本发明专利技术涉及一种自适应标定的视觉在线检测装置和方法。本装置组件包括底座，支撑板，三角筋板，丝杠台，步进电机，电动旋转台，相机安装板以及工业相机等组件。该装置由两个步进电机实现相机沿Y、Z轴水平移动，由三个电动旋转台实现相机绕三个坐标轴的转动。通过上下、左右以及旋转等调节功能，可以很方便地调整工业相机的位姿，从而进行相机标定。标定完成后，自动进入物体的检测阶段，进行图像采集、图像预处理、图像分割、形态学处理等操作。图像检测测量完毕后，若待测物体的检测值的误差不在误差范围内，将重新开始标定。该自适应标定的视觉在线检测装置结构简单实用、操作方便，标定精度高，且稳定可靠。标定过程完全是全自动的，不需要人工的干预，消除了人工因素带来的干扰与误差。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自动化检测领域，具体地说是一种自适应标定的视觉在线检测装置和方法。
技术介绍
近年来，随着中国工业4.0战略的提出，工业自动化技术势必得到快速的发展。机器视觉技术是工业自动化技术的重要方向。机器视觉技术日趋成熟，在社会生产生活方面日益发挥其重要作用，如视觉监控，零件自动识别与测量，三维重建，地形匹配，医学影像处理等。可以说，相机是工业自动化的眼睛，而标定却关系着眼睛的精度与准确度。摄像机定标是大多数机器视觉应用必不可少的重要步骤，直接对后续的工作的精度产生重要影响。当今机器视觉界的研究热点之一就是研究各种方便实用、灵活和较高精度的相机标定系统。因此，研究出操作简单、快速方便的摄像机定标系统，对自动化产业具有极高的实用价值。目前，在视觉标定方面，基本都是离线状态的相机内参数标定，对于视觉检测系统来说，实现相机内参数的标定可以提高测量的准确性，但在线测量还涉及装置的姿态、位置等外参数标定调节，以保证测量系统的精确和安全工作，适应不同的应用场所。目前来说这种外参数及装置初始状态的调节标定都由人工来操作的，除了操作麻烦和需要熟练的工人来操作，标定结果往往无法避免人为因素带来的误差。因而，本专利技术提出一种可以适应不同应用场所，装置本身能够根据测量对象的特点具有姿态调整功能，可以自动的实现视觉系统内外参数的标定和在线测量。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于针对现有技术存在的不足，设计一种自适应标定的视觉在线检测装置和方法，让相机能自动进行位姿调整与标定过程，有效解决目前人工标定过程的复杂、容易出错等弊端，大大地提高了标定精度。同时，可省去额外人工标定所消耗的时间与人力。为达到上述目的，本专利技术的构思是：通过固定标定板，转动相机来进行相机标定。将相机的安装装置设计成自动调节装置，从而保证标定过程中相机姿态的自由调整。其主要设计功能如下：（1）相机固定：工业相机在系统运行时，微小的震动可能会对采集到的图像产生如抖动、拖影等干扰现象，这种干扰对图像质量有很大影响。工业相机在长时间震动的条件下运行，则相机固定的位置会产生偏移，影响最终的采集效果，而且会对相机产生一定的破坏。故此，需要一个稳固的机械结构将相机的位置相对固定。（2）装置位置调节：为了更加精准地采集图像，及时迅速地调整工业相机的位置，此检测装置还需具有上下、左右以及旋转等调节功能。（3）相机标定：通过改变相机的位姿，由张正友标定法，可以轻易地根据获得的多张图片数据求得相机的内参数，从而实现产品的在线标定。最后，当相机以及待测产品的位置不在改变时，根据产品的位置，可以求得相机的外参数。（4）在线检测及测量：通过摄像机、数据接口等采集图像至计算机，在计算机的图像处理模块实现产品表面质量的检测（如缺陷、字符等）、外形测量，并能将检测测量结果实时反馈给控制系统，控制系统根据结果对视觉系统进行自适应的标定和调节，以满足最佳的测量效果。根据上述专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案：一种自适应标定的视觉在线检测装置，包括底座、工业相机、工业计算机、传送带和待测物体，其特征在于：1）所述底座固定在地面，位于传送带旁，传送带上搁置待检测物体，底座上安装一个电动旋转台A；2)在所述电动旋转台A上竖直安装一个电机-丝杠装置A，其中丝杠A由步进电机A驱动，而丝杠A与一个电动旋转台B螺旋配合；3)在所述电动旋转台B上水平安装一个电机-丝杠装置B，其中丝杠B由步进电机B驱动，而丝杠B与一个电动旋转台C螺旋配合；4)所述工业相机通过相机安装板安装在所述电动旋转台C上；5)所述电动旋转台A、电动旋转台B、步进电机A、电动旋转台C和步进电机B均经一个控制器连接所述计算机。自适应标定的视觉在线检测方法，采用上述装置进行操作，具体步骤为：标定前，在传送带上放一块标定板；然后，由已设定的程序控制工业相机回到初始位置，即相机镜头朝向正下方；紧接着，开始相机的自动标定；由设定的标定程序控制工业相机沿Y轴、Z轴方向运动，以及分别绕X轴，Y轴，Z轴方向上的旋转运动来调整相机的姿态；通过已设定的程序对相机姿态的小范围内调整，可得到标定板的多张不同图片；然后，由已设定的标定程序处理照片得到相机的内参；标定完成后，计算机将自动进入检测程序界面，实现了标定与检测的一体化；完成图像采集、图像预处理、图像分割、形态学处理操作后，自动进行检测测量，若检测结果与标准样本参数不一致或者检测效果不好，那么将重新回到标定界面进行标定，从而实现了标定与检测之间的智能调整功能；标定完成后，又将重新回到检测界面进行工作。