一种通过拍照检测电容安装正确与否的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种通过拍照检测电容安装正确与否的装置，该方法包括：通过相机采集已装配电容的电路板的图像；将所采集图像进行预处理，该预处理包括对图像的灰度化、直方图变换、二值化、膨胀腐蚀处理；对预处理后的图像去除面积过小的噪点，通过霍夫圆变换找到电容，剔除无效圆；根据有效圆预设位置是否存在负极标记判断电容安装正确与否。本实用新型方法是基于计算机视觉的测量，是一种非接触测量技术，尤其是基于开源OpenCV提出的电容极性检测方法，解决了传统检测方法执行速度慢、实时性不好的缺点。
【专利说明】
一种通过拍照检测电容安装正确与否的装置
技术领域
[0001]本实用新型属于自动化检测技术及装置领域，尤其涉及一种通过拍照检测电容安装正确与否的方法及装置。
【背景技术】
[0002]在电路板的批量生产过程中，元件的错装和漏装是产生残次品的重要原因，而电容是电路板上常见的极性元件，因此如何高效且精确地检测出错装和漏装的电容对提高电路板生广的良品率有着重要的实际意义。
[0003]目前国内对电路板元件安装的检测主要采用观测法和功能检测法。在电路板安装完成以后首先对元件进行人工观测，确认无误后进行焊接，然后上电进行功能检测。观测法存在效率低且不够精确的缺点。若存在漏判的错装元件时直接上电进行功能检测，就容易导致电路板烧毁，降低生产效率。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种通过拍照检测电容安装正确与否的装置，旨在解决现有电路板元件安装检测方法效率低、不够精确的问题。
[0005]—种通过拍照检测电容安装正确与否的装置，包括用于通过相机采集已装配电容的电路板图像的图像获取单元，以及图像处理单元;所述图像处理单元包括:
[0006]用于将所采集图像进行预处理的图像预处理模块，该预处理模块用于对图像进行灰度化、直方图变换、二值化、膨胀腐蚀处理；
[0007]用于对预处理后的图像去除面积过小的噪点的电容定位模块，用于通过霍夫圆变换找到电容，剔除无效圆；
[0008]以及用于根据有效圆预设位置是否存在负极标记判断电容安装正确与否的判断丰旲块;
[0009]所述图像获取单元、图像预处理模块、电容定位模块以及判断模块依次连接。
[0010]进一步地，如上所述的装置，还包括:用于传送电路板的流水线，沿流水线传送方向依次设置的红外传感器及挡板，以及根据电容安装、红外传感器感应情况控制流水线和挡板进行相应放行、阻滞操作的控制器单元;其中，所述控制器单元与图像获取单元、流水线、挡板、红外传感器分别信号连接。
[0011]进一步地，如上所述的装置，所述通过拍照检测电容安装正确与否的装置还包括显示单元；
[0012]所述图像处理单元还包括用于根据目标待检测电容预先设定具体的检测参数的参数设置模块;其中，所述参数设置模块分别与判断模块以及显示单元信号连接。
[0013]进一步地，如上所述的装置，所述控制器单元包括:
[0014]放行阻滞控制模块，用于在电容安装正确时或者错误安装电容的错误消除后控制流水线转动以及挡板的上升，或者用于在电容安装错误且错误未消除时保持流水线停转以及挡板下降；
[0015]红外信号处理模块，用于根据所述红外传感器感应到的待测电路板的信号控制挡板下降；
[0016]以及PLC串口模块，用于根据PLC串口发送的信号控制图像获取单元进行拍照操作;其中，
[0017]所述放行阻滞控制模块分别与判断模块、流水线的驱动、挡板的驱动信号连接;所述红外信号处理模块分别与红外传感器以及挡板的驱动信号连接;所述PLC串口模块与图像获取单元信号连接。
[0018]进一步地，如上所述的装置，所述控制器单元还包括用于在电容安装错误时在所述显示单元上生成错误是否消除的消除指令生成模块;其中，所述消除指令生成模块分别与放行阻滞控制模块以及显示单元信号连接。
[0019]进一步地，如上所述的装置，所述图像处理单元还包括用于将电容安装错误的地方进行标记并显示在所述显示单元上的错误标记模块;其中，所述错误标记模块分别与判断模块以及显示单元信号连接。
[0020]进一步地，如上所述的装置，还包括报警单元，所述报警单元与判断模块信号连接。
