專利名稱：嵌入式機(jī)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(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，具體是一種嵌入式機(jī)器視覺智能終端。
背景技術(shù)：
機(jī)器視覺檢測(cè)設(shè)備作為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的重要組成部分，是一種用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)， 檢測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的設(shè)備，具有檢測(cè)速度快、精度高、非接觸、自動(dòng)化程度高等一系列 優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)近年來被廣泛用于輕工業(yè)、電子、半導(dǎo)體、制藥和機(jī)械等眾多領(lǐng)域，能夠很好的 滿足現(xiàn)在加工制造業(yè)對(duì)檢測(cè)的需求。機(jī)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(dòng)化水平、控制產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且在許多常規(guī)檢測(cè)方 法無法實(shí)現(xiàn)的領(lǐng)域也起到有效的作用。 國(guó)外機(jī)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(jià)權(quán)。機(jī)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(guó)內(nèi)，機(jī)器視覺系統(tǒng)尚處于概念導(dǎo)入期，行業(yè)本身也屬于新興的領(lǐng)域，多數(shù)國(guó)內(nèi)公司只是 代理國(guó)外產(chǎn)品并在此基礎(chǔ)上做一些應(yīng)用開發(fā)。近年來，隨著我國(guó)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(duì)機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用正越來越廣泛，開發(fā) 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)器視覺系統(tǒng)具有深遠(yuǎn)而重大的意義。 現(xiàn)有的機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)基本由計(jì)算機(jī)與視覺傳感器組成，利用上位機(jī)軟件配 置、下載檢測(cè)作業(yè)文件，然后在計(jì)算機(jī)上顯示視覺傳感器采集的實(shí)時(shí)圖像、參數(shù)和檢測(cè)處理 的結(jié)果，并采取控制措施。計(jì)算機(jī)雖然性能強(qiáng)大，可以很好的處理各種數(shù)據(jù)，但其缺點(diǎn)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(chǎng)應(yīng)用；成本高，性價(jià)比不高；安裝不靈 活、不方便。所以計(jì)算機(jī)并不適合在機(jī)器視覺作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。
本發(fā)明的嵌入式機(jī)器視覺智能終端在機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)中是計(jì)算機(jī)的一種非常 適合的替代品。嵌入式機(jī)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(chǎng)；采用高性能 ARM9芯片、WinCE5. 0操作系統(tǒng)；可以連接多個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，能夠更改嵌入 式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)運(yùn)行的作業(yè)及修改檢測(cè)工具的參數(shù)；性能利用充分、界面美觀、操作 方便，性價(jià)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(jī)器視覺智能終端可以更容易地與嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)、PLC等現(xiàn)場(chǎng) 工控設(shè)備構(gòu)成機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)。嵌入式機(jī)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(jìn)機(jī)器視覺技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)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(jī)器視覺智能終
端，能夠與一個(gè)或多個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)相連、具有實(shí)時(shí)顯示畫面、實(shí)時(shí)顯示狀
態(tài)、修改作業(yè)文件和工具參數(shù)、自動(dòng)保存錯(cuò)誤圖片等功能，安裝于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述嵌入式機(jī)器視覺智能終端包括 —個(gè)嵌入式ARM9芯片，負(fù)責(zé)一切數(shù)字和邏輯運(yùn)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(fù)責(zé)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(jì)算機(jī)配置好的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)作業(yè)文件 拷貝給終端，下載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；將嵌入式機(jī)器視覺智能終端中存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)配置好的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)作業(yè)文件拷貝給終端，下載到嵌入
