(nèi)部以太網(wǎng)交換電路擴展的4個RJ45以太網(wǎng)接口，用于直接或間接連接嵌入式機器視覺測控一體機，最多可以連接4個嵌入式機器視覺測控一體機；所述ARM9芯片與液晶屏幕相連；所述ARM9芯片通過EMIF總線分別與SDRAM芯片、FLASH芯片相連；所述ARM9芯片與SD接口、USB接口、RS232接口相連；所述ARM9芯片通過以太網(wǎng)交換電路與RJ45接口相連；所述RJ45接口與嵌入式機器視覺測控一體機相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式機器視覺智能終端，其特征是采用嵌入式硬件架構(gòu)，所述ARM9芯片作為主控芯片，協(xié)調(diào)各部分完成接收嵌入式機器視覺測控一體機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、實時圖像數(shù)據(jù)處理并顯示、實時狀態(tài)數(shù)據(jù)處理并顯示，并根據(jù)嵌入式機器視覺測控一體機的檢測結(jié)果自動保存錯誤工件的圖片、執(zhí)行預定設(shè)置項目。
3. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式機器視覺智能終端，其特征是通過所述RJ45以太網(wǎng)接口連接多個嵌入式機器視覺測控一體機時，可在所述液晶屏幕上全屏或分屏顯示，監(jiān)測多條生產(chǎn)線運行狀況。
4. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式機器視覺智能終端，其特征是存儲于所述FLASH的軟件部分包括作為軟件核心和基礎(chǔ)的的經(jīng)過定制和優(yōu)化的WinCE5. 0嵌入式操作系統(tǒng)；用于各種總線接口和硬件電路的驅(qū)動程序；用于全部應用程序的協(xié)議的ModBus/TCP協(xié)議及自定義協(xié)議；用于連接嵌入式機器視覺測控一體機并顯示圖像、顯示狀態(tài)、修改參數(shù)、自動保存圖像并采取控制措施的用戶應用程序。
5. 如權(quán)利要求4所述的嵌入式機器視覺智能終端，其特征是所述用于各種總線及硬件電路的驅(qū)動程序經(jīng)過編譯器級、C程序代碼級及匯編級三級的優(yōu)化。
6. 如權(quán)利要求4所述的嵌入式機器視覺智能終端，其特征是所述ModBus/TCP協(xié)議采用專門的功能碼分類，將不同類型數(shù)據(jù)按類傳輸和處理。
7. 如權(quán)利要求4所述的嵌入式機器視覺智能終端，其特征是所述自定義協(xié)議為基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)模型的應用層自定義協(xié)議。
8. 如權(quán)利要求1、4所述的嵌入式機器視覺智能終端，其特征是通過用戶應用程序修改與該智能終端連接的嵌入式機器視覺測控一體機的作業(yè)或工具參數(shù)并下載c
全文摘要
本發(fā)明提出了一種嵌入式機器視覺智能終端，它與嵌入式機器視覺測控一體機通過以太網(wǎng)相連，將自身的靈活性、PLC的可靠性、分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合在一起，可以快速的組成機器視覺檢測系統(tǒng)。它可以通過以太網(wǎng)與一個或多個嵌入式機器視覺測控一體機相連，可以同時顯示最多4個嵌入式機器視覺測控一體機的實時畫面、可以顯示實時狀態(tài)、可以修改作業(yè)文件和工具參數(shù)、能自動保存錯誤工件圖像、可以瀏覽保存的錯誤工件圖像或?qū)⑵滢D(zhuǎn)存。它采用嵌入式ARM的硬件架構(gòu)，以WinCE5.0為操作系統(tǒng)，具有成本低、體積小、無噪聲、功耗小、安裝靈活方便的特點，具有非常廣闊的應用前景。
文檔編號G05B19/418GK101713991SQ20091023442
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者馮偉, 李新, 溫振市, 白瑞林, 陳祎 申請人:江南大學