一种基于机器视觉和BIT技术的智能化检测系统和方法与流程

本发明涉及智能化检测技术领域。更具体地，涉及一种基于机器视觉和bit技术的智能化检测系统和方法。

背景技术：

检测是电子产品集成后的第一道工序，并可为产品提供流水线式作业，确保高效性工作。目前，广泛采用的检测系统主要包括前期的信号链路检测等工序和后续的人工复检等过程，然后将各个过程中的数据采集到一起，完成检测过程。但是，各过程相互独立无法保证在后续检测过程中再次发生故障后的验证。

随着对产品质量的进一步要求，电子产品系列化、多样化的发展，检测系统的复杂度增大、消耗的人力也越来越多，传统的检测系统已不能满足需求，智能化检测系统应运而生。

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分cmos和ccd两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

bit(built-in-test)技术，也称机内测试技术或机内自检测技术，作为系统和设备故障检测、定位和隔离的一种手段，对于一些机载设备来说，是一种非常重要的自检方法，主要针对其系统故障，通过其自检的手段改善机载系统的测试性能或者提高设备的诊断能力。bit技术的核心目的是提高装备系统的可靠性、维修性和测试性,是近年来提高电子系统测试性、维修性的最有效果的技术之一。

与传统的故障诊断与监控技术不一样的是，在bit技术中包含了一种新的“测试性设计”，它所要考虑的问题是在系统设计的一开始就把该系统的测试性考虑在其中，然后再进行测试性设计；实现良好的测试性就是利用已经设计在被测单元中的具有自测试的硬件或软件来对被测件进行测试与分析，这就需要从被测系统的结构和层次方面考虑。通过这种设计可以实现各级故障的自动检测与隔离。

因此，需要提供一种可以将人工复检前所有工序集成到一起进行检测，并且在前序工序由可保证的机械工序制作并集成的前提下不进行人工复检测试的智能化检测系统和方法。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种基于机器视觉和bit技术的智能化检测系统，通过机器视觉和bit技术将人工复检前所有工序集成到一起进行检测，并且在前序工序由可保证的机械工序制作并集成的前提下实现不进行人工复检测。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于机器视觉和bit技术的智能化检测系统，该智能化检测系统包括计算机，该智能化检测系统还包括：

三维建模单元，用于对待测产品进行三维建模，包括cat扫描仪、第一a/d扫描模块和第一中央处理器，其中，cat扫描模块与第一a/d扫描模块连接，第一a/d扫描模块与第一中央处理器连接，第一中央处理器与计算机连接；

空间定位单元，用于对待测产品进行空间定位，包括工作定位检测器、云控制平台、运动执行机构、模块化机械臂、第二中央处理器、图像采集装置、第二a/d扫描模块和图像处理单元，其中工作定位检测器与运动执行机构及图像检测装置相连，云控制器与运动执行装置、模块化机械臂及图像采集装置相连，运行执行机构还与模块化机械臂和第二中央处理器相连，模块化机械臂还与图像采集装置相连，图像采集装置还与第二a/d扫描模块相连，第二a/d扫描模块还与图像处理单元相连，图像处理单元还与第二中央处理器相连，第二中央处理器还与计算机相连；及

产品检测单元，用于对待测产品进行检测，包括bit自激励响应电路、自激励接收模块、第三中央处理器和供电电源，其中bit自激励响应电路与模块化机械臂及自激励接收模块相连，自激励接收模块还与第三中央处理相连，供电电源与模块化机械臂和第三中央处理器相连，第三中央处理器还与计算机相连。

优选地，cat扫描仪用于对待测产品进行轴向断层扫描并记录待测产品的三维信息，三维信息包括三维结构图，三维结构图为模拟量；第一a/d扫描模块用于对模拟量进行采集并转化为数字量，第一中央处理器用于基于数字量建立三维模型结构图并将建立的三维模型结构图传输给计算机。

