专利名称：机器视觉线阵测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业测试领域，更具体地涉及一种机器视觉线阵测试装置。
背景技术：
机器视觉系统是指通过机器视觉产品，即图像摄取装置，分CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)禾口 CCD (Charge—coupled Device, 电荷耦合元件)两种对图像进行采集，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根 据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别，进而根据判别的结果来 控制现场的设备动作。由于机器视觉系统可以提高生产率和自动化程度，以及机器视觉技 术自身的成熟和发展，越来越多基于机器视觉系统的测试方法被广泛的应用于工业测试领 域，如半导体行业、汽车制造行业、包装行业等。另外，机器视觉系统是一种集光、机、电等新技术于一体的产品，具有新技术含量 高、系统部件集成度高、系统结构复杂、智能化程度高的特点。因此，在研究开发的过程中， 对于这样一个复杂的系统来说，不可能直接将所有相关硬件组装立即加载到目标平台上， 而是将各相关硬件加载到一个简单的测试平台，在该平台上对该机器视觉系统进行测试检 查，如扫描速度测试，图像获取视野测试，颜色校正，光源入射角度的选择等等。通过在测试 平台上的调试和验证，得到相关的参数和信息从而对所述机器视觉系统进行改进及优化， 同时也测试该系统是否存在问题或缺陷，从而保证系统性能得到很好的发挥，且缩短开发 周期和成本。因此，各种机器视觉测试装置也随之应运而生，在实验测试过程中，只要能够通过 所述机器实现图像数据采集并取得一些相关的参数即可，根据这个需求，可以简单的按机 器的扫描方式来对机器视觉测试装置进行分类线阵数据采集测试平台和面阵数据采集测 试平台。目前，制造商在机器视觉线阵测试装置的研发设计过程中均倾向于注重在该被测 试机器获取图像后，其相关的处理控制系统对所获取图像的具体测试分析，以达到快速而 准确地获取测试分析结果的目的，从而加快机器的开发时间节约开发成本。但是此种测试 装置往往忽略了被测试机器获取图像的过程，从而使得在测试中按要求获取相关的全面的 图像过程变得繁琐而难以操作，例如，为获取不同角度图像需要操作者对被测机器进行相 应角度的调整，同样为获取不同光照角度下的图像需要调整相对固定的光源而调整被测机 器的位置，而在调整过程中很难控制所述被测机器与光源之间的距离不发生变化，故难以 保证所获取的图像信息符合规定的要求，从而给测试结果加入了不确定因素，难以真正确 保测试结果的准确性。因此，有必要提供一种改进的机器视觉线阵测试装置来克服上述缺陷，使该装置 能简单方便而多方位地获取到符合要求的图像信息，以确保测试结果准确可靠。
发明内容
本发明的目的是提供一种机器视觉线阵测试装置，该装置可多方位多角度调节被测机器与发光源的位置，可方便而快速地获取不同角度位置与不同光照角度的图像，测试 结果准确可靠。为实现上述目的，本发明提供一种机器视觉线阵测试装置，该装置包括支撑台、两 组第一导轨组件、第二导轨组件、光源组件、模拟物件及控制平台，两组所述第一导轨组件 固定于所述支撑台的两端，所述第二导轨组件与光源组件均枢接于两所述第一导轨组件之 间，一被测图像获取器装设于所述第二导轨组件上以获取相关被测图像信息，所述模拟物 件安装于所述支撑台上且位于两组所述第一导轨组件之间，所述光源组件为所述被测图像 获取器对所述模拟物件获取图像提供照明，所述控制平台装设于所述支撑台内且与所述被 测图像获取器电连接，以对所述被测图像获取器获取的图像信息分析处理获得测试参数。较佳地，所述第一导轨组件包括第一水平导轨、圆弧导轨及两竖直导轨，所述水平 导轨固定于所述支撑台上，两所述竖直导轨的一端均滑动地枢接于所述水平导轨上，所述 圆弧导轨的两端分别滑动地枢接于两所述竖直导轨的另一端。通过所述第一水平导轨、圆 弧导轨及两竖直导轨的相互配合作用，使分别枢接于所述第一导轨组件上的第二导轨组件 与光源组件在所述第一导轨组件上不仅可实现三维方向的位置移动，而且还可通过所述圆 弧导轨实现对角度的调整，从而可使安装于所述第二导轨上的所述被测图像获取器从不同 位置与角度获取图像信息，同时也可使所述光源组件调节到合适的位置与照射角度，以满 足测试过程对图像信息的相关要求。