一种LED数码管缺笔画检测方法及装置与流程

本发明属于电子元器件技术领域，涉及led数码管的检测，为一种led数码管缺笔画检测方法及装置。

背景技术：

led数码管是一种广泛用于仪器仪表显示的元器件，一般由七个发光二极管组成，通过控制七个发光二级管不同组合实现0～9十个数字的显示，在使用数码管产品中，要求七个发光二极管能够光亮强度接近一致的清楚显示，因此在led数码管的产品一般需要检测七个发光二极管的发光亮度与均匀性。目前检测的方法是通过点亮led数码管，靠人眼来判断产品的亮度是否达到要求，该方法有着明显的缺点其一是工人工作劳动强度大，长时间注意力高度集中观察led数码管人眼判别容易视觉疲劳，出现检测纰漏，而且判别标准不能够数字化，存在主观性，被检测的产品中仍有一部分不合格的产品；第二随着人工成本的不断上涨，员工工资占产品生产成本的比重越来越大，企业负担也来越重，迫切需要降低人工成本。

最近有利用机器视觉做led数码管检测的，公开号104034516a的专利用用工业相机来拍摄led图片后对比来判断的，但是对环境的光干扰，对环境适应性差，操作步骤比较复杂麻烦。在公开号为cn107976466a的方案中，也是利用机器视觉来检测发光led产品的好坏，它是对图像中不同区域的图像进行分割，将产品信息位置像素值进行阀值判断，将获取到产品信息的模块与对比模块的方差、均值做对比来判断产品的好坏。从该方案的叙述中我们可以看出该专利中分割阀值选择较为困难，每一个发光led的光强不是一个很稳定的量，一方面是本身led材料不可能是完全一致的，另外测试时电压也不应是能够很稳定的。在led显示6与9两个数字时，它们可能所显示区域只是一个颠倒而已，但是它们的方差、均值都可以一样，可以看出该方法在实施时就有原理上的漏洞。

专利cn104819829b也是利用机器视觉来检测发光led管的品质的，也是用工业相机来获取图像来处理的，它将检测到信息做亮度和色度检测，并且来分档的，但是直接利用工业相机是专门的校准，而且对周围环境要求较高，对暗室的材料要求高一般非专门工业相机和专门的软件很难直接测出亮度，该专利还可以测量色度，一般色度测量主要有两种。第一种方法是利用光电色度计测色的方法，光电色度计在原理上非常类似于密度计，其外观、操作方法甚至是购买价格都相当接近。第二种方法是利用分光光度计测量色彩的方法。正像三滤色片光电色度计可看成是一个专门的反射率测量仪器一样，分光光度计也可以这样看，但它与光电色度计不同，分光光度计测量的是一个物体的整个可见反射光谱，分光光度计是在可见光谱域逐点测量，即在一些离散点上进行测量，通常每隔10或20nm测量一个点，在400～700nm的范围内测量16～31个点。有些分光光度计是连续地对光谱进行测量，而三滤色片光电色度计只对三个点进行测量，所以分光光度计能提供的信息要多得多，至少是对16个点进行测量。一般直接用工业相机是不带分光装置，难以实现参数测量与分类。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是：现有对led数码管的人工检测方式效率低、精度低、成本高，提供一种快捷有效的led数码管客观量化检测方法及装置，能够标准化对led数码管的合格检测，直接系统判断出是否合格，克服现有技术中采用人工检测的主观性强、容易误判等缺点，同时可以降低企业生产成本。

本发明的技术方案为：一种led数码管缺笔画检测方法，采集待测led数码管亮灯状态下的图像，与正常led数码管亮灯状态下的图像进行比对，在比对时采用横向投影直方图对比的方法，将正常led数码管与待测led数码管的横向投影直方图相减取绝对值，逐点求偏差，再取平均值和方差，做统计分析，得到亮度偏差的情况，根据偏差划分led数码管为亮度不良品和亮度合格品，对于合格品进一步再求两个横向投影直方图曲线的相关系数，用来分析两条横向投影直方图曲线相似性，得到两图像的相似性，根据相似性判断待测led数码管是否缺笔画。

进一步的，所述图像比对具体为：设正常led图像的横向直方图函数为f(n)，n＝1…255，f'(n)为待测led图像的横向直方图，则二者误差e(n)＝|f(n)-f'(n)|，求出e(n)的平均值和方差，这里r(n)在-1到1之间，完全匹配是1，完全不匹配是0，根据r(n)来判断目标的相似性。

作为优选方式，采集到led数码管图像后，先进行背景预处理，去除背景，定位图像中的数字，并分割出数字图像，将分割出的数字图像与正常led数码管亮灯状态下的图像进行比对。

本发明还提出一种led数码管缺笔画检测装置，包括图像处理装置和检测平台，所述图像处理装置中配置有软件程序，所述软件程序被执行时实现上述的检测方法。

作为优选方式，本发明装置包括控制主机、传送装置、图像采集装置、图像处理装置以及产品分拣装置，传送装置用于将待检led数码管传送至图像采集装置前，正对图像采集装置设有夹具，用于夹持待检led数码管，所述夹具上设有电源接口，夹持待检led数码管时进行供电，图像采集装置完成对待检led数码管的图像采集，图像输入图像处理装置，图像处理装置中配置有软件程序，所述软件程序被执行时实现权利要求1-3任一项所述的检测方法，夹具松开完成图像采集的led数码管，产品分拣装置根据图像处理装置的输出对完成检测的led数码管进行分拣，其中控制主机发出控制信号，驱动传动装置、图像采集装置和夹具的动作。