式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；將嵌入式機(jī)器視覺智能終端中存儲(chǔ)的歷史圖片轉(zhuǎn)存至U盤；TypeB
型USB接口用于連接計(jì)算機(jī)，用于升級(jí)維護(hù)操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件； SDRAM，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)處理用的數(shù)據(jù)；FLASH,用于存儲(chǔ)WinCE5. 0操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件； RJ45接口，通過終端內(nèi)部以太網(wǎng)交換電路擴(kuò)展的4個(gè)RJ45以太網(wǎng)接口，用于直接 或間接連接嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，最多可以連接4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；
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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)相連。
所述嵌入式機(jī)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)處理并顯 示、實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)處理并顯示，并根據(jù)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)的檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)保存錯(cuò) 誤工件的圖片、執(zhí)行預(yù)定設(shè)置項(xiàng)目。 所述嵌入式機(jī)器視覺智能終端通過所述RJ45以太網(wǎng)接口連接多個(gè)嵌入式機(jī)器視
覺測(cè)控一體機(jī)時(shí)，可在所述液晶屏幕上全屏或分屏顯示，監(jiān)測(cè)多條生產(chǎn)線運(yùn)行狀況。 所述嵌入式機(jī)器視覺智能終端存儲(chǔ)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(dòng)程序； 用于全部應(yīng)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)并顯示圖像、顯示狀態(tài)、修改參數(shù)、自動(dòng)保存 圖像并采取控制措施的用戶應(yīng)用程序。 所述用于各種總線及硬件電路的驅(qū)動(dòng)程序經(jīng)過編譯器級(jí)、C程序代碼級(jí)及匯編級(jí) 三級(jí)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(yīng)用層自定義協(xié)議。 所述嵌入式機(jī)器視覺智能終端通過用戶應(yīng)用程序修改與該智能終端連接的嵌入
式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)的作業(yè)或工具參數(shù)并下載。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用嵌入式ARM的硬件架構(gòu)，運(yùn)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(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)、修改測(cè)量參數(shù)、自動(dòng)保存錯(cuò) 誤圖片、瀏覽歷史圖片、及時(shí)采取控制措施；它有多個(gè)以太網(wǎng)接口，可以通過以太網(wǎng)連接單 個(gè)或多個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，具有成本低、體積小、無噪聲、功耗小、安裝靈活方便 的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的硬件原理框圖。 圖2是本發(fā)明在機(jī)器視覺系統(tǒng)中的連接示意圖。 圖3是本發(fā)明的連接對(duì)象嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)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(shí)施例中的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 為能夠更容易的在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)與嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)及PLC等控制設(shè)備組
成機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，滿足低成本、安裝方便等大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的要求，本發(fā)明開發(fā)一種
嵌入式機(jī)器視覺智能終端，它具有性能強(qiáng)大、成本低廉、安裝靈活方便等特點(diǎn)。 本發(fā)明為一種嵌入式機(jī)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(gè)ARM9處理芯片1 (AT91SAM9G20)，它負(fù)責(zé)全部邏輯和數(shù)字運(yùn)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(fù)責(zé)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(jì)算機(jī)配置好的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)作業(yè)文 件拷貝給終端，下載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；將嵌入式機(jī)器視覺智能終端中存儲(chǔ)的 歷史圖片轉(zhuǎn)存至SD卡。 USB接口 4，包括2個(gè)TypeA型USB接口 、 1個(gè)TypeB型USB接口 。 TypeA型USB接 口用于連接U盤，將計(jì)算機(jī)配置好的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)作業(yè)文件拷貝給終端，下 載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；將嵌入式機(jī)器視覺智能終端中存儲(chǔ)的歷史圖片轉(zhuǎn)存至U 盤；TypeB型USB接口用于連接計(jì)算機(jī)，用于升級(jí)維護(hù)操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件。