较佳地，所述第二导轨组件包括第二水平导轨与高度导轨，所述第二水平导轨的 两端分别枢接于两所述第一导轨组件的圆弧导轨上，所述高度导轨一端可滑动地枢接于所 述第二水平导轨上，且所述被测图像获取器装设于所述高度导轨上。所述第二水平导轨可 在所述圆弧导轨内滑动，从而同时调节整个所述第二导轨组件与被测图像获取器的高度、 水平及角度位置；所述高度导轨可在所述第二水平导轨上滑动，所述被测图像获取器可在 所述高度导轨上上下滑动，从而可进一步调节所述被测图像获取器的左右及高度位置以满 足不同图像对方位的要求，使所获取的图像信息符合对角度与光线的要求。较佳地，所述光源组件包括发光源与承载杆，所述发光源固定于所述承载杆上，所 述承载杆两端分别滑动地枢接于所述圆弧导轨上。从而所述承载杆可连同所述发光源在所 述圆弧导轨上滑动，以调节所述发光源的高度与角度位置，满足不同图像对光线角度的要 求，保证所获取的图像符合要求。较佳地，所述模拟物件为滚筒，且所述滚筒的顶端与所述圆弧导轨所在圆的圆心 处于同一直线上。这样设计，当所述承载杆带动所述发光源在所述圆弧导轨上滑动时，所述 光发源到所述滚筒顶端的距离(光源距离)将不会改变，但照射到所述滚筒顶端的光线的 角度发生了改变，从而所述被测图像获取器可在所述发光源照射高度相同而角度不同的情 况下获取不同的图像信息，以测试所述被测图像获取器所获取图像的质量。较佳地，所述机器视觉线阵测试装置还包括驱动机构，所述驱动机构包括电机与 编码器，所述电机的输出轴与所述滚筒的一端连接以驱动所述滚筒旋转，所述编码器与所 述被测图像获取器电连接以控制触发所述被测图像获取器工作。所述电机驱动所述滚筒旋 转，从而使所述被测图像获取器可在相同的高度与角度位置获取不同的图像，以对所述被 测图像获取器进行更全面的测试；所述编码器通过脉冲信号触发所述被测图像获取器获取 图像，从而使得所述被测图像获取器所获取的图像是按预先设定要求进行，以保证测试结
4果的准确性。较佳地，所述控制平台包括一变频器，所述变频器与所述电机电连接以控制所述 电机的运转速度。通过所述变频器控制所述电机的运转速度以控制所述滚筒的运转速度， 从而使所述滚筒的运转可按不同的测试要求而进行，使所述被测图像获取器所获取的图像 符合要求。较佳地，所述驱动机构还包括一同步带，所述同步带分别连接所述电机的输出轴
与滚筒的一端。较佳地，所述圆弧导轨的弧度为180度。从而使所述发光源与被测图像获取器可 处于180度的弧度范围内的任意角度位置，完全可满足被测图像获取器在测试过程中对其 取景方位与光线方位的要求，以使测试结果准确无误。较佳地，所述支撑台上设置有显示面板，所述显示面板与所述控制平台电连接。所 述显示面板可实时地显示所述视觉线阵测试装置的开关状态，以方便操作人员实时掌握了 解所述视觉线阵测试装置的运行状态。与现有技术相比，本发明机器视觉线阵测试装置，由于两组所述第一导轨组件固 定于所述支撑台的两端，所述第二导轨组件与光源组件均枢接于两所述第一导轨组件之 间，一被测图像获取器装设于所述第二导轨组件上，从而所述第二导轨组件与光源组件均 可在所述第一导轨组件上滑动以移动调整所述被测图像获取器与光源组件的方位角度位 置，使得所述被测图像获取器可对相同的模拟物件获取不同位置不同角度的图像信息，同 时所述被测图像获取器可在相同的位置角度处对同一模拟物件获取光源组件不同照射角 度的图像信息，从而可满足被测图像对方位角度及光照角度的要求，且所述被测图像获取 器所获取的图像全面且符合测试要求，因此提高了测试结果的准确性，而且整个装置简单， 易操作。通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明 的实施例。
图1为本发明机器视觉线阵测试装置的结构示意图。图2为图1所示第一导轨组件的示意图。图3为图1所示第二导轨组件的示意图。图4为图1所示模拟物件与驱动组件的结合示意图。
