一种基于机器视觉的均匀物料计数方法和装置与流程

发明涉及机器视觉领域，特别涉及五金件、电子元器件、药片、种子等均匀物料的机器视觉计数方法和装置。

背景技术：

在制造业、电子、农业、医药、食品等行业，五金件、电子元器件、种子、药片等均匀物料需要准确计数。当前，计数的方法有两种：第一种是人工计数方法，由于长时间计数,容易导致人眼极度疲劳，严重影响了检测的效率和准确率，在要求快速准确计数的场合，其局限性更为突出。第二种是采用光电装备计数，该方法对于物料的计数条件苛刻，要求单个物料且有间隙的条件下才能准确计数，否则数据失准。可见，上述的两种的计数方法，无法满足高效、实时、精确的计数检测要求。

技术实现要素：

本发明目的是基于机器视觉的计数方法和装置，实现均匀物料的高速度、高精确性、高实时性的计数，以克服传统人工计数和光电设备计数的缺陷。

本发明提供了如下的技术方案：一种基于机器视觉的计数方法和装置，包括主计数方法和差补计数方法两个层次：设定计数目标为n1，设定一个接近计数的目标值n2（n2<n1），得到n3=n1-n2，计数的过程分为n1的主计数和n3的差补计数两个阶段。主计数方法，可实现绝大部分数量计数的高速度、高实时性要求，差补计数方法，可实现接近计数值时差补值的高准确性、高可靠性计数。

一种基于机器视觉的计数方法和装置，包括进料模块、频率可调振动模块、机器视觉计数模块、运动控制模块、出料模块、工控机，所述进料模块包括进料斗及挡料阀门，所述频率可调振动模块包括主计数的两级振动传送带和差补计数的振动传送带，所述机器视觉计数模块包括工业相机、光源及视觉软件，所述运动控制模块包括工控机、运动控制卡、驱动器以及电机，所述出料模块包括落料槽、收料杯及转盘。

作为优选，主计数时，运动控制模块启动，物料由进料斗通过打开的挡料阀门进入主计数的一级振动传送带，振动传送带将物料送入主计数的二级振动传送带，物料从二级传送带落入落料槽时，落料槽前方安装的工业相机在光源的配合下，实时获取物料图像，由机器视觉软件算法进行自动计数，达到设定的n2计数值时，运动控制模块停止运行主计数的两级传送带运动，挡料阀门关闭。

作为优选，差补计数时，运动控制模块启动，物料差补计数振动盘里经过出口进入落料槽时，机器视觉软件进行差补计数，达到设置的n3值时，运动控制模块停止差补计数振动盘运动。

作为优选，主计数的两级振动传送带控制器通过i/o口和运动控制卡连接，差补计数的振动盘通过i/o口和运动控制卡连接，振动的频率可在工控机运行的软件上进行设置，实现传送速度的调节。

作为优选，针对某种特定物料，软件数据库系统存取其产品名称、尺寸、频率、速度参数，下次计数时能调出参数进行计数。作为优选，工控机上运行的设置软件包括运动控制、机器视觉算法、用户权限管理、系统设置、数据库管理模块。

本发明的有益效果是：和现有技术相比，本发明提供的方法具有以下优点：

1、本发明和市面上某些采用机器视觉的计数方法和装置相比，采用了两级机器视觉计数方法，主计数方法实现了计数中绝大部分数量物料的高速度、高实时性要求，采用差补计数方法，避免仅仅采用主计数方法达到目标数目后，由于运动惯性导致物料下坠入落料槽的可能，差补计数方法保证了计数的高精度、高可靠性。

2、综合应用了高性能机器视觉算法和运动控制技术，实现了计数的高速、高精确性、高可靠性。通过设定振动频率，实现了振动机构对物料的合理排布，为机器视觉算法的精确识别奠定了基础；通过两级机器视觉算法，计数准确度100%高（直径2mm物料计数速度达10000/分钟，误差万分之五以内）。

