标识面识别系统和方法
【专利摘要】标识面识别系统和方法，包括CCD摄像模块，其特征在于，所述标识面识别系统可用于在传送轨道上动态传送的高低压开关的零件的标识面的识别；所述标识面识别系统包括在CCD摄像模块摄像范围内确定识别区域窗口的窗口设定模块，判定零件进入窗口设定模块的到位检测模块，对识别区域内图像进行高斯拉普拉斯边缘识别处理的图像处理模块和基于图像处理模块输出进行标识面识别的识别模块；所述识别区域窗口的长宽均小于需检测的零件标识面的长宽。可有效识别高低压开关零件，尤其是电触头、触点、双金和板件的正反面标识面识别的效率和准确性。
【专利说明】标识面识别系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高低压电器零件的正反面的标识面识别系统和方法，特别是涉及一种高低压开关零件，尤其是电触头、触点、双金和板件面的正反面的标识面识别系统和方法。
【背景技术】
[0002]目前现有的高低压开关中，如断路器、继电器中电磁脱扣和触头系统中的双金(双金属片)、磁轭、触头与触点、触点与接触板、镀层材料，焊接要求必选按照技术上规定的正反面、定位定置焊接，不同厂家通过不同形状、颜色区分正反面来进行焊接或装配。现有采用人肉眼识别零件的正反面、颜色、形状，出错率和不良率居高不下，质量一致性差，生产效率低。而目前采用机械触摸式检测、光电追色开关检测等装置检测，则存在安装调试难、检测精度不高、检测速度慢和检测不稳定的问题。因此目前急需一种准确率高、效率高的可自动识别高低压电磁脱扣和触头系统的触头和双金标识面识别系统、方法和装置。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种标识面识别系统和方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案:
[0005]一种标识面识别系统，包括CXD摄像模块，所述标识面识别系统可用于在传送轨道上动态传送的高低压开关的零件的标识面的识别；所述标识面识别系统包括在CCD摄像模块摄像范围内确定识别区域窗口的窗口设定模块，判定零件进入窗口设定模块的到位检测模块，对识别区域内图像进行高斯拉普拉斯边缘识别处理的图像处理模块和基于图像处理模块输出进行标识面识别的识别模块；所述识别区域窗口的长宽均小于需检测的零件标识面的长宽。
[0006]进一步，所述到位检测模块在图像处理模块输出的边缘分割图像的四边都检测到连续的与传送轨道背景色灰度值有异的灰度值时判定零件已进入识别区域窗口，所述传送轨道背景色灰度值是设定值或者是开始识别前基于CCD摄像模块和图像处理模块获得。
[0007]进一步，所述识别区域窗口的面积在零件的待检测面面积的80%_99%之间。
[0008]进一步，所述到位检测模块在图像处理模块输出的边缘分割图像大于1/2区域检测到都与传送轨道背景色灰度值有异的灰度值时判定零件已进入识别区域窗口，所述传送轨道背景色灰度值是设定值或者是开始识别前基于CCD摄像模块4和图像处理模块获得。
[0009]进一步，所述识别区域窗口前设有与其紧贴的到位识别窗口，到位识别窗口的面积小于识别区域窗口 ；所述到位检测模块基于图像处理模块输出的到位识别窗口的边缘分割图像进行到位识别，当到位识别窗口检测到与传送轨道背景色灰度值和零件本体灰度值有异的灰度值时判定检测到触头/双金的边缘，当偶数次检测到触头/双金的边缘时判定零件已进入识别区域窗口。
[0010]进一步，所述识别模块在图像处理模块输出的触头/双金的边缘分割图像上检测到大于或大于等于亮点阈值的像素点的总数即最大灰阶面积An;将最大灰阶面积An和边缘分割图像中像素点总数即图像总面积Rn的比值与标识面阈值进行大小比较可判定当前零件的上表面是否为标识面。