具体实施例方式现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如 上所述，本发明提供了一种结构简单、易操作的机器视觉线阵测试装置，该装置可多方位多 角度调节被测机器与发光源的位置，可方便而快速地获取不同角度位置与不同光照角度的 图像，测试结果准确可靠。请参考图1，图1为本发明机器视觉线阵测试装置的结构示意图。如图所示，所述 机器视觉线阵测试装置包括支撑台101、两组第一导轨组件110、第二导轨组件120、光源 组件130、模拟物件、驱动机构150及控制平台(图未示)。其中，两组所述第一导轨组件110固定于所述支撑台101的两端，所述第二导轨组件120与光源组件130均枢接于两所 述第一导轨组件110之间，且均可在两所述第一导轨组件110上滑动以移动调节所述第二 导轨组件120与光源组件130的三维位置与角度；被测图像获取器(图未示)装设于所述 第二导轨组件120上，以获取测试所需的图像信息；所述模拟物件安装于所述支撑台101 上且位于两组所述第一导轨组件110之间，从而为所述被测图像获取器提供获取图像的载 体；所述光源组件130为所述被测图像获取器对所述模拟物件140获取图像时提供照明，以 使获取的图像清晰明朗；所述控制平台装设于所述支撑台101内且与所述被测图像获取器 电连接，以对所述被测图像获取器获取的图像信息分析处理获得测试参数；所述驱动机构 150分别与所述控制平台、被测图像获取器及模拟物件连接，从而在所述控制平台的控制作 用下所述驱动机构150驱动所述被测图像获取器及模拟物件以按预先设定的要求获取图 像信息。结合参考图1与图2，所述第一导轨组件110固定安装于所述支撑台101上，且包 括第一水平导轨111，两竖直导轨112及圆弧导轨113，所述第一水平导轨111固定安装在 所述支撑台101上从而将整个所述第一导轨组件110固定于所述支撑台101上；两所述竖 直导轨112的一端均滑动地枢接于所述第一水平导轨111上，从而两所述竖直导轨112可 在所述第一水平导轨111上水平滑动以移动调节所述竖直导轨112的水平位置；所述圆弧 导轨113的两端分别滑动地枢接于两所述竖直导轨112的另一端，从而所述圆弧导轨113 可小范围地在所述竖直导轨112上上下滑动，且所述圆弧导轨113的弧度大小为180度；所 述圆弧导轨113上还装设有法兰114。结合参考图1与图3，所述第二导轨组件120枢接于两组所述第一导轨组件110 上。且所述第二导轨组件120包括第二水平导轨121、高度导轨122及承载框123 ；所述第 二水平导轨121通过法兰114而滑动枢接于所述圆弧导轨113上，所述第二水平导轨121可 在所述圆弧导轨113的180度弧度范围内滑动以调节整个所述第二导轨组件120的三维空 间位置同时也调节所述第二导轨组件120的角度位置，从而所述圆弧导轨113的180度弧 度可满足所述第二导轨组件120在使用过程中对所需调节角度的要求；所述高度导轨122 通过法兰124滑动地枢接于所述第二水平导轨121上，因此，所述高度导轨122可在所述第 二水平导轨121上左右滑动，进一步调节所述高度导轨122的水平位置；所述承载框123套 接于所述高度导轨122上，所述承载框123可在所述高度导轨122上上下滑动以调节其高 度位置，所述承载框123上还旋转装设有多个螺栓(图未示)，所述被测图像获取器容置于 所述承载框123内，且所述被测图像获取器与所述控制平台电连接，以获取测试所需图像 信息，可通过旋转所述螺栓再次对所述被测图像获取器的水平位置进行微调，以确保所述 被测图像获取器所获取的图像符合要求。结合参考图1与图4，所述光源组件130枢接于两所述第一导轨组件110的圆弧导 轨113上；具体地，所述光源组件130包括发光源131与承载杆132，所述发光源131固定 于所述承载杆132上，所述承载杆132的两端分别枢接于所述圆弧导轨113上，从而所述承 载杆132可带动所述发光源131在所述圆弧导轨113的180度弧度范围内滑动，以调节所 述发光源131的高度及角度位置，使所述发光源131发射的光相对所述模拟物件的距离与 角度符合相关要求。所述模拟物件为滚筒140，且所述滚筒140的顶端与所述圆弧导轨113 所在圆的圆心处于同一直线上，从而，当所述承载杆132带动所述发光源131在所述圆弧导轨113上滑动时，所述发光源131到所述滚筒140顶端的距离(光源距离)不会发生改变， 但所述发光源131照射到所述滚筒140顶端的光线的角度发生了改变，从而所述被测图像 获取器可在所述光源照射距离相同(照射亮度相同)而角度不同的情况下获取不同的图像 信息，以方便测试所述被测图像获取器所获取图像的质量。