进一步优选地，空间定位单元还包括设置于模块化机械臂上的曝光系统、摄像机和照明系统。

进一步优选地，工作定位检测器用于探测待测产品是否运动到摄像系统的中心位置；云台控制器用于移动待测产品到摄像系统的探测范围内，并在摄像系统开始工作后对待测产品进行旋转操作；运动执行机构用于对工作定位检测器、模块化机械臂和摄像机系统的空间位置进行调整；模块化机械臂用于控制摄像机系统移动到待测产品的中心位置，及控制磁吸式接口移动到待测产品的供电端口；曝光系统用于增加摄像机的清晰度；摄像机用于对产品的外观进行逐帧的扫描；照明系统用于对待测产品进行光源补偿；图像采集装置用于控制摄像系统并接收拍摄的模拟信号和工作定位检测器的触发脉冲；第二a/d扫描模块用于将图像采集装置接收到的模拟信号转化为数字信号后并传输给图像处理单元；图像处理单元用于将接收到的数字信号转化为三维模型后传输给第二中央处理器，第二中央处理器用于从图像处理单元接收三维模型，从计算机接收三维模型结构图，并对三维模型和三维模型结构图进行对比，得到对比结果并将对比结果传输给计算机。

进一步优选地，bit激励响应电路用于当经过芯片并传输到bit自激励响应电路的电流后输出检测信号；自激励接收模块用于接收待测产品的自激励脉冲并传输给第三中央处理器；磁吸式结构用于连接电源与待测产品并传输电流；第三中央处理器用于控制供电电源的电流流出，及处理自激励模块接收的检测信号后传输给计算机。

进一步优选地，计算机用于接收第一中央处理器的三维模型结构图并传输给第二中央处理器，接收第二中央处理器的对比结果，根据对比结果判断是否进行产品检测，及接收第三中央处理器的检测结果。

本发明的另一个目的在于提供一种基于机器视觉和bit技术的智能化检测方法，该方法包括：

对待测产品进行三维建模，获得待测产品的三维模型结构图，包括：

基于cat扫描仪对待测产品进行轴向断层扫描，获得待测产品的三维信息，三维信息为模拟量且包括三维结构图；

对模拟量进行采集并将采集的模拟量转化为数字量；及基于数字量建立三维模型结构图并将建立的三维模型结构图传输给计算机；

对待测产品进行空间定位，获得待测产品的三维模型；

对三维模型结构图和三维模型进行对比并获得对比结果，并基于对比结果判断是否对待测产品进行检测；及

对待测产品进行检测。

优选地，对待测产品进行空间定位，获得待测产品的三维模型包括：

计算机将三维模型结构图传输给图像处理单元；

计算机发送指令控制运动执行机构开始传送待测产品；

计算机发送指令控制工作定位检测器开始检测上述待测产品的位置；

工作定位检测器探测到物体运动至摄像机视野中心位置时，计算机向运动执行机构发送指令控制运动执行机构停止传送待测产品，同时向图像采集装置发送指令控制图像采集装置对待测产品进行逐帧扫描，获得模拟信号；

图像采集装置通过第二a/d扫描模块将模拟信号转化为数字信号并将数字信号传输至图像处理单元；及

图像处理单元将数字信号转化为待测产品的三维模型。

进一步优选地，对三维模型结构图和三维模型进行对比并获得对比结果，并基于对比结果判断是否对待测产品进行检测包括：

对三维模型结构图和三维模型进行对比并获得对比结果；

判断对比结果属于容错范围内，则将判断结果经第二中央处理器发送至计算机，计算机判断对待测产品进行检测；

判断对比结果不属于容错范围内，则计算三维模型结构图和三维模型的误差值，第二中央处理器基于误差值调整运动执行机构的运动，重新获得待测产品的三维模型，对比重新获得的三维模型与三维模型，并基于新的对比结果判断是否对待测产品进行检测。

进一步优选地，对待测产品进行检测包括：

供电电源通过磁吸式接口对待测产品施加激励；

通过bit自激励响应电路对芯片进行自检功能检查，获得检测结果并将检测结果转化为自激励响应结果；

自激励接收模块接收自激励响应结果并将自激励响应结果传输至第三中央处理器；及

第三中央处理器基于自激励响应结果判断待检测产品的状态。

本发明的有益效果如下：

本发明的基于机器视觉和bit技术的智能化检测系统和方法中，在检测系统中增加了智能化检测机制，将现有的检测系统改进为能够减少人力成本且高效的智能化检测系统，从而满足人工成本减少的需求，日益增长的产品需求，智能化和检测一体式的生产线应用。另外，本发明智能化检测系统和方法具有很好的通用化应用，可借鉴设计思路批量推广使用。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出一种基于机器视觉和bit技术的智能化检测系统结构示意图。