[0011 ] 进一步，在用最大灰阶面积An进行标识面判定前，先将最大灰阶面积An于跳变点阈值比较；当最大灰阶面积An小于设置的跳变点阈值时，将最大灰阶面积An边上2_15像素范围内的像素点的灰度值与低灰度阈值比较得到大于或大于等于低灰度阈值的像素点的总数即低灰度面积SL ;将低灰度面积SL与最大灰阶面积An相加得到新的最大灰阶面积An,将新的最大灰阶面积An用于标识面判定。
[0012]进一步，所述识别区域窗口个数大于I个，可实现重复检测。
[0013]进一步，所述标识面识别系统设有可输出标识面判定结果的通讯接口模块，所述通讯接口模块与识别控制模块连接。
[0014]本发明还提供了一种标识面识别方法，可用于在传送轨道上动态传送的高低压开关的零件的标识面的识别，包括以下步骤:
[0015]A:在CXD摄像模块的固定摄像区域内，对应传送零件的传送轨道区域内设置识别区域窗口，识别区域窗口的长宽均小于零件的待检测面的长宽；
[0016]B:判定零件进入识别区域窗口后通过CXD摄像模块得到零件上表面的待识别图像；
[0017]C:对识别区域窗口内的待识别图像进行高斯拉普拉斯算子图像边缘识别得到边缘分割图像；
[0018]D:将边缘分割图像内的每个像素点的灰度值与设定的亮点阈值比较得到大于或大于等于亮点阈值的像素点的总数为最大灰阶面积An ；
[0019]E:将最大灰阶面积An和边缘分割图像中像素点总数即图像总面积Rn的比值与标识面阈值进行大小比较可判定当前零件的上表面是否为标识面。
[0020]进一步，步骤D还包括以下步骤，当最大灰阶面积An小于设置的跳变点阈值时，将最大灰阶面积An边上2-15像素范围内的像素点的灰度值与低灰度阈值比较得到大于或大于等于低灰度阈值的像素点的总数即低灰度面积SL ;将低灰度面积SL与最大灰阶面积An相加得到新的最大灰阶面积An。
[0021]进一步，步骤B所述的判定零件进入识别区域窗口的方法是指当识别区域窗口四边都检测到连续的与传送轨道背景色灰度值有异的灰度值，所述传送轨道背景色灰度值是设定值或者是开始识别前由CCD摄像模块拍摄识别区域窗口获得。
[0022]进一步，步骤B所述的判定零件进入识别区域窗口的方法是在CXD摄像模块的固定摄像区域内，对应传送零件的传送轨道区域内，识别区域窗口前设有与识别区域窗口紧挨着的预识别窗口且比识别区域窗口小，预识别窗口用于对零件的边缘进行识别；当预识别窗口检测到与轨道背景色灰度值和零件本体灰度值有异的灰度值时判定预识别窗口检测到零件的边缘，当预识别窗口检测到第偶数个零件的边缘时，则判定零件已进入识别区域窗口。
[0023]本发明提供了一种能自动准确识别高低压开关零件触点/双金标识面的装置、标识面识别系统和方法，可有效识别高低压开关零件，尤其是电触头、触点、双金和板件的正反面标识面识别的效率和准确性。本发明的触点/双金标识面的装置、标识面识别系统和方法可实现触点/双金标识面的动态识别，识别过程与传送过程同步进行，不需要触点/双金进行定点识别。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明触点/双金标识面的识别装置的结构示意图
[0025]图2是本发明标识面识别系统的结构框图
[0026]图3是本发明触点/双金标识面的识别装置的使用显示图
[0027]图4是大白色长方块银点式触点反面原始图
[0028]图5是大白色长方块银点式触点反面高斯滤波图
[0029]图6是大白色长方块银点式触点反面拉普拉斯二值化图
【具体实施方式】
[0030]以下结合附图1至6给出的实施例，进一步说明本发明的触点/双金标识面的识别装置、标识面识别系统和方法【具体实施方式】。
