專利名稱：機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差的自動檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在按扣生產(chǎn)現(xiàn)場，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣是否存在色差進(jìn)行自動檢測的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的按扣生產(chǎn)車間現(xiàn)場，需要對各個按扣是否存在色差進(jìn)行在線檢測。 現(xiàn)有技術(shù)中，對按扣色差的在線檢測依靠人工進(jìn)行檢測，在按扣生產(chǎn)機(jī)旁設(shè)約80人進(jìn)行按扣色差的檢測和處理，根據(jù)檢測結(jié)果將產(chǎn)品分為合格品(如無明顯色差或無色差)和不合格品(如有明顯色差)。不合格品直接作為廢品剔除。
人工檢測存在的缺點(diǎn)主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場通風(fēng)差，工人檢測工作環(huán)境惡劣，勞動強(qiáng)度大；正常人眼在不間斷觀測運(yùn)動物體30min左右，即會眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，無法保證產(chǎn)品出廠合格率；按扣色差檢測是帶很高精度的檢測，人眼無法準(zhǔn)確判斷，誤差大，出錯機(jī)會很多，無法保證檢測質(zhì)量；專業(yè)人員檢測按扣色差的速度最高為0. 5個/s，對生產(chǎn)速率有極大限制。
發(fā)明的內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)對按扣色差的在線檢測依靠人工進(jìn)行檢測，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞，勞動強(qiáng)度大，無法保證產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量，監(jiān)測速度低等問題，本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差的自動檢測方法，其大大降低工人的檢測勞動強(qiáng)度，檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產(chǎn)品的合格率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差的自動檢測方法，包括以下步驟(1)將按扣固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具上方；根據(jù)待檢測按扣的尺寸大小及按扣朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機(jī)的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)按扣的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機(jī)，計算機(jī)通過圖像算法處理，提取按扣的圖像，提取按扣圖像的RGB值，將獲取的該按扣圖像的 RGB值作為按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值，貯存于計算機(jī)中；(3)將與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值的差異比例設(shè)為檢測參量，并根據(jù)用戶要求設(shè)置所述檢測參量的合格范圍；(4)計算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機(jī)實(shí)時拍攝在線運(yùn)行按扣的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機(jī)供檢測；(5)計算機(jī)通過圖像算法處理，提取按扣圖像的RGB值；(6)計算機(jī)對所述按扣圖像的RGB值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值的差異比例進(jìn)行計算；該差異比例是所述按扣圖像的RGB值中的每一值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值中與其對應(yīng)值的差異占按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值中該對應(yīng)值的比例，取上述比例中的最大值，該比例最大值即是按扣色差；(7)通過計算出的按扣色差判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定的出料口進(jìn)行剔除。
其進(jìn)一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，具體按下述步驟進(jìn)行按扣色差的判斷和分檢(8)判斷按扣色差是否在合格范圍<20%，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第(9)步，若大于等于合格范圍彡20%則轉(zhuǎn)向第(10)步；(9)作為合格品進(jìn)行分揀；(10)直接作為廢品剔除。
以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為對所述第(7)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機(jī)將通過人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動報警裝置。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明采用機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差進(jìn)行自動在線檢測，取代人工檢測，用戶可自動進(jìn)行檢測精度的調(diào)節(jié)。具有對產(chǎn)品檢測合格品、廢品這兩類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計、存儲、 查詢功能。并通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，大大降低工人的檢測勞動強(qiáng)度。
人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測速度可達(dá)3、個/s，機(jī)器視覺系統(tǒng)的產(chǎn)品檢測速度是人工的6、倍，極大提高了生產(chǎn)效率。
人工檢測由于環(huán)境和生理的原因，無法M小時不間斷進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，而采用機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測則使其成為可能。設(shè)備的生產(chǎn)時間可最大限度地延長，提高了設(shè)備的利用率。
人為檢測由于通風(fēng)差、視覺易疲勞，很難連續(xù)跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量。檢測正確率靠人工很難保證，非正常次品率一般在8 10%左右，造成了生產(chǎn)資源和生產(chǎn)成本的極大浪費(fèi)；機(jī)器視覺系統(tǒng)的檢測精度高，從而大大提高產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1，對無明顯色差產(chǎn)品的檢測將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機(jī)固定在按扣的上方，相機(jī)距按扣上端面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0. 41ms。設(shè)定合格品正常色差最大為20%。采用專用白色LED碗光源，從相機(jī)相對按扣的同側(cè)方進(jìn)行照射(正光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)按扣的明顯特征。本項目的LED碗光源使用CCS公司的機(jī)器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED碗光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機(jī)的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將按扣固定，使各按扣統(tǒng)一朝向。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行按扣的輸送，保證按扣按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進(jìn)入檢測裝置。
啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)按扣的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機(jī)，計算機(jī)通過圖像算法處理，提取按扣的圖像，提取按扣圖像的RGB值，將獲取的該按扣圖像的 RGB值作為按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值，貯存于計算機(jī)中。現(xiàn)有的按扣一般為金屬材質(zhì)，呈現(xiàn)天然的銀色，本實(shí)施例中設(shè)按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值為R =G :B=205 :205 :205。
計算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的按扣的圖像，并將獲取的按扣圖像， 貯存于計算機(jī)中。