SDRAM 5，包括兩塊32M海力士 SDRAM芯片，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)處理用的數(shù)據(jù)。
FLASH 6， 64M NAND FLASH芯片，用于存儲(chǔ)WinCE5. 0操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件。
RJ45接口 7，通過終端內(nèi)部以太網(wǎng)交換電路擴(kuò)展的4個(gè)RJ45以太網(wǎng)接口，用于直 接或間接連接嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，最多可以連接4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體 機(jī)。 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(jī)器視覺智能終端，在機(jī)器視覺系統(tǒng)中的連接示意圖。 有三種應(yīng)用連接方式 A是嵌入式機(jī)器視覺智能終端直接與單一嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)連接。通過 RJ45接口中的任意一個(gè)與同一 IP網(wǎng)段內(nèi)的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)連接。
B是嵌入式機(jī)器視覺智能終端與多個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)連接，最多可以 連接4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)。通過RJ45接口連接1 4個(gè)與嵌入式機(jī)器視覺智
6能終端同一 IP網(wǎng)段內(nèi)的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)。 C是嵌入式機(jī)器視覺智能終端通過交換設(shè)備與嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)連接， 最多可以連接4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)。通過RJ45接口中的任意一個(gè)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，嵌入式機(jī)器視覺智能 終端的其他RJ45接口也可以連接嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，但連接到嵌入式機(jī)器視覺 智能終端的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)最多不能超過4個(gè)。通過嵌入式機(jī)器視覺智能終端 的RJ45接口連接的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)的IP地址須同嵌入式機(jī)器視覺智能終端在 同一個(gè)IP網(wǎng)段，通過以太網(wǎng)交換設(shè)備連接的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)可以與嵌入式機(jī) 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(jī)器視覺智能終端，用于和自主研發(fā)的嵌入式機(jī)器視 覺測(cè)控一體機(jī)連接，可以將計(jì)算機(jī)配置好的作業(yè)文件下載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)， 并選擇某個(gè)作業(yè)文件將其激活運(yùn)行，可以修改作業(yè)文件的某個(gè)檢測(cè)工具的參數(shù)。嵌入式機(jī) 器視覺測(cè)控一體機(jī)的作業(yè)文件的組成關(guān)系為 —個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)中可以存儲(chǔ)最多9個(gè)作業(yè)文件，但是只能運(yùn)行其 中的一個(gè)。要運(yùn)行其他的作業(yè)文件只能將運(yùn)行的作業(yè)文件停止運(yùn)行，再運(yùn)行其他的作業(yè)文 件。 —個(gè)作業(yè)文件包括多個(gè)檢測(cè)工具，最多可以有64個(gè)。檢測(cè)工具指檢測(cè)項(xiàng)，例如圓 弧定位。 —個(gè)檢測(cè)工具又有多個(gè)參數(shù)，具體個(gè)數(shù)要視檢測(cè)工具而定，例如圓弧定位有圓半 徑、檢測(cè)方向等參數(shù)。 本發(fā)明的嵌入式機(jī)器視覺智能終端的軟件架構(gòu)包括操作系統(tǒng)和應(yīng)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(qiáng)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(dòng) 程序開發(fā)方便。應(yīng)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(tái)開發(fā)。 本發(fā)明的嵌入式機(jī)器視覺智能終端，應(yīng)用在機(jī)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)相連。連接方式為通過RJ45接口直接和一
個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)相連或通過RJ45接口最多與4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體
機(jī)相連。嵌入式機(jī)器視覺智能終端在連接中處于客戶端，嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)處于
服務(wù)器端。嵌入式機(jī)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(jìn)行說明 所述的工件監(jiān)視，主要有實(shí)時(shí)圖像顯示(單個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)或多個(gè) 嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī))、工具顯示、檢測(cè)結(jié)果顯示、狀態(tài)顯示。顯示方法為
