批咀套装错装自动检测设备及其方法与流程

本发明涉及机器视觉技术领域，具体地说涉及一种基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备及其方法。

背景技术：

批咀是国内外电子行业普遍使用的一种电子工具，因功能不同，其规格种类也多种多样。为了适应多种应用的需要，批咀生产企业一般是将多种规格的批咀组合成不同类型的套装，以便向市场推出。

在将多种规格批咀组合成不同类型套装这个过程中，由于规格误判、操作失误等多种因素的影响，批咀套装中难免存在错装的现象。因此，批咀生产企业在出售批咀套装前，需要经过产品检验环节，判断批咀套装是否存在错装问题，若存在，需找出那些错装的批咀，以便及时纠错。

国内批咀生产企业的批咀套装产品检验环节，目前主要采用人工检测的方式。人工检测工作量大、检测效率低、人工成本高，检测精度受检测人员主观因素影响较大，且检测精度随着工作时间的加长呈不断下降趋势。产品检验环节的这种传统低效人工检测方式，与批咀的批量化高效生产非常不匹配，严重影响了国内批咀生产企业的发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备及其方法，利用机器视觉技术，通过非接触测量方式，实现批咀套装错装检测工序的自动化，降低人工成本、提高检测效率和精度，改善当前人工检测的落后方式。

为了实现本发明的目的，根据本发明的第一方面，提供了一种批咀套装错装自动检测设备，包括：批咀套装检测工作台、视觉信息采集部、视觉检测模块和显示终端；

所述批咀套装检测工作台包括批咀套装支撑平台和主体框架，所述主体框架安装在所述批咀套装支撑平台上方，所述批咀套装支撑平台用于支撑放置待检测的批咀套装，视觉信息采集部和显示终端安装在所述主体框架上；

所述视觉信息采集部以非接触方式获取待检测的批咀套装的实时图像；

所述视觉检测模块设置于批咀套装支撑平台内，用于对视觉信息采集部获取的待检测的批咀套装的实时图像，进行特征分析，并根据特征分析结果与预存的批咀套装的基准图像进行比较，以识别出待检测的批咀套装中是否存在错装的批咀；

所述显示终端，用于将待检测的批咀套装的错装检测结果直观地显示出来。

根据本发明的第二方面，提供了一种利用如上所述的设备进行批咀套装错装自动检测的方法，包括：

步骤1：高速线阵相机采集待检测的批咀套装的实时图像；

步骤2：将待检测的批咀套装实时图像与基准图像进行配准，实现实时图像与基准图像的空间对准；

步骤3：以配准好的实时图像与基准图像为基础，将配准好的实时图像与基准图像，进行对比分析，得到错装检测的结果；

步骤4：在显示终端上将错装检测的结果直观显示出来。

本发明的有益效果：本发明的基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备及其方法，以机器视觉与图像处理技术为基础，以非接触测量方式，实现批咀套装的自动错装检测。设备安装方便，操作简单，成本低廉，一次投入便可长期有效，不仅通过非接触测量方式自动识别批咀套装是否存在错装，而且可以在显示终端上直观形象地标示出存在错装的批咀，便于错装批咀的后续纠错处理。

附图说明

图1是本发明中基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备的框架结构图；

图2是本发明中基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备的整体轴测图；

图3是本发明中基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备的批咀套装支撑平台轴测图；

图4是本发明中基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备的主体框架轴测图；

图5是本发明中基于机器视觉的批咀套装错装自动检测方法的流程图。

附图中主要标号说明

1：批咀套装检测工作台；2：视觉信息采集部；3：视觉检测模块；

4：显示终端；

11：批咀套装支撑平台；12：主体框架；

111：基座；112：调整地脚；113：台面；114：定位治具；115：控制面板；

1151：设备控制开关；1152：相机控制开关；1153：原点复位开关；

1154：指示灯；

121：后支柱；122：前支柱；123：光源安装板；124：前横梁；125：后横梁；

21：高速线阵相机；22：照明装置；23：直线滑动机构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出的一种基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备及其方法，可广泛用于批咀套装的错装自动检测生产线。下面结合实例进行具体说明。