图2示出一种bit自激励响应电路示意图。

图中，

1.被测产品2.cat扫描仪3.a/d扫描模块i4.中央处理器i5.工作定位检测器6.云台控制器7.运动执行机构8.模块化机械臂9.曝光系统10.摄像机11.照明系统12.中央处理器ⅱ13.计算机14.图像采集装置15.a/d扫描模块ⅱ16.图像处理单元17.bit自激励响应电路18.自激励接收模块19.磁吸式接口20.中央处理器ⅲ21.供电电源22.芯片i23.脉冲激励触发装置24.芯片ⅱ25.自激励芯片26.芯片n

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

如图1-2所示，一种基于机器视觉和bit技术的智能化检测系统，包括被测产品1、cat扫描2、a/d扫描模块i3、中央处理器i4、工作定位检测器5、云台控制器6、运动执行机构7、模块化机械臂8、曝光系统9、摄像机10、照明系统11、中央处理器ⅱ12、计算机13、图像采集装置14、a/d扫描模块ⅱ15、图像处理单元16、bit自激励响应电路17、自激励接收模块18、磁吸式接口19、中央处理器ⅲ20、供电电源21、芯片i22、脉冲激励触发装置23、芯片ⅱ24、自激励芯片25、芯片n26。

本发明中，cat扫描仪的功能是对产品进行轴向断层扫描并记录产品的三维结构图、结构尺寸等信息，a/d扫描模块i的功能是对模拟量进行采集并转化为数字量，中央处理器i的功能是对接收到的数字量进行三维模型结构图的建立并传输给计算机，工作定位检测器的功能是探测产品是否运动到摄像系统的中心位置，云台控制器的功能是移动产品到摄像系统的探测范围内，并在摄像系统开始工作后对产品进行旋转，运动执行机构的功能是对工作定位检测器、模块化机械臂和摄像系统空间位置的微调整，模块化机械臂的功能是在空间定位步骤上控制摄像系统移动到产品的中心位置，在产品检测步骤上控制磁吸式接口移动到产品的供电端口，曝光系统的功能是增加摄像的清晰度，摄像机的功能是对产品的外观进行一帧一帧的扫描，照明系统的功能是对产品进行光源补偿，曝光系统、摄像机和照明系统三者结合成摄像系统的功能是配合完成产品外形的结构化拍摄，图像采集装置的功能是控制摄像系统，接收拍摄的模拟视频信号和工作定位检测器的触发脉冲，a/d扫描模块ⅱ的功能是将图像采集装置接收到的模拟信号转化为数字信号后传输给图像处理单元，图像处理单元的功能是将接收到的数字信号转化为三维模型后传输给中央处理器ⅱ，中央处理器ⅱ的功能是从图像处理单元和计算机接收三维模型，并对两个三维模型进行图像处理、旋转分析、测量结果后将数据传输给计算机，bit自激励响应电路的功能是当电流传输到各芯片在经过电缆传输到自激励响应电路后向外部传输检测信号，自激励接收模块的功能是接收产品内传出的自激励脉冲后传输给中央处理器ⅲ，磁吸式接口的功能是连接电源和产品并传输电流，中央处理器ⅲ的功能是控制供电电源的电流输出，处理自激励模块接收的检测信号后传输给计算机，计算机的功能是接收中央处理器i的三维模型结构图并传输给中央处理器ⅱ，接收中央处理器ⅱ的测量结果，接收中央处理器ⅲ的检测结果。