(1. 1)嵌入式機(jī)器視覺智能終端自動(dòng)獲取嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)IP地址并 與其建立連接； (1. 2)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)向嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)請(qǐng)求數(shù)據(jù)；
(1. 3)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)接收嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)發(fā)送來的數(shù) 據(jù)，包括實(shí)時(shí)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(cè)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(shí)時(shí)圖 像，在圖像上面顯示工具圖像；在狀態(tài)區(qū)顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)、檢測(cè)結(jié)果。
所述的參數(shù)修改，分為 (2. 1)修改嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)內(nèi)的作業(yè)文件，并選擇某作業(yè)文件運(yùn)行；
(2.2)修改正在運(yùn)行的作業(yè)文件內(nèi)的某個(gè)工具參數(shù)。
所述的修改作業(yè)文件的方法為 (2. 1. 1)在計(jì)算機(jī)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(jī)器視覺智能終端的運(yùn)行，在相應(yīng)的接口中插入存儲(chǔ)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)內(nèi)； (2. 1. 3)運(yùn)行嵌入式機(jī)器視覺智能終端，在相應(yīng)的操作頁面中查看并選中需要運(yùn)
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(yùn)行嵌入式機(jī)器視覺智能終端，選擇顯示工具圖像；
(2. 2. 2)在圖像上點(diǎn)擊工具圖像，進(jìn)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(diǎn)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(jìn)行檢測(cè)。
所述的控制指根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果實(shí)行預(yù)定的控制措施。具體方法為 (3. 1)在嵌入式機(jī)器視覺智能終端的相應(yīng)頁面設(shè)置預(yù)定控制措施，有凍結(jié)-檢
測(cè)到錯(cuò)誤工件時(shí)，嵌入式機(jī)器視覺智能終端圖片停止更新，畫面停滯為錯(cuò)誤工件的圖片；暫
停_檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，圖片停止更新5秒鐘，畫面停滯為錯(cuò)誤工件的圖片；繼續(xù)_檢測(cè)到有錯(cuò)
誤時(shí)，圖片繼續(xù)更新。 (3. 2)嵌入式機(jī)器視覺智能終端判斷嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)中 的檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)預(yù)先的設(shè)置執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作，如果檢測(cè)到錯(cuò)誤，終端自動(dòng)保存錯(cuò)誤圖片， 以便用戶瀏覽； (3.3)用戶也可以隨時(shí)暫停，暫停時(shí)可以瀏覽錯(cuò)誤的圖片；系統(tǒng)可以以先存先刪 的機(jī)制保存50張錯(cuò)誤圖片，也可以將錯(cuò)誤圖片轉(zhuǎn)存到插入的存儲(chǔ)設(shè)備或全部刪除。
圖4所示，本發(fā)明的嵌入式機(jī)器視覺智能終端的應(yīng)用軟件主界面。主界面主要分 為三個(gè)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(shí)時(shí)的工件檢測(cè)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(cè)結(jié)果、實(shí)時(shí)操作信息、通過數(shù)、失敗數(shù)等實(shí)時(shí)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(dāng)檢測(cè)結(jié)果為通過時(shí)，圖像顯示區(qū)周圍顯示綠色，檢測(cè)結(jié)果為失敗時(shí)，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(jī)器視覺智能終端的運(yùn)行參數(shù)，包括膠片 設(shè)置(檢測(cè)到工件錯(cuò)誤后的動(dòng)作)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置(將終端的IP地址設(shè)置為與嵌入式機(jī)器視覺 測(cè)控一體機(jī)同一 IP網(wǎng)段內(nèi))、傳感器設(shè)置(連接多個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)時(shí)選擇在 圖像顯示區(qū)顯示的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī))等；"調(diào)整視圖"用于剛連接嵌入式機(jī)器視 覺測(cè)控一體機(jī)時(shí)將工件視場(chǎng)調(diào)整到合適位置；"手動(dòng)觸發(fā)"用于嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī) 配置為非自動(dòng)觸發(fā)時(shí)手動(dòng)觸發(fā)其檢測(cè)；"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(huì)在只顯示實(shí)時(shí)圖像和顯示實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)內(nèi)運(yùn)行的作業(yè)文件，在此按鍵對(duì)應(yīng)的頁面內(nèi)可以 