[0031]如图1所示，本发明的触点/双金标识面的识别装置包括对触点/双金进行排序的振盘7、支架2、PLC控制器和基于图像识别触点/双金标识面的标识面识别系统。所述标识面识别系统包括为标识面识别系统传送图像的CXD摄像模块4 (Charge-coupledDevice,电荷耦合元件)，所述支架2上装有CXD摄像模块4，CXD摄像模块4下方安装伞型聚光灯3，振盘7传送触点/双金的传送轨道位于CCD摄像模块4下方。所述标识面识别系统与PLC控制器连接，所述PLC控制器与用于去除上表面为非标识面的触点/双金的排除部连接，当标识面识别系统识别结果为非标识面时则给PLC控制器发送剔除控制信号，PLC控制器控制排除部将当前检测的触点/双金。这里所说的标识面是相对的，当需要识别传送轨道上触点/双金的上表面是否为正面时，则标识面即表示触点/双金的正面；当需要识别传送轨道上触点/双金的上表面是否为反面时，则标识面即表示触点/双金的反面。
[0032]如图2所示，所述标识面识别系统还包括在CXD摄像模块4摄像范围内确定识别区域窗口的窗口设定模块，判定触点/双金进入窗口设定模块的到位检测模块，对识别区域内图像进行高斯拉普拉斯边缘识别处理的图像处理模块，基于图像处理模块输出进行标识面识别的识别控制模块；所述的窗口设定模块、到位检测模块、图像处理模块与识别控制模块连接。所述标识面识别系统还包括与外部通讯，可输出标识面判定结果的通讯接口模块，用于显示识别情况和输入的输入和显示模块，通讯接口模块和输入和显示模块与识别控制模块连接。在识别开始前，通过窗口设定模块在CCD摄像模块的固定摄像区域内，对应传送触点/双金的传送轨道区域内设置第一识别窗口，第一识别窗口的长宽均小于触点/双金的待检测面的长宽。在识别开始前还应根据需要设置其它相应的参数，设置参数包括用于进行识别的阈值等，后续逐步说明。识别开始后，到位检测模块判定触点/双金进入第一识别窗口后标识面识别系统通过CXD摄像模块得到触点/双金上表面的待识别图像；图像处理模块对第一识别窗口内的待识别图像进行高斯拉普拉斯算子图像边缘识别得到边缘分割图像；识别控制模块将边缘分割图像内的每个像素点的灰度值与设定的亮点阈值比较得到大于或大于等于亮点阈值的像素点的总数为最大灰阶面积An，将最大灰阶面积An和边缘分割图像中像素点总数即图像总面积Rn的比值与标识面阈值进行大小比较可判定当前触点/双金的上表面是否为标识面。
[0033]本发明的触点/双金标识面的识别装置可实现触点/双金标识面的动态识别，识别过程与传送过程同步进行，不需要触点/双金进行定点的拍摄识别，大大提供了识别效率，有效的提高的加工生产效率。
[0034]图3是触点/双金标识面的识别装置的触摸屏上的使用显示图，图3中上半部分为CCD摄像模块4拍摄区域，下半部分为标识面识别系统设置和控制区。在CCD摄像模块4拍摄区域内可见振盘7的传送轨道，在传送轨道上可同时设有三个识别区域窗口，即第一识别窗口 8、第二识别窗口 9、第三识别窗口 10，可基于一个C⑶摄像模块4，一个标识面识别系统同时实现触点/双金标识面的识别和复检，通过复检可进一步防止由于各种异常事故导致上表面为非标识面的触点/双金未被从传送轨道上剔除。
[0035]在振盘7的传送轨道上、与三个识别区域窗口 8、9、10对应的位置上设有可将触点/双金吹落到振盘中的三个吹气孔，即第一吹气孔1、第二吹气孔5、第三吹气孔6，所述排除部包括吹气孔1、5、6，当在对应的识别区域窗口 8、9、10检测到上表面为非标识面的触点/双金时，标识面识别系统给PLC控制器发送剔除控制信号，PLC控制器控制对应的吹气孔吹气，将触点/双金吹落到振盘中重新选择排序正反面。当一个上表面为非标识面的触点/双金在第一吹气孔I处未被剔除时，可在第二吹气孔5或第三吹气孔6处再次进行剔除。所述排除部还可以不采用吹气孔的方式，而采用可吸取触点/双金进行翻转的电磁阀机械手。所述排除部包括设置在振盘7的传送轨道旁的可吸取触点/双金进行翻转的电磁阀机械手和推进气缸，所述PLC控制器可控制推进气缸驱动电磁阀机械手吸取触点/双金并进行翻转。
[0036]当所述的排除部采用吹气方案时，三个识别区域窗口 8、9、10分别与三个吹气孔