如图1所示，本发明的基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备，包括批咀套装检测工作台1、视觉信息采集部2、视觉检测模块3和显示终端4。

所述批咀套装检测工作台1包括批咀套装支撑平台和主体框架，所述主体框架安装在所述批咀套装支撑平台上方，所述批咀套装支撑平台用于支撑放置待检测的批咀套装，视觉信息采集部2和显示终端4安装在所述主体框架上；

所述视觉信息采集部2以非接触方式获取批咀套装的实时图像；

所述视觉检测模块3设置于批咀套装支撑平台内，用于对视觉信息采集部2获取的批咀套装实时图像，进行特征分析，并根据特征分析结果与预存的批咀套装的基准图像进行比较，以识别出批咀套装中是否存在错装的批咀；

所述显示终端4，用于将批咀套装的错装检测结果直观地显示出来。

图2、图3和图4示出了批咀套装检测工作台1的示意图。所述批咀套装检测工作台1，包括批咀套装支撑平台11和主体框架12。其中，批咀套装支撑平台11，包括基座111，调整地脚112，台面113，定位治具114和控制面板115。

其中，基座111通过调整地脚112安放于地面或其他水平面上，基座111具备一定的承重能力，是一个封闭的多面体，具有一定的长度、宽度和高度；台面113位于基座111上方，为一水平面；定位治具114安装在台面113上，用于将批咀套装进行定点安放；控制面板115安装在基座111的前侧，具体包括设备控制开关1151、相机控制开关1152、原点复位开关1153和指示灯1154；设备控制开关1151用于控制本发明基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备的启动和关闭；相机控制开关1152用于控制高速线阵相机21运动，当相机控制开关1152处于开启状态时，高速线阵相机21在上位机控制下沿直线滑动机构23运动，当控制开关1152处于关闭状态时，高速线阵相机21静止不动；原点复位开关1153用于控制高速线阵相机21复位至原点，当高速线阵相机21完成待检测批咀套装的成像后，高速线阵相机21会停止在直线滑动机构23的某个位置，当设备重新上电初始化或出现故障时，需要通过原点复位开关1153，将高速线阵相机21进行原点复位；指示灯1154用于显示设备控制开关1151、相机控制开关1152和原点复位开关1153这几个开关的开闭状态。

图4示出了批咀套装主体框架12的示意图，主体框架12与批咀套装支撑平台11的基座111左右两端相连接，包括后支柱121、前支柱122、光源安装板123、前横梁124和后横梁125，是视觉信息采集部2和显示终端4的主要承载机构。

视觉信息采集部2安装在批咀套装主体框架12上，包括高速线阵相机21、照明装置22和直线滑动机构23。

直线滑动机构23，主要用于支撑高速线阵相机21的水平方向直线滑动，安装在批咀套装主体框架12顶端的后横梁125上。

高速线阵相机21，镶嵌在直线滑动机构23上，在驱动电机的驱动下，沿着直线滑动机构23在水平面内匀速运动。高速线阵相机21的成像光轴垂直指向下方，与台面113的上表面垂直，用于获取下方区域的批咀套装图像。

照明装置22用于为高速线阵相机21对批咀套装成像提供照明，以便于高速线阵相机21获取清晰的批咀套装图像。照明装置22安装在批咀套装主体框架12的光源安装板123上，光源斜射到批咀套装所在区域，光源方向与水平面成一定的夹角。在该基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备开启后，照明装置22始终处于工作状态。

视觉检测模块3，安装在基座111内，主要用于视觉信息的存储、视觉信息的分析处理与批咀套装的错装检测。视觉检测模块3，既包括支撑视觉信息存储与计算的硬件单元，也包括运行于处理器上的专门用于批咀套装错装检测的视觉处理算法。

显示终端4，安装在批咀套装主体框架12的前横梁124上，用于显示批咀套装的错装检测结果。若批咀套装不存在错装问题，则显示终端4给出批咀套装完全正确的提示信息；若批咀套装存在错装，则显示终端4不仅给出批咀套装存在错装的提示信息，同时在图像上标示出错装的批咀。