[0021 ]进一步地，如上所述的装置，还包括夹具;其中，所述流水线设在夹具内，所述红外传感器、挡板以及挡板的驱动均固定在夹具上。
[0022]本实用新型克服现有技术的不足，提供一种通过拍照检测电容安装正确与否的方法及装置，其中，本实用新型方法是基于计算机视觉的测量是一种非接触测量技术，尤其是基于开源OpenCV提出的电容极性检测方法，以解决传统检测方法执行速度慢、实时性不好的缺点。在此基础上，本实用新型提供了将本实用新型的方法通过转换为软硬件配合的方式实现检测系统的自动化，检测更智能，工作效率高。
【附图说明】
[0023]图1是本实用新型检测电容安装正确与否的方法的步骤流程图一；
[0024]图2是本实用新型电容极性检测图像处理过程效果图；
[0025]图3是本实用新型检测电容安装正确与否的方法中步骤S3的去噪点的算法流程图；
[0026]图4是本实用新型电容负极标记检测区域示意图；
[0027]图5是本实用新型检测电容安装正确与否的方法中步骤S3的剔除无效圆的算法流程图；
[0028]图6是本实用新型电容负极标记方向示意图；
[0029]图7是本实用新型检测电容安装正确与否的方法中步骤S4的算法流程图；
[0030]图8是本实用新型检测电容安装正确与否的方法又一步骤流程图；
[0031 ]图9是本实用新型检测电容安装正确与否的装置一实施例的结构示意图；
[0032]图10是本实用新型检测电容安装正确与否的装置又一实施例的结构示意图；
[0033]图11是设置有夹具的检测电容安装正确与否的装置结构示意图；
[0034]图12是本实用新型检测电容安装正确与否的装置的结构框图；
[0035]图13是检测电容安装正确与否的方法流程图二。
【具体实施方式】
[0036]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0037]本实用新型提供了一种检测电容安装正确与否的方法，如图1和图2所示，包括以下步骤:
[0038]S1、通过相机采集已装配电容的电路板的图像；
[0039]S2、将所采集图像进行预处理，该预处理包括对图像的灰度化、直方图变换、二值化、膨胀腐蚀处理，如图2a?2d所示；
[0040]在步骤S2中，首先利用OpenCV的库函数cvCvtColor将图像灰度化，使之成为8位的灰度图像，减少需要处理的数据量。利用ImageStretchByHistogram直方图变换增强图像对比度，实现单通道图像增强，将图像灰度阈值拉伸到O?255。为方便检测算法对图像进行二值形态学变换和识别，进一步利用函数cvThreshold对单通道数组应用固定阈值操作，由灰度图像生成二值图像。最后利用cvErode和cvDi Iate腐蚀并膨胀二值图像，以在不改变物体形状的前提下，从宏观上平滑物体的轮廓。
[0041]S3、对预处理后的图像去除面积过小的噪点，通过霍夫圆变换找到电容，剔除无效圆，如图2e?2g所示；
[0042]在步骤S3中，利用cvFindContours函数遍历轮廓树，再用cvContourArea计算每个轮廓的面积，轮廓树中面积小于阈值的轮廓将被cvDrawContours函数涂抹去除，从而达到去噪点的目的，算法流程如图3所示。
[0043]在灰度化并直方图变换后的图像的搜索区域内利用OpenCV霍夫圆变换cvHoughCircles寻找电容内圈的裸露金属部分，如图4所示的电容内圈半径对应的圆。标准霍夫圆变换的原理是首先对图像进行canny边缘检测，再考虑边缘图像中的每一个非O像素可能存在于哪些圆上，然后进行遍历投票，拥有非O像素个数大于阈值的圆将被检测到。
[0044]搜索区域里所有通过霍夫圆变换检测到的圆中，有一个是待测电容，还可能存在其它需要剔除的形似的无效圆。电容的裸露金属部分经过适当阈值的二值化并反色处理后应呈黑色，若圆内白色杂斑较多则为无效圆。故利用圆的参数方程遍历圆内所有像素点，统计白色杂斑的个数，超过阈值则判断为无效圆，算法流程如图5所示。
[0045]S4、根据有效圆预设位置是否存在负极标记判断电容安装正确与否，如图2h所示。
[0046]在步骤S4中，如图6所示，已预先指定电容负极标记的位置，共8个位置可设置，电容的负极标记在方向5上。
[0047]在指定负极标记方向的正负45°区域内每隔10°统计半径上从电容内圈到外圈的黑色像素点个数，若这10个数据满足相应判据，则在指定方向有连续存在的负极标记，故判断电容安装正确，否则错误。这里挑选出10个方向中最多的黑色像素点个数n，将判据规定为:1O个数据中有至少3个大于20且大于n/2。算法流程如图7所示。