所述控制平台包括变频器、接头 转换器及采集卡，所述变频器与所述驱动机构150电连接；所述接头转换器分别与所述驱 动机构150及采集卡电连接，且所述采集卡还与所述被测图像获取器电连接。所述驱动机 构150固定安装于所述支撑台101上，且包括电机151、同步带152及编码器153 ；所述同 步带152分别连接所述滚筒140与所述电机151的输出轴，且所述电机151与所述变频器 电连接，所述变频器控制所述电机151输出轴的旋转速度，从而在所述变频器的控制作用 下，所述电机151通过所述同步带152驱动所述滚筒140按设定的速度旋转，所述滚筒140 的旋转可使所述被测图像获取器在光线与自身角度等条件相同的情况下获取不同的图像， 从而使测试结果更全面准确；所述编码器153分别通过所述控制平台的接头转换器及采集 卡与被测图像获取器电连接，在测试过程中，所述编码器153输出一定频率的脉冲信号，该 脉冲信号通过所述采集卡而传送至所述被测图像获取器，所述被测图像获取器接收到一个 脉冲信号则扫描获取图像一次，从而有效地控制了所述被测图像获取器获取图像的时间间 隔；所述被测图像获取器将通过扫描获取的图像信息经所述采集卡传送至所述控制台内存 中进行具体的测试分析处理，以得出测试结果。在上述脉冲信号的传送过程中，由于所述编 码器153的输出端口与所述采集卡的接收端口不相同，则通过所述接头转换器电连接所述 编码器153与采集卡，从而使所述编码器153与采集卡之间能顺利地进行信号传输。请再参考图1，所述支撑台101上还装设有分别与所述控制平台电连接的显示面 板160与多个控制按钮170，所述显示面板160可实时地显示所述视觉线阵测试装置的开 关状态，以方便操作人员实时掌握了解所述视觉线阵测试装置的运行状态；所述控制按钮 170不仅可使所述机器视觉线阵测试装置启动或停止工作，而且在测试不同的被测图像获 取器时可通过该控制按钮170给所述控制平台预设相关的参数，从而使所述机器视觉线阵 测试装置可测试不同型号不同类别的被测图像获取器。较佳地，在本发明的实施例中，所述控制平台还通过通信串口 102外连计算机(图 未示)，当所述控制平台的测试功能发生故障或测试速度不能满足要求时，可通过所述通信 串口 102将待测试的图像信息传送给外连的计算机进行具体的测试操作，以确保测试操作 过程顺利进行并获取准确的测试结果。另，在本发明的实施例中，所述控制平台上还设置有 其它信号输出端口 103，以外接其它器件，从而方便本发明机器视觉线阵测试装置的后续改 进开发。由上可知，本发明的机器视觉线阵测试装置在所述被测图像获取器在获取图像信 息之前可对所述被测图像获取器及发光源131进行多重调节，以使所述获得的图像信息全 面且符合要求，具体地首先可使所述竖直导轨112在所述第一水平导轨111上前后滑动， 从而可大幅度地调节所述发光源131、第二导轨组件120及被测图像获取器的水平位置 ’然 后，使所述承载杆132在所述圆弧导轨113上滑动，在较小范围内调节所述发光源131的角 度及高度位置直到滑动到所需位置；同时，所述第二水平导轨121也可在所述圆弧导轨113 上滑动，可再次调节所述第二导轨组件120与被测图像获取器的角度及高度位置，直到大 致符合要求；然后，所述高度导轨122带动所述被测图像获取器在所述第二水平导轨121上
7左右滑动，从而再次对所述被测图像获取器的水平位置进行调节；最后，单独调节所述被测 图像获取器的水平与高度位置，所述承载框123在所述高度导轨122上上下滑动，以将所述 被测图像获取器调整到测试过程所需的高度位置，同时，通过旋转所述承载框123的上螺 栓对所述被测图像获取器的水平位置进行最后的微调，直到调整到合适位置。通过上述多 重的调节操作，使所述被测图像获取器可全面地获取不同角度、不同位置与不同光照角度 的图像，从而使测试结果准确可靠。本发明机器视觉线阵测试装置对所述被测图像获取器所获取的图像的具体测试 过程与测试原理为本领域技术人员所熟知的公知常识，在此就不再详细说明。以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施 例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