3、适用面广，计数的种类多样，五金件如螺丝、垫片、螺母，电子元器件如电阻、电容、芯片、晶圆，医药行业的药片、药丸，农业中植物种子、坚果颗粒，可计数物料的尺寸范围从1mm至100mm，速度最高可达12000/分钟。

4、本发明能针对特定产品（如某规格药片、某规格垫片、某规格电阻等），优化好的传送速度能存取于软件数据库中，有利于提高计数效率。

5、基于机器视觉和运动控制高新技术，有效克服了传动的人工计数和光电设备计数的缺陷。

附图说明

附图1是本发明的两级计数原理图；

附图2是本发明的计数流程图；

附图3是本发明的装置立体图；

附图4是本发明的装置侧视图；

附图5是本发明的装置软件实时计数画面标识图。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明做具体说明。

如附图1所示，一种基于机器视觉的计数方法和装置，计数方法包括主计数方法和差补计数方法两个层次：设定计数目标为n1，设定一个接近n1的主计数值n2（n2<n1），得到n3=n1-n2（101），n3即为差补计数值。计数的过程分为n2的主计数（102）和n3的差补计数（103）两个阶段。两级计数方法都配套有专属的进料、振动机构：主计数配套有主计数进料斗和两级振动传送带（104），差补计数配套有差补计数振动盘和传送机构（105）。采用两级计数方法，是基于以下原因：由于考虑到高速度计数的需求，传送带的速度能达到较高速度，如果仅仅设定一个目标值，当目标值达到时即停止传送带运动，但有可能部分物料已经到达落料槽边缘，由于惯性，将下落到收料盘中，导致计数的实际值超过设定的目标值。采用两级计数方法和运动控制技术可避免上述问题：主计数部分实现绝大部分数量计数的高速度、高实时性要求（106），差补计数方法，将传送带速度放慢，能有效避免上述惯性问题导致的误差，实现总体数值的高准确性、高可靠性（107）。

两级计数具体流程如图2，工控机电脑启动，系统上电后，启动设备软件并登录（201）。针对具体物料，设定好计数具体值n1，设定好主计数值n2，差补计数值n3无需设定，软件自动计算为n3=n1-n2（202）。根据需要可在软件里设置速度、振动频率等参数，完毕后开始计数，软件启动运动控制模块和机器视觉模块，物料从主进料斗（203），通过阀门进入主计数第一级振动传送带（204），第一级振动传送带将物料进行排序（205），并送入主计数第二级振动传送带（206），物料在第二级振动传送带得到更好的排序，物料通过第二级振动传送带后，呈瀑布状往落料槽有序下坠（207），已经启动的工业相机和光源对物料进行实时拍摄和图像处理，根据相关算法进行自动计数（208）。当数值达到n2时（209），系统发出指令停止运动控制模块，主进料斗阀门关闭，同时主计数两级传送带停止运动（210）。此时，如有因惯性掉落的少量物料，可由机器视觉模块进行自动计数累加。差补计数启动，物料从差补振动盘进入（211），差补计数物料传送阀门打开（212），物料通过差补振动盘传送机构进行传送（213），工业相机和光源对物料进行实时拍摄和图像处理，根据相关算法进行自动计数（214），结果达到差补值n3（215），差补相关运动控制功能停止（216）。

本发明的装备立体示意图如图3所示，301为主计数进料斗，302为主计数一级振动传送带，303为主计数二级振动传送带，304为差补计数振动盘，305为差补计数物料出口，306为工业相机和光源安装区域，307为落料区和出口，308为工控机和装备软件。

本发明的装置侧视图如图4所示。

本发明的装置软件实时计数画面标识如图5所示，601为实时画面里已经计数的物料，软件算法对已经计数的物料进行了区域填充标识，602是实时画面里即将计数的物料。

下表为采用上述计数方法和装置测试的结果，可见，计数准确性、速度、可靠性高，计数物料类型多样。

以上所述为结合附图对本发明的实施做出说明，但是本发明并不限制于上述实施案例，对于本领域的技术人员而言，其可以对前述各实施案例、技术方案做相应修改，或者对其中的部件、软件模块做出等同替换。凡在本发明的原则之内，所做出的修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。