[0048]在本实用新型实施例中，由于采用了Intel公司的开源计算机视觉库OpenCV，优化了相关代码的编写，提高了代码的执行效率，并在灰度图像上进行图像处理，减少需要处理的数据量，故检测的速度快、实时性好。由于在检测过程中克服了噪点和无效圆的影响，并可对不同类型的电容进行针对性的参数设置，故检测精度高。
[0049]在进一步的实施过程中，为了使本实用新型的检测方法的适用范围广，在本实用新型实施例中，如图8所示，上述步骤S4之前还包括:S40、根据目标待检测电容预先设定具体的检测参数。在本实用新型的实际应用过程中，调整参数后可检测各类电路板。
[0050]本实用新型进一步提供了一种检测电容安装正确与否的装置，如图9所示，包括用于通过相机采集已装配电容的电路板的图像序列帧的图像获取单元I，以及图像处理单元2;所述图像处理单元2如图12所示，包括:
[0051]用于将所采集图像进行预处理，该预处理包括对图像的灰度化、直方图变换、二值化、膨胀腐蚀处理的图像预处理模块21，
[0052]用于对预处理后的图像去除面积过小的噪点，通过霍夫圆变换找到电容，剔除无效圆的电容定位模块22，
[0053]以及用于根据根据有效圆预设位置是否存在负极标记判断电容安装正确与否的判断模块23;其中，
[0054]所述图像获取单元1、图像预处理模块21、电容定位模块22以及判断模块23依次连接。
[0055]在本实用新型的实际应用过程中，所述图像获取单元I为高清数码相机，所述图像处理单元2为PC机的内部编码计算程序。在本实用新型实施例中，该装置与上述实施例中的检测电容安装正确与否的方法相对应，原理和有益效果均相同，在此不再赘述。
[0056]在进一步的实施过程中，为了使装置能够自动完成电容安装的检测，在本实用新型实施例中，如图10?13所示，所述通过拍照检测电容安装正确与否的装置还包括:用于传送电路板的流水线3，沿流水线3传送方向依次设置的红外传感器4及挡板5，以及根据电容安装、红外传感器感应情况控制流水线3和挡板5进行相应放行、阻滞操作的控制器单元6;其中，所述控制器单元6与图像获取单元1、流水线3、挡板5、红外传感器4分别信号连接。
[0057]在本实用新型实施例中，更具体的，所述控制器单元6包括:
[0058]放行阻滞控制模块61，用于在电容安装正确时或者错误安装电容的错误消除后控制流水线转动以及挡板的上升，或者用于在电容安装错误且错误未消除时保持流水线停转以及挡板下降；
[0059]红外信号处理模块62，用于根据所述红外传感器感应到的待测电路板的信号控制挡板下降；
[0060]以及PLC串口模块63，用于根据PLC串口发送的信号控制图像获取单元进行拍照操作;其中，
[0061]所述放行阻滞控制模块61分别与判断模块23、流水线3的驱动、挡板5的驱动信号连接;所述红外信号处理模块62分别与红外传感器4以及挡板5的驱动信号连接;所述PLC串口模块63与图像获取单元信号连接。
[0062]在本实用新型实施例的实际应用过程中，流水线3由传动带和电机组成，挡板5包括阻挡板和驱动阻挡板上下运动的电机，控制器单元6为PLC及其内部控制程序。如图12所示，当待检测电路板置于流水线3的传动带上后，在流水线3电机带动下延输出方向运动，当经过红外传感器4的正下方时，红外传感器4将感应到待检测电路板的信号发送给控制器单元6的红外信号处理模块62，红外信号处理模块62发出指令控制挡板5的电机下降，下降高度以恰好能阻挡待检测电路板继续运动为准，此时，待检测电路板被挡板5挡住后，挡板5上的感应装置感应到待检测电路板，并将感应到的信号发送给PLC串口模块63，PLC串口模块63再将信号转换为指令控制图像获取单元I，也就是数码高清照相机对待检测电路板进行拍照，数码高清照相机应当设置在该待检测电路板当前位置的正上方。图像获取单元I将获取的图片经过图像预处理模块21、电容定位模块22以及判断模块23依次处理后，判断模块23判断出当前待检测电路板上的电容安装是否正确，判断结果以生成指令的方式发送给放行阻滞控制模块61，阻滞控制模块61接收的指令为安装正确时，发送指令控制挡板5上的电机运动，将挡板5上升，并保持流水线3处于转动状态，此时，挡板5上升后，流水线3将检测安装正确的电路板往输出端输出，工作人员可以直接收集产品；如果阻滞控制模块61接收的指令为安装错误时，发送指令控制挡板5保持下降状态，并停止流水线3的工作，此时，工作人员可以将被挡板5阻挡的错误安装电路板取下，然后通过人工手段重启装置(等同于给阻滞控制模块61发送错误消除指令)，流水线3重新转动，挡板5上升，并重复上述检测过程。