1、5、6的位置关系与吹气孔的吹气延时具有关联，可在识别区域窗口设定后对相应的吹气延时时间进行调整设置。通过图3下半部分所示的标识面识别系统的设置和控制区可见标识面识别系统具有较多的设置功能。如可通过设置键13的框架长度和框架宽度按钮设置设置检测窗口三个识别区域窗口 8、9、10的长和宽，通常所述识别区域窗口的面积在触点/双金的待检测面面积的80%-99%之间，如98% ;可通过设置键14设置三个识别区域窗口 8、
9、10的定位精度；通过按键20的X轴偏移和Y轴偏移按键调整三个识别区域窗口 8、9、10的位置偏移，通过按键17的参数设置调整更多的参数。
[0037]本发明标识面识别系统的图像处理模块可对图像进行高斯拉普拉斯边缘识别，对图像进行平滑去噪和二值化处理，可有效滤除相关干扰，有效识别图像边缘。图像处理模块可基于软件实现也可采用专用的图像处理芯片。
[0038]物体的边缘是图像局部变化的重要特征，以不连续性的形式出现，通常用方向和幅度描述图像的边缘特性。一般来讲，沿边缘走向的像素变换平缓，而垂直于边缘走向的像素变化剧烈。基于边缘检测的基本思想是先检测图像中的边缘点，再按一定策略连接成轮廓，从而构成边缘图像。拉普拉斯算子为二阶差分，拉普拉斯算子是各向同性的微分算子。具有旋转不变性，从而满足不同走向的图像边界的锐化和检测的要求。用拉普拉斯算子检测边缘就是估算拉普拉斯算子的输出，找出它的零点位置，也就是检测到了图像的边缘位置。但是拉普拉斯算子在边缘处会产生一个陡峭的零交叉，其方向信息丢失，常产生双像素，对噪声有双倍加强作用，因此拉普拉斯算子很少直接用于边缘检测。图像边缘有大的灰度变化，所以图像的一阶偏导数在边缘处有局部最大值或最小值，则二阶偏导数在边缘处会通过零点(由正到负或由负到正)。
[0039]如果把基于高斯算子的高斯平滑滤波器和基于拉普拉斯算子的拉普拉斯锐化滤波器结合了起来，因为图像中包含噪声，平滑和积分可以滤掉这些噪声，消除噪声后再进行边缘检测(锐化和微分)，就会得到较好的效果。
[0040]高斯拉普拉斯图像边缘识别的公式如下所示:
[0041]
【权利要求】
1.一种标识面识别系统，包括CCD摄像模块，其特征在于，所述标识面识别系统可用于在传送轨道上动态传送的高低压开关的零件的标识面的识别；所述标识面识别系统包括在CCD摄像模块摄像范围内确定识别区域窗口的窗口设定模块，判定零件进入窗口设定模块的到位检测模块，对识别区域内图像进行高斯拉普拉斯边缘识别处理的图像处理模块和基于图像处理模块输出进行标识面识别的识别模块；所述识别区域窗口的长宽均小于需检测的零件标识面的长宽。
2.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述到位检测模块在图像处理模块输出的边缘分割图像的四边都检测到连续的与传送轨道背景色灰度值有异的灰度值时判定零件已进入识别区域窗口，所述传送轨道背景色灰度值是设定值或者是开始识别前基于CCD摄像模块和图像处理模块获得。
3.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述识别区域窗口的面积在零件的待检测面面积的80%-99%之间。
4.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述到位检测模块在图像处理模块输出的边缘分割图像大于1/2区域检测到都与传送轨道背景色灰度值有异的灰度值时判定零件已进入识别区域窗口，所述传送轨道背景色灰度值是设定值或者是开始识别前基于CXD摄像模块4和图像处理模块获得。
5.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述识别区域窗口前设有与其紧贴的到位识别窗口，到位识别窗口的面积小于识别区域窗口 ；所述到位检测模炔基于图像处理模块输出的到位识别窗口的边缘分割图像进行到位识别，当到位识别窗口检测到与传送轨道背景色灰度值和零件本体灰度值有异的灰度值时判定检测到触头/双金的边缘，当偶数次检测到触头/双金的边缘时判定零件已进入识别区域窗口。