將插到終端上的U盤或SD卡內(nèi)存儲(chǔ)的配置好的作業(yè)文件下載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體 機(jī)，也可以在列表上觀察到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)內(nèi)現(xiàn)有的作業(yè)文件，并選擇需要運(yùn) 行的作業(yè)文件將其激活運(yùn)行，除此之外還可以點(diǎn)此頁面上的"修改參數(shù)"按鍵轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的子 頁面，此時(shí)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)上運(yùn)行的作業(yè)文件包含的工具就會(huì)在工具列表中顯 示出來，選擇工具，參數(shù)列表會(huì)在參數(shù)列表顯示，選擇參數(shù)即可進(jìn)行修改；"平鋪顯示"用于 嵌入式機(jī)器視覺智能終端連接多個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)時(shí)，將所有嵌入式機(jī)器視覺 測(cè)控一體機(jī)的圖像全部顯示在圖像顯示區(qū)(最多4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī))，在平鋪 顯示時(shí)點(diǎn)擊某個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)的圖像會(huì)將圖像顯示區(qū)切換回只顯示這個(gè)嵌 入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)圖像的狀態(tài)。"凍結(jié)"用于隨時(shí)手動(dòng)停止嵌入式機(jī)器視覺智能終端 的圖片更新，直到按"繼續(xù)"按鍵；"存儲(chǔ)"用于將嵌入式機(jī)器視覺智能終端中存儲(chǔ)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(chǔ)在終端中的全部歷史圖片刪除。兩 個(gè)方向鍵用來瀏覽歷史圖片。 圖5所示，本發(fā)明的嵌入式機(jī)器視覺智能終端的主程序流程圖。將嵌入式機(jī)器視 覺智能終端與嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)通過以太網(wǎng)相連，嵌入式機(jī)器視覺智能終端處于 客戶端，嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)處于服務(wù)器端。運(yùn)行嵌入式機(jī)器視覺智能終端上的應(yīng) 用軟件，點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕向嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)發(fā)起連接請(qǐng)求，獲得嵌入式機(jī)器視 覺測(cè)控一體機(jī)的IP地址，建立連接。按照ModBus/TCP協(xié)議讀取嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體 機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的作業(yè)及工具個(gè)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)請(qǐng)求發(fā)送實(shí) 時(shí)圖像數(shù)據(jù)，按照自定義協(xié)議接收嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)發(fā)回的實(shí)時(shí)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(cè)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(shí)時(shí)圖像上顯示工具圖像。判斷檢測(cè)結(jié)果，如果檢 測(cè)錯(cuò)誤，自動(dòng)將錯(cuò)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(cuò) 誤的歷史圖片，如果存滿50張，則后續(xù)的錯(cuò)誤圖片會(huì)以先存先刪的機(jī)制繼續(xù)存儲(chǔ)；如果檢 測(cè)到工件有錯(cuò)誤，終端還會(huì)根據(jù)用戶的預(yù)定設(shè)置產(chǎn)生動(dòng)作"凍結(jié)"一 嵌入式機(jī)器視覺智能終端停止更新圖像顯示，畫面定格為最后檢測(cè)錯(cuò)誤 的圖像，直到操作者按"繼續(xù)"按鍵；"暫停"一 嵌入式機(jī)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(cè)錯(cuò)誤的圖像；"繼續(xù)"一 嵌入式機(jī)器視覺智能終端不會(huì)停止更新圖像。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，操作
9者可以隨時(shí)按"暫停"按鍵進(jìn)行歷史圖片的瀏覽，在"暫停"狀態(tài)下，操作者可以插入U(xiǎn)盤或 SD卡，按"存儲(chǔ)"按鍵將終端內(nèi)存儲(chǔ)的歷史圖片轉(zhuǎn)存到存儲(chǔ)設(shè)備中；操作者也可按"刪除"按 鍵將終端內(nèi)存儲(chǔ)的歷史圖片全部刪除。如果運(yùn)行過程不被打斷，則系統(tǒng)會(huì)不斷的讀取、顯示 實(shí)時(shí)圖像，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果做相應(yīng)的反應(yīng)。
工程實(shí)施例PCB板的缺陷檢測(cè)，針對(duì)此實(shí)施例通常包括以下步驟
1. 了解廠商使用機(jī)器視覺的目標(biāo) 首先，能夠在印刷操作實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)候。
其次，因?yàn)樵谠撾A段發(fā)現(xiàn)了有關(guān)的缺陷，所以可以預(yù)防有缺陷的電路板送達(dá)生產(chǎn) 線的后端。于是預(yù)防了返修現(xiàn)象或者在有些場(chǎng)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(shí)的反饋，使之明了正在操作中的印刷工
藝操作是否良好，進(jìn)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(shí)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)及嵌入式機(jī)器視覺智能終端
嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)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(jī)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(jī)器視覺智能 終端和嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)通過以太網(wǎng)按照?qǐng)D2的方式相連，嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控 一體機(jī)與PLC等控制設(shè)備相連。電路板一般會(huì)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(diǎn)。要獲取最高質(zhì)量的圖像，合適的照明也扮演著一個(gè)非常重要的角色。光 線必須能夠"瞄準(zhǔn)"電路板的基準(zhǔn)和焊盤，轉(zhuǎn)而使其它的不易察覺的特征變?yōu)榍宄勺R(shí)別的 形狀。整個(gè)工程實(shí)施例的示意圖如圖6所示。
4.產(chǎn)品的在線檢測(cè) 將U盤或SD卡內(nèi)配置好的作業(yè)文件下載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)內(nèi)并運(yùn)行。
對(duì)PCB的檢測(cè)主要檢測(cè)印刷區(qū)域、印刷偏移、橋接現(xiàn)象、阻塞和拖尾現(xiàn)象。對(duì)印刷區(qū)域的檢
測(cè)是指在每個(gè)焊盤上面的焊膏面積。對(duì)印刷偏移的檢測(cè)是針對(duì)位于焊盤上的焊膏數(shù)量與規(guī)
定的位置是否有不同。對(duì)橋接現(xiàn)象的檢測(cè)是針對(duì)在相鄰兩個(gè)焊盤之間所施加的焊膏是否超
過了規(guī)定的數(shù)量。對(duì)阻塞的檢測(cè)是指檢測(cè)在印刷模板上的孔中是否堆積了焊膏。對(duì)拖尾的
檢測(cè)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(jī)器視覺智能終端的控制 嵌入式機(jī)器視覺智能終端與嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)建立連接之后，會(huì)按照 ModBus/TCP協(xié)議和自定義協(xié)議向嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)發(fā)送各種請(qǐng)求，主要有讀取實(shí) 時(shí)圖像數(shù)據(jù)請(qǐng)求、讀取作業(yè)信息請(qǐng)求、讀取工具信息請(qǐng)求、讀取檢測(cè)結(jié)果請(qǐng)求等。嵌入式機(jī) 器視覺測(cè)控一體機(jī)接到請(qǐng)求以后會(huì)按照相應(yīng)的協(xié)議將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給嵌入式機(jī)器視覺 智能終端，嵌入式機(jī)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(yù)定動(dòng)作。嵌入式 機(jī)器視覺智能終端的動(dòng)作分為自動(dòng)和手動(dòng)兩部分。自動(dòng)部分主要包括自動(dòng)顯示實(shí)時(shí)圖像、各種狀態(tài)信息和提示信息，；自動(dòng)保存錯(cuò)誤工件圖像；自動(dòng)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果執(zhí)行預(yù)先設(shè)置項(xiàng)
目。手動(dòng)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(jī)器視覺
測(cè)控一體機(jī)的連接、調(diào)整視場(chǎng)、更改作業(yè)、修改參數(shù)、多嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)的選擇、
轉(zhuǎn)存或刪除歷史圖片、設(shè)置嵌入式機(jī)器視覺智能終端自身參數(shù)等。當(dāng)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控
一體機(jī)檢測(cè)到PCB板有缺陷時(shí)，會(huì)向PLC等控制設(shè)備發(fā)送信號(hào)，機(jī)械臂等設(shè)備將有缺陷的
PCB板移出生產(chǎn)線，嵌入式機(jī)器視覺智能終端根據(jù)檢測(cè)結(jié)果保存圖片。 具體工程實(shí)施例的示意圖如圖6所示。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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(chǎng)；軟件采用WinCE5. 0操作系統(tǒng)和自行開發(fā)的應(yīng)用軟 件，無需安裝其他軟件或驅(qū)動(dòng)程序，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便；系統(tǒng)內(nèi)部自帶以太網(wǎng)交換電 路，外擴(kuò)了 4個(gè)RJ45接口，使其可以靈活的連接1 4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，使應(yīng) 用更加靈活、性價(jià)比更高；系統(tǒng)界面友好，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控工件圖片并對(duì)檢測(cè)結(jié)果錯(cuò)誤的工件 圖片自動(dòng)保存、轉(zhuǎn)存、刪除、瀏覽。本發(fā)明有很強(qiáng)的實(shí)用性，可以在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)以嵌入式機(jī)器視 覺測(cè)控一體機(jī)組成機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，可以大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。 上述工程實(shí)施例僅用來說明本發(fā)明的嵌入式機(jī)器視覺智能終端的某些功能及某 個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，由于本發(fā)明功能強(qiáng)大，因此本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù) 實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