[0063]在进一步的实施过程中，为了使装置能够对不同类型电容进行检测，在本实用新型实施例中，如图10?12所示，所述通过拍照检测电容安装正确与否的装置还包括显示单元7;所述图像处理单元2还包括用于根据目标待检测电容预先设定具体的检测参数的参数设置模块24;其中，所述参数设置模块24分别与判断模块23以及显示单元7信号连接。
[0064]在本实用新型实施例的实际应用过程中，显示单元7为家庭电脑常用的显示器，参数设置模块24为PC机内部编码计算程序，该参数设置模块24以界面生成的方式显示在显示单元7上，并且界面上有可以对电容所需要检测的相关参数进行设定的输入框，这些参数包括内圆圈大小、标记宽度大小和标记方向:内圈大小设置为25-50个像素，用于选择像素在此范围内的圆；标记宽度大小设置为8个像素，像素过大或者过小都不利于电容负极的定位;标记方向如图6所示，假如预设电容负极标记在5标记处，若定位得到的电容负极在5标记处则安装正确，否则错误。
[0065]在进一步的实施过程中，为了使装置能够更加智能化控制，在本实用新型实施例中，如图10?12所示，所述控制器单元6还包括用于在电容安装错误时在所述显示单元上生成错误是否消除的消除指令生成模块64;其中，所述消除指令生成模块64分别与放行阻滞控制模块61以及显示单元7信号连接。
[0066]在本实用新型实施例中，消除指令生成模块64以界面生成的方式显示在显示单元7上。
[0067]在本实用新型的实际应用过程中，放行阻滞控制模块61接收到判断模块23的错误安装判断结果后，发送指令控制挡板5保持下降状态，并停止流水线3的工作，此时，工作人员可以将被挡板5阻挡的错误安装电路板取下，然后在显示单元7上消除指令生成模块64生成的指令界面发送错误已经消除指令，在实际应用过程中，也就是通过鼠标点击指令生成模块64生成的指令界面上的错误消除的指令按钮后，流水线3重新转动，挡板5上升，并重复下一个待检测电路板的检测过程。
[0068]在进一步的实施过程中，为了便于对能够对装置的判断结果进行人工的复查以及对错误安装的电路板上的电容进行后续纠正安装，在本实用新型实施例中，图10?12所示，所述图像处理单元2还包括用于将电容安装错误的地方进行标记并显示在所述显示单元上的错误标记模块25;其中，所述错误标记模块25分别与判断模块23以及显示单元7信号连接。
[0069]在本实用新型实施例中，所述错误标记模块25为PC机内部编码计算程序。在本实用新型的实际应用过程中，判断模块23在发出待检测电路板错误安装指令并发送给错误标记模块25，错误标记模块25在待检测电路板的图像上错误安装的电容标记并在显示单元7上显示出来，标记可以为红圈。工作人员可以根据所标记的地方对待检测电路板的错误安装电容进行复核，另外，如果的确是错误安装，工作人员可以根据所标记的地方，对待检测电路板上相应处的电容进行重新安装，极大的提高了工作效率。
[0070]在进一步的实施过程中，为了在检测到错误安装电路板后能及时提醒工作人员，在本实用新型实施例中，所述通过拍照检测电容安装正确与否的装置还包括报警单元;其中，所述报警单元与所述判断模块23信号连接。
[0071]在本实用新型实施例中，报警单元包括报警模块和报警器，报警器可以为LED灯、蜂鸣报警器或者报警音等。报警模块分别与判断模块23和报警器连接。判断模块23在发出待检测电路板错误安装指令后，报警模块根据指令控制报警器工作。
[0072]在进一步的实施过程中，为了便于将装置内各相关部件稳固在一起，保证装置的整体完整性和实用性，在本实用新型实施例中，如图10?11所示，所述通过拍照检测电容安装正确与否的装置还包括夹具9;其中，所述流水线3设在夹具9内，所述红外传感器4、挡板5以及挡板5的驱动均固定在夹具9上。
