一种透明对象的全方位图像获取系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种透明对象的全方位图像获取系统和方法，透明对象的全方位图像获取系统包括机架、控制模块、透明对象传送机构、光源组和相机组；透明对象传送机构中集成有自旋驱动机构，控制模块用于开启或关闭光源组和相机组，控制模块还用于控制透明对象传送机构的运行；透明对象传送机构用于将透明对象传送到检测工位；所述的相机组包括设置在透明对象传送机构顶部的顶部相机和设置在透明对象传送机构侧部的侧部相机；顶部相机用于获取透明对象侧部的图像；侧部相机用于获取透明对象端部的图像。该透明对象的全方位图像获取系统能保障透明对象顺畅地进入检测工位，结构紧凑，且能获取透明对象端部和侧部的图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透明对象的全方位图像获取系统和方法。
技术介绍
透明对象为极为常用的对象，如矿泉水瓶，玻壳，玻璃柱，药瓶等，安瓿瓶，大输液瓶等，均被广泛应用。针对透明对象的检测一般采用图像检测方法，具体包括基于机器视觉检测透明对象尺寸是否合格以及是否存在外观缺陷等。透明对象常见的外观缺陷是气线、脏污斑点、端面裂纹等外观缺陷。另外，对透明对象进行图像检测，就需要保障透明对象能流水线式地送到检测工位上，而且为了检测透明对象外壁的图像，则需要能获取透明对象侧面的完整图像。目前，通常采用多个相机在不同侧面位置成像，但是方案复杂、成本高、占地空间要求大。另外，由于工业现场环境复杂，存在阴影和遮挡等多种干扰，对透明对象的成像造成很大影响。因此，为了对透明对象进行全方位的检测，如何设计光源照明系统以保证获取透明对象的高质量侧面图像和端部图像，这也是一个难点所在。因此，有必要设计一种全新的透明对象的全方位图像获取系统和方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种透明对象的全方位图像获取系统和方法，该透明对象的全方位图像获取系统能保障透明对象顺畅地进入检测工位，结构紧凑，且能获取透明对象端部和侧部的图像。专利技术的技术解决方案如下：一种透明对象的全方位图像获取系统，包括机架、控制模块、透明对象传送机构、光源组和相机组；所述的透明对象传送机构、光源组和相机组均设置在机架上；透明对象传送机构中集成有自旋驱动机构，控制模块用于开启或关闭光源组和相机组，控制模块还用于控制透明对象传送机构的运行；透明对象传送机构 用于将透明对象传送到检测工位；所述的相机组包括设置在透明对象传送机构顶部的顶部相机和设置在透明对象传送机构侧部的侧部相机；透明对象的长度方向与传送机构的传送方向垂直，顶部相机用于获取透明对象侧部的图像；侧部相机用于获取透明对象端部的图像；所述的光源组包括环形同轴光源、LED侧面背光源和LED底部背光源，环形同轴光源用于照亮位于检测工位的前端，为侧部相机提供前景光；LED侧面背光源位于检测工位的后端，为侧部相机提供背景光；LED底部背光源位于检测工位的底部，为顶部相机提供背光；在控制模块的控制下：(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的透明对象自旋，顶部相机获取该透明对象的多张侧面图像；(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象的端面暗图；(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象的端面亮图；透明对象每旋转360°/2N拍照一次，顶部相机总共获取2N张透明对象侧面图像，从而拍摄到整个透明对象的圆柱面对应的图像序列，实现360°全方位检测；侧部光源分时点亮，侧部相机分时获取N张端面亮图和N张端面暗图，通过多幅图像加强透明端面检测的可靠性，其中N的取值取决于单次可拍摄的侧面范围。机架还设置三棱反射镜，三棱反射镜位于侧部相机和环形同轴光源之间，侧部相机的光轴为竖直方向。其作用是，使得侧部相机可以竖直方向安装，使得整个设备更为紧凑。顶部相机采用双边远心镜头。