作为优选方式，图像采集装置包括工业相机、滤镜和暗室，滤镜设置在工业相机的镜头前，用于滤除非led光，工业相机和滤镜设置在暗室内，待检led数码管在暗室内完成图像采集。

本发明提出了一种led数码管缺笔画检测方法及装置，实现led数码管的自动化检测。本发明利用led发光管空间排列的特点利用亮点在水平方向的投影，克服做统计时，无法对空间位置做出对应判断，如cn107976466a中的缺陷，本发明利用横向投影统计分析与相关分析可以克服图像的笔画缺失，以及对数字6和9的误判。同时，led发光效率高，发出的光谱为不连续的光谱，本发明利用滤镜将led发出光谱通过，而让非led光谱不通过，这样可以更好地减少来自环境光干扰，提高检测精度，检测系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图。

图2为本发明装置的一个具体实施例示意图。

图3为本发明方法得到的数字8的横向投影直方图。

图4为本发明方法得到的数字6的横向投影直方图。

图5为本发明方法得到的数字9的横向投影直方图。

具体实施方式

目前led数码管缺陷中缺少笔画是一个很严重的缺陷。缺笔画的定义：8个段位显示全亮时，发生部分或者全部显示段位没有亮红色，无法正常点亮的段位情况。本发明意在提供一种快捷有效的led数码管客观量化检测系统，能够标准化对led数码管的合格检测，直接系统判断出是否合格，克服现有技术中采用人工检测的主观性强、容易误判等缺点，并降低企业生产成本。

本发明采集待测led数码管亮灯状态下的图像，与正常led数码管亮灯状态下的图像进行比对，在比对时采用横向投影直方图对比的方法，将正常led数码管与待测led数码管的横向投影直方图相减取绝对值，逐点求偏差，再取平均值和方差，做统计分析，得到亮度偏差的情况，偏差较大的时候会被认为不良产品，影响数码管的显示效果，这类产品应直接剔除，当亮度显示在一定范围中才能被是led的亮度符合要求的，根据均值和方差来做分割的阀值基础。对于亮度符合要求的led数码管进一步再求两个横向投影直方图曲线的相关系数，用来分析两条横向投影直方图曲线相似性，得到两图像的相似性，根据相似性判断待测led数码管是否缺笔画。

所述图像比对具体为：设正常led图像的横向直方图函数为f(n)，n＝1…255，f'(n)为待测led图像的横向直方图，则二者误差e(n)＝|f(n)-f'(n)|，求出e(n)的平均值和方差，这里r(n)在-1到1之间，完全匹配是1，完全不匹配是0，根据r(n)来判断目标的相似性。

作为优选方式，如图1所示，采集到led数码管图像后，先进行背景预处理，去除背景，定位图像中的数字，并分割出数字图像，将分割出的数字图像与正常led数码管亮灯状态下的图像进行比对。

如图3-5，为本发明方法下得到的led数码管常用检测数字的横向投影直方图，可见可以检测图像的笔画缺失，以及对数字6和9也实现正常检测判断。

本发明还提出一种led数码管缺笔画检测装置，包括图像处理装置和检测平台，所述图像处理装置中配置有软件程序，所述软件程序被执行时实现上述的检测方法。

作为优选方式，本发明装置包括控制主机、传送装置、图像采集装置、图像处理装置以及产品分拣装置，传送装置用于将待检led数码管传送至图像采集装置前，正对图像采集装置设有夹具，用于夹持待检led数码管，所述夹具上设有电源接口，夹持待检led数码管时进行供电，图像采集装置完成对待检led数码管的图像采集，图像输入图像处理装置，图像处理装置中配置有软件程序，所述软件程序被执行时实现前面所述的检测方法，夹具松开完成图像采集的led数码管，产品分拣装置根据图像处理装置的输出对完成检测的led数码管进行分拣，其中控制主机发出控制信号，驱动传动装置、图像采集装置和夹具的动作。图像采集装置包括工业相机、滤镜和暗室，滤镜设置在工业相机的镜头前，用于滤除非led光，工业相机和滤镜设置在暗室内，待检led数码管在暗室内完成图像采集。

如图2所示为本发明装置的一个具体实施例，传送装置包括机架3、电机控制器9、传送带11和电机16。待检测的led数码管位于传送带中间，电机控制器9和电脑12连接，电机控制器9控制电机16旋转，电脑12作为整个装置的总控制系统，用于控制传送装置、图像采集装置、夹具和分拣装置的动作，并完成图像处理的功能。在工作中电机16带动传送带11前进，在进入检测位置时，由光电传感器7检测到后，电机停止转动，由工业相机5拍照，工业相机5镜头上装有只通过led发光的的滤镜6，以降低除待检led发光以外的杂光干扰。为了减少环境光的干扰，图像采集放在暗室4中进行，在待检测led到位后，由夹具8夹住数码管电源信号的接口部位，此时可以根据电脑的指令来实现led的显示和图像的采集，夹具8通过电脑控制上下升降和夹持动作。当完成检测项目后，电脑发指令让夹具抬起，松开led数码管，然后电机开始运行，运行到一定位置后，如果检测产品存在质量问题则，需要用分拣装置拣出，产品分拣装置是一只机械手9，前端使用吸盘10，既可以有效利用led数码管表面平整的特性，又可以防止使用关节抓手可能对led数码管造成的损伤。机械手的基座13可以360°旋转，机械臂大臂12可以上下移动，由机械臂大臂12延伸出来的机械臂小臂14可以在直线方向上来回伸缩，这样一整套组合就可以完成在最远伸长量的任意范围内实现抓取和释放。

其中发光二极管发出的标准在645nm附近，采用一块650nm(带宽10nm)的滤镜，可以显著减少645nm附近的杂光干扰。