[0073]在本实用新型实施例中，夹具9实际上可以为两块平行竖立的木板，流水线3置于两块木板之间，然后在两块木板之间且在一块木板上安装红外传感器4和挡板5的电机驱动，而图片获取单元I则置于两块木板之上。在实际应用过程中，夹具9也可以为顶部、相对两侧开口且内部中空的壳体。此时，夹具9、图像处理单元2、图像获取单元I成为三个可以相对独立的装置，便于携带和市场推广。
[0074]相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型具有以下有益效果:
[0075](I)本实用新型的检测方法的适用范围广，调整参数后可检测各类电路板，且实时性好、检测精度高。
[0076](2)本实用新型的检测装置自动化程度高、操作简单、检测过程快速精确，降低了生产对人工的依赖程度，有利于降低生产成本、提高生产效率。
[0077]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种通过拍照检测电容安装正确与否的装置，其特征在于，包括用于通过相机采集已装配电容的电路板图像的图像获取单元，以及图像处理单元;所述图像处理单元包括: 用于将所采集图像进行预处理的图像预处理模块，该预处理模块用于对图像进行灰度化、直方图变换、二值化、膨胀腐蚀处理； 用于对预处理后的图像去除面积过小的噪点的电容定位模块，用于通过霍夫圆变换找到电容，剔除无效圆； 以及用于根据有效圆预设位置是否存在负极标记判断电容安装正确与否的判断模块； 所述图像获取单元、图像预处理模块、电容定位模块以及判断模块依次连接。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括:用于传送电路板的流水线，沿流水线传送方向依次设置的红外传感器及挡板，以及根据电容安装、红外传感器感应情况控制流水线和挡板进行相应放行、阻滞操作的控制器单元;其中，所述控制器单元与图像获取单元、流水线、挡板、红外传感器分别信号连接。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述通过拍照检测电容安装正确与否的装置还包括显示单元； 所述图像处理单元还包括用于根据目标待检测电容预先设定具体的检测参数的参数设置模块;其中，所述参数设置模块分别与判断模块以及显示单元信号连接。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述控制器单元包括: 放行阻滞控制模块，用于在电容安装正确时或者错误安装电容的错误消除后控制流水线转动以及挡板的上升，或者用于在电容安装错误且错误未消除时保持流水线停转以及挡板下降； 红外信号处理模块，用于根据所述红外传感器感应到的待测电路板的信号控制挡板下降； 以及PLC串口模块，用于根据PLC串口发送的信号控制图像获取单元进行拍照操作；其中， 所述放行阻滞控制模块分别与判断模块、流水线的驱动、挡板的驱动信号连接;所述红外信号处理模块分别与红外传感器以及挡板的驱动信号连接;所述PLC串口模块与图像获取单元信号连接。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述控制器单元还包括用于在电容安装错误时在所述显示单元上生成错误是否消除的消除指令生成模块;其中，所述消除指令生成模块分别与放行阻滞控制模块以及显示单元信号连接。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述图像处理单元还包括用于将电容安装错误的地方进行标记并显示在所述显示单元上的错误标记模块;其中，所述错误标记模块分别与判断模块以及显示单元信号连接。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元与判断模块信号连接。8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括夹具；其中，所述流水线设在夹具内，所述红外传感器、挡板以及挡板的驱动均固定在夹具上。
【文档编号】G06T7/00GK205486309SQ201620179690
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月9日
【发明人】周娟, 刘刚, 毛海港, 鲍宇, 陈映, 甄远伟, 贺鹏飞, 张艳群, 徐青源, 王超, 任国影, 戴经纬
【申请人】中国矿业大学