嵌入式機(jī)器視覺智能終端，其特征是包括一個(gè)嵌入式ARM9芯片，負(fù)責(zé)一切數(shù)字和邏輯運(yùn)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(fù)責(zé)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(jì)算機(jī)配置好的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)作業(yè)文件拷貝給終端，下載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；將嵌入式機(jī)器視覺智能終端中存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)配置好的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)作業(yè)文件拷貝給終端，下載到嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；將嵌入式機(jī)器視覺智能終端中存儲(chǔ)的歷史圖片轉(zhuǎn)存至U盤；TypeB型USB接口用于連接計(jì)算機(jī)，用于升級(jí)維護(hù)操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件；SDRAM，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)處理用的數(shù)據(jù)；FLASH，用于存儲(chǔ)WinCE5.0操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件；RJ45接口，通過終端內(nèi)部以太網(wǎng)交換電路擴(kuò)展的4個(gè)RJ45以太網(wǎng)接口，用于直接或間接連接嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)，最多可以連接4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)；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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式機(jī)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)、實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)處理并顯示、實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)處理并顯示，并根據(jù)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)的檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)保存錯(cuò)誤工件的圖片、執(zhí)行預(yù)定設(shè)置項(xiàng)目。
3. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式機(jī)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(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)時(shí)，可在所述液晶屏幕上全屏或分屏顯示，監(jiān)測(cè)多條生產(chǎn)線運(yùn)行狀況。
4. 如權(quán)利要求1所述的嵌入式機(jī)器視覺智能終端，其特征是存儲(chǔ)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(dòng)程序；用于全部應(yīng)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(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)并顯示圖像、顯示狀態(tài)、修改參數(shù)、自動(dòng)保存圖像并采取控制措施的用戶應(yīng)用程序。
5. 如權(quán)利要求4所述的嵌入式機(jī)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(dòng)程序經(jīng)過編譯器級(jí)、C程序代碼級(jí)及匯編級(jí)三級(jí)的優(yōu)化。
6. 如權(quán)利要求4所述的嵌入式機(jī)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(jī)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(yīng)用層自定義協(xié)議。
8. 如權(quán)利要求1、4所述的嵌入式機(jī)器視覺智能終端，其特征是通過用戶應(yīng)用程序修改與該智能終端連接的嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)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(jī)器視覺智能終端，它與嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)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(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)。它可以通過以太網(wǎng)與一個(gè)或多個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)相連，可以同時(shí)顯示最多4個(gè)嵌入式機(jī)器視覺測(cè)控一體機(jī)的實(shí)時(shí)畫面、可以顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)、可以修改作業(yè)文件和工具參數(shù)、能自動(dòng)保存錯(cuò)誤工件圖像、可以瀏覽保存的錯(cuò)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(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101713991SQ20091023442
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:江南大學(xué)