本发明中，各装置的连接关系描述如下：cat扫描仪2与a/d扫描模块i3相连接，a/d扫描模块i4与中央处理器i5相连接，中央处理器i6与计算机13相连接，工作定位检测器5分别与图像采集装置14、运动执行机构7相连接，云台控制器6分别与运动执行机构7、图像采集装置14相连接，运动执行机构7分别与工作定位检测器5、云台控制器6、模块化机械臂8、中央处理器ⅱ12相连接，磁吸式接口19分别与被测产品1、模块化机械臂8相连接，供电电源21分别与模块化机械臂8、中央处理器ⅲ20，模块化机械臂8分别与曝光系统9、摄像机10、照明系统11、运动执行机构7、磁吸式接口19、供电电源21相连接，曝光系统9分别与模块化机械臂8、图像采集装置14相连接，摄像机10分别与模块化机械臂8、图像采集装置14相连接，照明系统11分别与模块化机械臂8、图像采集装置14相连接，图像采集装置14分别与工作定位检测器5、云台控制器6、曝光系统9、摄像机10、照明系统11、a/d扫描模块ⅱ15相连接，a/d扫描模块ⅱ15分别与图像采集装置14、图像处理单元16相连接，图像处理单元16分别与a/d扫描模块ⅱ15、中央处理器ⅱ12相连接，中央处理器ⅱ12分别与运动执行机构7、图像处理单元16、计算机13相连接，bit自激励响应电路17搭载在被测产品1内，自激励接受模块18与中央处理器ⅲ20相连接，中央处理器ⅲ20分别与自激励接受模块18、供电电源21、计算机13相连接，计算机13分别与中央处理器i4、ⅱ12、ⅲ20相连接，芯片i22与自激励芯片25相连接，芯片ⅱ24与自激励芯片25相连接，芯片n26与自激励芯片25相连接，自激励芯片25分别与芯片i22、芯片ⅱ24、芯片n26、脉冲激励触发装置23相连接，脉冲激励触发装置23与自激励芯片25相连接。

对应于上述基于机器视觉和bit技术的智能化检测系统，本发明还提供了一种基于机器视觉和bit技术的智能化检测方法。该智能化检测方法以计算机为核心，三个中央处理器为辅助控制核心，分为三个步骤开展：

一、三维建模，基于cat扫描仪内置的三维传感器系统对被测产品进行轴向断层扫描以获得被测产品的三维表示图，通过a/d扫描模块ι将模拟量转化为数字量传输给中央处理器i，在通过中央处理器ι接收到的数字量进行三维建模后传输给计算机保存。

二、空间定位，计算机在接收到三维建模的表示图后，将表示图传输给中央处理器ⅱ，中央处理器ⅱ在接收到表示图后，将表示图传输给图像处理单元并开始对运动执行机构发出指令，开始传送被测产品，同时给工作定位检测器发送指令开始检测产品位置，当工作定位检测器探测到物体已经运动至接近摄像机的视野中心，分别向运动执行机构发送停止传输命令，向图像采集装置发送开始采集命令，图像采集装置按预先设置好的程序或者延时向摄像机和照明系统发出间断式启动脉冲，摄像机和照明系统开始按照接收到的脉冲配合曝光系统开始逐帧扫描，同时，在运动执行机构接收到停止传输命令后，向云台控制器发送旋转指令，配合摄像机进行360°的扫描，云台控制器检测到自身旋转360°后，向运动执行机构、图像采集装置发出停止指令，图像采集装置通过a/d扫描模块ⅱ将接收到的模拟量转化为数字量传输给图像处理单元，图像处理单元将接收到的数字量转化为三维图像与cat扫描仪上扫描的三维建模模型进行对比，如果对比结果在容错范围内则反馈给中央处理器ⅱ，中央处理器ⅱ将结果传输给计算机，同步经过运动执行机构将模块化机械臂移动到接口电源附近，如果超出容错比，则对比长宽差、高度差，图像处理单元传输给中央处理器ⅱ误差值，中央处理器ⅱ传输给到运动执行机构运动比，运动执行机构在控制模块化机械臂移动到对应位置，再次进行上述操作，三次容错比皆超差，则向计算机传输错误指令。

三、产品检测，将磁吸式接口移动到接口电源附近，由于磁吸式的特性，当磁吸式接口在范围在4cm内可以自主需找电源接口，所以精确度可以保证，通过供电电源对被测产品施加激励，bit自激励响应电路为在每个芯片的最后一个引脚上加一条独立的检测线路，当检测电流经过芯片后，芯片被激活进行自检功能检查，当自检功能检查结束后，将结果传输到最后一个引脚上并通过检测线路传输到自激励芯片，将自激励芯片的最后一个引脚连接到脉冲激励触发装置，对外发出对应自激励响应结果，或者同类型可实现自激励响应的电路皆可，自激励接收模块接收到激励脉冲信号，将信号传输给中央处理器ⅲ，中央处理器ⅲ在对比接收到的脉冲信号后判断被测产品状态。

专业人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。