6.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述识别模块在图像处理模块输出的触头/双金的边缘分割图像上检测到大于或大于等于亮点阈值的像素点的总数即最大灰阶面积An ;将最大灰阶面积An和边缘分割图像中像素点总数即图像总面积Rn的比值与标识面阈值进行大小比较可判定当前零件的上表面是否为标识面。
7.根据权利要求6所述的标识面识别系统，其特征在于:在用最大灰阶面积An进行标识面判定前，先将最大灰阶面积An于跳变点阈值比较；当最大灰阶面积An小于设置的跳变点阈值时，将最大灰阶面积An边上2-15像素范围内的像素点的灰度值与低灰度阈值比较得到大于或大于等于低灰度阈值的像素点的总数即低灰度面积SL ;将低灰度面积SL与最大灰阶面积An相加得到新的最大灰阶面积An，将新的最大灰阶面积An用于标识面判定。
8.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述识别区域窗口个数大于I个，可实现重复检测。
9.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述标识面识别系统设有可输出标识面判定结果的通讯接口模块，所述通讯接口模块与识别控制模块连接。
10.根据权利要求1所述的标识面识别系统，其特征在于:所述图像处理模块进行图像处理包括: h(x, V) = V 2 ( f (x, y) * Cr(x, >p) )= f(,Jft J.) =( ψ y}
11.一种标识面识别方法，可用于在传送轨道上动态传送的高低压开关的零件的标识面的识别，其特征在于包括以下步骤: A:在CXD摄像模块的固定摄像区域内，对应传送零件的传送轨道区域内设置识别区域窗口，识别区域窗口的长宽均小于零件的待检测面的长宽； B:判定零件进入识别区域窗口后通过CXD摄像模块得到零件上表面的待识别图像； C:对识别区域窗口内的待识别图像进行高斯拉普拉斯算子图像边缘识别得到边缘分割图像； D:将边缘分割图像内的每个像素点的灰度值与设定的亮点阈值比较得到大于或大于等于亮点阈值的像素点的总数为最大灰阶面积An ； E:将最大灰阶面积An和边缘分割图像中像素点总数即图像总面积Rn的比值与标识面阈值进行大小比较可判定当前零件的上表面是否为标识面。
12.根据权利要求11所述的标识面识别方法，其特征在于: 步骤D还包括以下步骤，当最大灰阶面积An小于设置的跳变点阈值时，将最大灰阶面积An边上2-15像素范围内的像素点的灰度值与低灰度阈值比较得到大于或大于等于低灰度阈值的像素点的总数即低灰度面积SL ;将低灰度面积SL与最大灰阶面积An相加得到新的最大灰阶面积An。
13.根据权利要求11所述的标识面识别方法，其特征在于: 步骤B所述的判定零件进入识别区域窗口的方法是指当识别区域窗口四边都检测到连续的与传送轨道背景色灰度值有异的灰度值，所述传送轨道背景色灰度值是设定值或者是开始识别前由CCD摄像模块拍摄识别区域窗口获得。
14.根据权利要求11所述的标识面识别方法，其特征在于: 步骤B所述的判定零件进入识别区域窗口的方法是在CCD摄像模块的固定摄像区域内，对应传送零件的传送轨道区域内，识别区域窗口前设有与识别区域窗口紧挨着的预识别窗口且比识别区域窗口小，预识别窗口用于对零件的边缘进行识别；当预识别窗口检测到与轨道背景色灰度值和零件本体灰度值有异的灰度值时判定预识别窗口检测到零件的边缘，当预识别窗口 检测到第偶数个零件的边缘时，则判定零件已进入识别区域窗口。
【文档编号】G06K9/00GK103729630SQ201410015106
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】黄和平, 顾章平, 高玉保 申请人:浙江正泰电器股份有限公司