透明对象传送机构为链式传送机构，链式传送机构包括链条、链条驱动轮、轮轴和传送辊；链条驱动轮通过轮轴安装在机架上；链条为2根，2根链条之间设置有多个所述的传送辊，传送辊的设置方向与链条的移动方向垂直，相邻的2个传送辊之间能容纳一个待传送的筒状或柱状物 品，链条驱动轮为至少两组；每组链条驱动轮为2个；2条链条张设在所述的链条驱动轮上，链条驱动轮驱动2根链条从而带动传送辊循环移动以传送筒状或柱状物品，张设是指张紧设置。链条驱动轮为4组，4组链条驱动轮支撑2根链条及传送辊形成呈方形循环的传送机构。机架上设置有2块相互平行的挡板，2块挡板均为竖直方向布置；挡板的延伸方向为筒状或柱状物品的传送方向；2块挡板位于链式传送机构的上方，2块挡板形成一个便于筒状或柱状物品向前传送的通道，为透明对象提供长度方向的限位，使得透明对象在传送时整齐行进，便于后续的图像检测的一致性。链式传送机构中还设有多根压条；压条设置在顶部的链条的上方，用于约束顶部的链条在传送时在水平方向上保持平直。所述的自旋驱动机构包括设置在每一个传送辊上的滚轮和用于驱动滚轮的带式驱动机构；所述的带式驱动机构包括支座、电机、传动皮带、主动带轮、从动带轮和滚轮驱动皮带；支座安装在机架上，或支座为机架的一部分；电机安装在支座或机架上；主动带轮和从动带轮通过转轴和轴承安装在机架或支座上；电机通过传动皮带驱动主动带轮旋转；主动带轮与从动带轮上张设有滚轮驱动皮带；滚轮驱动皮带与滚轮接触，电机旋转时，滚轮驱动皮带通过摩擦力带动滚轮旋转实现筒状或柱状物品的自旋。一种透明对象的全方位图像获取方法，采用前述的透明对象的全方位图像获取系统获取图像，包括以下步骤：步骤1：启动透明对象传送机构，将透明对象传送到检测工位；步骤2：获取图像：在控制模块的控制下：(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的透明对象自旋，顶部相机获取该透明对象的多张侧面图像；(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象 的端面暗图；(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象的端面亮图。透明对象每旋转360°/2N拍照一次，顶部相机总共获取2N张透明对象侧面图像，从而拍摄到整个透明对象的圆柱面对应的图像序列，实现360°全方位检测；侧部光源分时点亮，侧部相机分时获取N张端面亮图和N张端面暗图，通过多幅图像加强透明端面检测的可靠性，其中N的取值取决于单次可拍摄的侧面范围。控制模块为PLC。透明对象如矿泉水瓶，玻壳，玻璃柱，药瓶等，安瓿瓶，大输液瓶等。合适的光源照明方式对整个视觉检测系统都是重要的一环，光源不仅仅是照亮物体，更重要的作用是突出物体的相关特征，去除不相关特征的干扰，使物体中需要检测的部分与背景尽可能地产生明显区别，增强对比度。LED灯相比其他光源具有效率高、发热少、光源稳定等优点而广泛应用。由于透明对象是玻璃制品，透光性极强，因此顶部相机采用背光源透射照明的方式。侧部相机采用环形同轴光直接照明方式获取亮图像和背光源延时透射照明获取暗图像的相结合的方式检测。检测工位的光学照明系统如图3所示。检测工位的固定相机和光源装置是一个前后、左右、上下可调的多自由度的可调装置，方便获取高质量、高分辨率的产品图像。侧部相机采用竖直的安装方式能有效避免灰尘对镜头的污染，从而减少误判。光源控制器的选型：外部控制的通信方式有并口、串口、以太网。照明输出有3回路/28W容量、4回路/46W容量、8回路/95W容量三种类型供选择。调光值可设定256级。点灯控制有常时发光、ON/OFF发光、频闪发光等方式。光源控制器具有8个通道，能同时对两个独立通道的8个光源进行控制，可以根据需要随时调节光源的亮度和触发方式。链轮机构由凸轮分割器带动作步进输送，当透明对象行进到检测工位时，驱动机构带动透明对象匀速转动，由顶部相机镜头及底部背光源负责对透明对象圆柱面进行2N等分拍照检测，同时侧部相机镜头通过侧面三菱镜加环光，配合侧面背光源对透明对象颈部端面进行拍照检测。透明对象经前工序的处理后经对接下料道送入视觉检测设备入口。