計算機(jī)對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合按扣的真實(shí)情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。進(jìn)一步提取按扣圖像的RGB值；計算機(jī)對所述按扣圖像的RGB值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值的差異比例進(jìn)行計算；該差異比例是所述按扣圖像的RGB值中的每一值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值中與其對應(yīng)值的差異占按扣標(biāo)準(zhǔn) RGB值中該對應(yīng)值的比例，取上述比例中的最大值，該比例最大值即是按扣色差。
如檢測出的RGB值為R =G :B=215 :205 :200 ；其中R的差異比例為4. 9%，B的差異比例為2. 4%，則該產(chǎn)品的色差取最大值為4. 9%，則該產(chǎn)品沒有明顯色差，為合格品。計算機(jī)對該類合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。
實(shí)施例2，對有明顯色差產(chǎn)品的檢測將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機(jī)固定在按扣的上方，相機(jī)距按扣上端面的距離約為100mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至8mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0. 41ms。設(shè)定合格品正常色差最大為20%。采用專用白色LED碗光源，從相機(jī)相對按扣的同側(cè)方進(jìn)行照射(正光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)按扣的明顯特征。本項目的LED碗光源使用CCS公司的機(jī)器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED碗光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機(jī)的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具將按扣固定，使各按扣統(tǒng)一朝向。通過皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行按扣的輸送，保證按扣按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進(jìn)入檢測裝置。
啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)按扣的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機(jī)，計算機(jī)通過圖像算法處理，提取按扣的圖像，提取按扣圖像的RGB值，將獲取的該按扣圖像的 RGB值作為按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值，貯存于計算機(jī)中。現(xiàn)有的按扣一般為金屬材質(zhì)，呈現(xiàn)天然的銀色，本實(shí)施例中設(shè)按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值為R =G :B=205 :205 :205。
計算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的按扣的圖像，并將獲取的按扣圖像， 貯存于計算機(jī)中。
計算機(jī)對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合按扣的真實(shí)情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。進(jìn)一步提取按扣圖像的RGB值；計算機(jī)對所述按扣圖像的RGB值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值的差異比例進(jìn)行計算；該差異比例是所述按扣圖像的RGB值中的每一值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值中與其對應(yīng)值的差異占按扣標(biāo)準(zhǔn) RGB值中該對應(yīng)值的比例，取上述比例中的最大值，該比例最大值即是按扣色差。
如檢測出的RGB值為R =G :B=234 :225 :151 ；其中R的差異比例為14. 1%，G的差異比例為9. 8%，B的差異比例為26. 3%，則該產(chǎn)品的色差取最大值為26. 3%，則該產(chǎn)品有明顯色差，為不合格品。計算機(jī)通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對該類不合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。
以上所有實(shí)施例中使用的圖像采集設(shè)備(相機(jī)、照射光源、電源、圖像采集卡等)及存貯設(shè)備(硬盤、光盤、軟盤等)、圖像處理設(shè)備(圖像處理器的硬件及軟件)、圖像顯示設(shè)備 (硬件及軟件)、報警裝置以及上述各部分的控制系統(tǒng)(硬件及軟件)皆采用已有技術(shù)設(shè)計制作或直接采用相關(guān)市售產(chǎn)品。
以上所述的本發(fā)明的工藝步驟示于圖1。
最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差的自動檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)將按扣固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具上方；根據(jù)待檢測按扣的尺寸大小及按扣朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機(jī)的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)啟動所述工業(yè)相機(jī)，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)按扣的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機(jī)，計算機(jī)通過圖像算法處理，提取按扣的圖像，提取按扣圖像的RGB值，將獲取的該按扣圖像的 RGB值作為按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值，貯存于計算機(jī)中；(3)將與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值的差異比例設(shè)為檢測參量，并根據(jù)用戶要求設(shè)置所述檢測參量的合格范圍；(4)計算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機(jī)實(shí)時拍攝在線運(yùn)行按扣的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機(jī)供檢測；(5)計算機(jī)通過圖像算法處理，提取按扣圖像的RGB值；(6)計算機(jī)對所述按扣圖像的RGB值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值的差異比例進(jìn)行計算；該差異比例是所述按扣圖像的RGB值中的每一值與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值中與其對應(yīng)值的差異占按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值中該對應(yīng)值的比例，取上述比例中的最大值，該比例最大值即是按扣色差；(7)通過計算出的按扣色差判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定的出料口進(jìn)行剔除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，具體按下述步驟進(jìn)行按扣色差的判斷和分檢(8)判斷按扣色差是否在合格范圍<20%，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第(9)步，若大于等于合格范圍彡20%則轉(zhuǎn)向第(10)步；(9)作為合格品進(jìn)行分揀；(10)直接作為廢品剔除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差的自動檢測方法，其特征在于對所述第(7)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機(jī)將通過人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動報警裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對按扣色差的自動檢測方法，預(yù)拍攝一標(biāo)準(zhǔn)按扣的圖像，提取其RGB值作為按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值貯存于計算機(jī)中，將與色差標(biāo)準(zhǔn)圖像的差異比例設(shè)為檢測參量，將與按扣標(biāo)準(zhǔn)RGB值的差異比例設(shè)為檢測參量，根據(jù)用戶要求設(shè)置不同檢測參量的合格范圍，由外部觸發(fā)與控制信號啟動相機(jī)實(shí)時拍攝在線運(yùn)行按扣的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機(jī)供檢測，計算機(jī)通過圖像算法處理，提取按扣RGB值，并對色差進(jìn)行計算，通過計算出的色差判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定出料口進(jìn)行剔除。本發(fā)明對按扣色差的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號G01J3/46GK102494773SQ20111035907
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者董仲偉 申請人:無錫眾望四維科技有限公司