一种机器视觉线阵测试装置，其特征在于，包括支撑台、两组第一导轨组件、第二导轨组件、光源组件、模拟物件及控制平台，两组所述第一导轨组件固定于所述支撑台的两端，所述第二导轨组件与光源组件均枢接于两所述第一导轨组件之间，一被测图像获取器装设于所述第二导轨组件上以获取相关被测图像信息，所述模拟物件安装于所述支撑台上且位于两组所述第一导轨组件之间，所述光源组件为所述被测图像获取器对所述模拟物件获取图像提供照明，所述控制平台装设于所述支撑台内且与所述被测图像获取器电连接，以对所述被测图像获取器获取的图像信息分析处理获得测试参数。
2.如权利要求1所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述第一导轨组件包括 第一水平导轨、圆弧导轨及两竖直导轨，所述水平导轨固定于所述支撑台上，两所述竖直导 轨的一端均滑动地枢接于所述水平导轨上，所述圆弧导轨的两端分别滑动地枢接于两所述 竖直导轨的另一端。
3.如权利要求2所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述第二导轨组件包括 第二水平导轨与高度导轨，所述第二水平导轨的两端分别枢接于两所述第一导轨组件的圆 弧导轨上，所述高度导轨一端可滑动地枢接于所述第二水平导轨上，且所述被测图像获取 器装设于所述高度导轨上。
4.如权利要求2所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述光源组件包括发光 源与承载杆，所述发光源固定于所述承载杆上，所述承载杆两端分别滑动地枢接于所述圆 弧导轨上。
5.如权利要求2所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述模拟物件为滚筒，且 所述滚筒的顶端与所述圆弧导轨所在圆的圆心处于同一直线上。
6.如权利要求5所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述 驱动机构包括电机与编码器，所述电机的输出轴与所述滚筒的一端连接以驱动所述滚筒旋 转，所述编码器与所述被测图像获取器电连接以控制触发所述被测图像获取器工作。
7.如权利要求6所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述控制平台包括一变 频器，所述变频器与所述电机电连接以控制所述电机的运转速度。
8.如权利要求6所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述驱动机构还包括一 同步带，所述同步带分别连接所述电机的输出轴与滚筒的一端。
9.如权利要求2所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述圆弧导轨的弧度为 180 度。
10.如权利要求1所述的机器视觉线阵测试装置，其特征在于，所述支撑台上设置有显 示面板，所述显示面板与所述控制平台电连接。
全文摘要
本发明公开了一种机器视觉线阵测试装置，该装置包括支撑台、两组第一导轨组件、第二导轨组件、光源组件、模拟物件及控制平台，两组第一导轨组件固定于支撑台的两端，第二导轨组件与光源组件均枢接于两第一导轨组件之间，一被测图像获取器装设于第二导轨组件上以获取相关被测图像信息，模拟物件安装于支撑台上且位于两组第一导轨组件之间，光源组件为被测图像获取器对模拟物件获取图像提供照明，控制平台装设于支撑台内且与被测图像获取器电连接，以对被测图像获取器获取的图像信息分析处理获得测试参数。本发明的机器视觉线阵测试装置，可多方位多角度调节被测机器与发光源的位置，可方便而快速地获取不同角度位置与不同光照角度的图像，测试结果准确可靠。
文档编号G01B11/00GK101881596SQ201010197208
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月9日 优先权日2010年6月9日
发明者张琼, 沈民奋, 石加彬 申请人:汕头大学