本实施案例中，视觉检测模块3既可解决批咀套装中单个批咀存在错装的情况，也适用于批咀套装中同时有多个批咀错装的场合。显示终端4上可同时显示两方面的信息：一方面显示错装检测结果的文字信息，给出错装的批咀个数；另一方面则显示采集到的批咀套装图像，并在图像上用显著标志标示出错装的批咀。

如图5示出本发明中基于机器视觉的批咀套装错装自动检测方法的流程图。首先，确定待错装检测的批咀套装模式，对批咀套装基准信息进行预装订。开启基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备，将待检测的批咀套装安放于台面113上的定位治具114处，启动相机控制开关1152，触发高速线阵相机21沿着直线滑动机构23匀速运动，采集批咀套装的图像；图像采集工作完成后，将采集到的批咀套装图像送往视觉检测模块3，由视觉检测模块3对批咀套装图像进行分析处理，检测批咀套装中是否存在错装；最后，将错装检测结果显示在显示终端4上。具体实现如下：

步骤1：批咀套装先验信息预装订：首先，确定待错装检测的批咀套装模式，将该模式的批咀套装尺寸规格等参数预先装载到上位机中；在上位机的控制信号引导下，高速线阵相机21采集该模式的正确的批咀套装图像，将该模式的正确的批咀套装图像作为基准图像，装载到视觉检测模块3中。

为了提高错装检测的精度和效率，并能更精确地定位错装的批咀，本实施案例中，对基准图像进行人工标注，将每个批咀所在的区域信息，连同批咀套装的基准图像一起作为先验信息，预装订到视觉检测模块3中。

上位机主要用于发出控制信号，而视觉检测模块3包含用于计算的硬件单元，因此，本实施案例中，上位机无需单独配备，上位机的功能由视觉检测模块3的硬件单元来实现。

若待错装检测的批咀套装有多种模式，则每种模式都需要按照步骤1进行预装订。视觉检测模块3中，可以同时存有多种模式批咀套装的基准图像和批咀区域信息等先验信息，不同模式之间以一定方式进行区分即可。

基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备正式工作前，需确定一种待错装检测的批咀套装模式。

步骤2：批咀套装图像采集：开启基于机器视觉的批咀套装错装自动检测设备，将待检测的批咀套装安放于台面113上的定位治具114处；启动相机控制开关1152，触发高速线阵相机21在上位机的控制下沿着直线滑动机构23在水平面内匀速运动，在照明装置22的光源照射下，实时采集批咀套装的图像。

图像采集工作完成后，将采集到的批咀套装图像送往视觉模块3，以备后续处理。

启动原点复位开关1153，使得高速线阵相机21回到原点位置，为新批咀套装的错装检测作好准备。

步骤3：图像配准：将高速线阵相机21采集到的待错装检测的批咀套装实时图像与基准图像进行配准，实现实时图像与基准图像的空间对准。

本实施案例中，可采用基于方向梯度直方图((Histogram of Oriented Gradient，HOG)特征的图像配准方法，实现实时图像与基准图像的空间配准。基于HOG特征的图像配准方法为图像领域的经典方法，此处不再赘述。

步骤4：错装检测：以配准好的实时图像与基准图像为基础，将配准好的实时图像与基准图像，进行对比分析，检测实时图像中是否存在中与基准图像中不一致的批咀，也即，是否存在错装的批咀。若存在错装的批咀，则进一步给出错装批咀的信息。

本实施案例中，步骤1不仅预装订了批咀套装的基准图像，而且对基准图像中存在批咀的区域信息进行了人工标注。因此，在对配准好的实时图像与基准图像进行对比分析时，可以充分利用人工标注这一先验信息，直接对实时图像与基准图像存在批咀的对应区域，进行对照比较，分析是否存在变化，也即进行变化检测。

步骤5：检测结果显示：在显示终端上将错装检测的结果直观显示出来。若实时图像中的批咀与基准图像的批咀完全一致，则说明待检测的批咀套装完全正确，不存在错装问题，在显示终端给出批咀套装正确的信息提示。否则，在显示终端给出批咀套装存在错装的信息提示，并进一步在实时图像上，直观形象地标示出错装的批咀。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。