自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明对象的全方位图像获取系统，其特征在于，包括机架、控制模块、透明对象传送机构、光源组和相机组；所述的透明对象传送机构、光源组和相机组均设置在机架上；透明对象传送机构中集成有自旋驱动机构，控制模块用于开启或关闭光源组和相机组，控制模块还用于控制透明对象传送机构的运行；透明对象传送机构用于将透明对象传送到检测工位；所述的相机组包括设置在透明对象传送机构顶部的顶部相机和设置在透明对象传送机构侧部的侧部相机；透明对象的长度方向与传送机构的传送方向垂直，顶部相机用于获取透明对象侧部的图像；侧部相机用于获取透明对象端部的图像；所述的光源组包括环形同轴光源、LED侧部背光源和LED底部背光源，环形同轴光源用于照亮位于检测工位的前端，为侧部相机提供前景光；LED侧部背光源位于检测工位的后端，为侧部相机提供背景光；LED底部背光源位于检测工位的底部，为顶部相机提供背光；在控制模块的控制下：(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的透明对象自旋，顶部相机获取该透明对象的多张侧面图像；(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象的端面暗图；(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象的端面亮图。...

【技术特征摘要】
1.一种透明对象的全方位图像获取系统，其特征在于，包括机架、控制模块、透明对象传送机构、光源组和相机组；所述的透明对象传送机构、光源组和相机组均设置在机架上；透明对象传送机构中集成有自旋驱动机构，控制模块用于开启或关闭光源组和相机组，控制模块还用于控制透明对象传送机构的运行；透明对象传送机构用于将透明对象传送到检测工位；所述的相机组包括设置在透明对象传送机构顶部的顶部相机和设置在透明对象传送机构侧部的侧部相机；透明对象的长度方向与传送机构的传送方向垂直，顶部相机用于获取透明对象侧部的图像；侧部相机用于获取透明对象端部的图像；所述的光源组包括环形同轴光源、LED侧部背光源和LED底部背光源，环形同轴光源用于照亮位于检测工位的前端，为侧部相机提供前景光；LED侧部背光源位于检测工位的后端，为侧部相机提供背景光；LED底部背光源位于检测工位的底部，为顶部相机提供背光；在控制模块的控制下：(1)当只有LED底部背光源开启时，控制模块再通过自旋驱动机构驱动位于检测工位的透明对象自旋，顶部相机获取该透明对象的多张侧面图像；(2)当只有LED侧部背光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象的端面暗图；(3)当只有环形同轴光源开启时，侧部相机获取检测工位上透明对象的端面亮图。2.根据权利要求1所述的透明对象的全方位图像获取系统，其特征在于，机架还设置三棱反射镜，三棱反射镜位于侧部相机和环形同轴光源之间，侧部相机的光轴为竖直方向。3.根据权利要求1所述的透明对象的全方位图像获取系统，其特征在于，顶部相机采用双边远心镜头。4.根据权利要求1-3任一项所述的透明对象的全方位图像获取系统，其特征在于，透明对象传送机构为链式传送机构，链式传送机构包括链条(62)、链条驱动轮(61)、轮轴和传送辊(63)；链条驱动轮通过轮轴安装在机架上；链条为2根，2根链条之间设置有多个所述的传送辊，传送辊的设置方向与链条的移动方向垂直，相邻的2个传送辊之间能容纳一个待传送的筒状或柱状物品，链条驱动轮为至少两组；每组链条驱动轮为2个；2条链条张设在所述的链条驱动轮上，链条驱动轮驱动2根链条从而带动传送辊循环移动以传送筒状或柱状物品。5.根据权利要求4所述的透明对象的全方位图像获取系统，其特征在于，链条驱动轮为4组，4组链条驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：余洪山，朱江，劳永革，段峰，彭博，孙炜，王耀南，
申请(专利权)人：余洪山，
类型：发明
国别省市：湖南;43