与现有技术相比，本专利技术具有如下突出的优点：本装置结构简单实用、操作方便，标定精度高，且稳定可靠。标定过程完全是全自动的，不需要人工的干预，消除了人工因素带来的干扰与误差，有效了提高标定精度。同时，即使是非专业人员，也能进行操作。附图说明图1为自适应标定的视觉在线检测装置图。图2为自适应标定的视觉在线检测装置的结构框图。图3为自适应标定的视觉在线检测方法的流程图。具体实施方式本专利技术的优选实施例结合附图详述如下：实施例一：参见图1，本自适应标定的视觉在线检测装置，包括底座（1）、工业相机（10）、工业计算机（15）、传送带（13）和待测物体（12），其特征在于：1)所述底座（1）固定在地面，位于传送带（13）旁，传送带（13）上搁置待检测物体（12），底座（1）上安装一个电动旋转台A（2）；2)在所述电动旋转台A（2）上竖直安装一个电机-丝杠装置A，其中丝杠A由步进电机A（5）驱动，而丝杠A与一个电动旋转台B（6）螺旋配合；3)在所述电动旋转台B（6）上水平安装一个电机-丝杠装置B，其中丝杠B由步进电机B（11）驱动，而丝杠B与一个电动旋转台C（8）螺旋配合；4)所述工业相机（10）通过相机安装板（9）安装在所述电动旋转台C（8）上；5)所述电动旋转台A（2）、电动旋转台B（6）、步进电机A（5）、电动旋转台C（8）和步进电机B（11）均经一个控制器（14）连接所述计算机（15）。实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：所述底座（1）与电动旋转台A（2）之间、电动旋转台A（2）与一个支撑板（3）之间通过螺钉连接；所述支撑板（3）与一个丝杠台A（4）之间通过螺栓连接。所述丝杠台A（4）与电动旋转台B（6）之间、电动旋转台B（6）与一个丝杠台B（7）之间、所述丝杠台B（7）与电动旋转台C（8）之间、电动旋转台C（8）与一个相机安装板（9）之间、所述相机安装板（9）与工业相机（10）之间通过螺钉连接；所述步进电机A（5）与步进电机B（11）均通过一个安装板与丝杠台（4、7）端部进行螺钉连接；步进电机A（5）、步进电机B（11）、电动旋转台A（2）、电动旋转台B（6）以及电动旋转台C（8）均通过RS232串口与控制器（14）连接，控制器（14）与计算机（15）也通过串口连接。通过3个电动旋转台（2、6、8）以及2个步进电机-丝杠装置，实现了工业相机（10）沿Y轴、Z轴方向上的自由移动，以及分别绕X轴、Y轴、Z轴旋转，从而使工业相机（10）拥有5个自由度。实施例三：参见图1和图2，本自适应标定的视觉在线检测系统由运输装置、检测装置、控制装置三部分组成。运输装置由传送带（13）与待测物体（12）组成，控制装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自适应标定的视觉在线检测装置，包括底座（1）、工业相机（10）、工业计算机（15）、传送带（13）和待测物体（12），其特征在于：1) 所述底座（1）固定在地面，位于传送带（13）旁，传送带（13）上搁置待检测物体（12），底座（1）上安装一个电动旋转台A（2）；2) 在所述电动旋转台A（2）上竖直安装一个电机‑丝杠装置A，其中丝杠A由步进电机A（5）驱动，而丝杠A与一个电动旋转台B（6）螺旋配合；3) 在所述电动旋转台B（6）上水平安装一个电机‑丝杠装置B，其中丝杠B由步进电机B（11）驱动，而丝杠B与一个电动旋转台C（8）螺旋配合；4) 所述工业相机（10）通过相机安装板（9）安装在所述电动旋转台C（8）上；5) 所述电动旋转台A（2）、电动旋转台B（6）、步进电机A（5）、电动旋转台C（8）和步进电机B（11）均经一个控制器（14）连接所述计算机（15）。
【技术特征摘要】
1.一种自适应标定的视觉在线检测装置，包括底座（1）、工业相机（10）、工业计算机（15）、传送带（13）和待测物体（12），其特征在于：1)所述底座（1）固定在地面，位于传送带（13）旁，传送带（13）上搁置待检测物体（12），底座（1）上安装一个电动旋转台A（2）；2)在所述电动旋转台A（2）上竖直安装一个电机-丝杠装置A，其中丝杠A由步进电机A（5）驱动，而丝杠A与一个电动旋转台B（6）螺旋配合；3)在所述电动旋转台B（6）上水平安装一个电机-丝杠装置B，其中丝杠B由步进电机B（11）驱动，而丝杠B与一个电动旋转台C（8）螺旋配合；4)所述工业相机（10）通过相机安装板（9）安装在所述电动旋转台C（8）上；5)所述电动旋转台A（2）、电动旋转台B（6）、步进电机A（5）、电动旋转台C（8）和步进电机B（11）均经一个控制器（14）连接所述计算机（15）。2.根据权利要求1所述的自适应标定的视觉在线检测装置，其特征在于：所述底座（1）与电动旋转台A（2）之间、电动旋转台A（2）与一个支撑板（3）之间通过螺钉连接；所述支撑板（3）与一个丝杠台A（4）之间通过螺栓连接，所述丝杠台A（4）与电动旋转台B（6）之间、电动旋转台B（6）与一个丝杠台B（7）之间、所述丝杠台B（7）与电动旋转台C（8）之间、电动旋转台C（8）与一个相机安装板（9）之间、所述相机安装板（9）与工业相机（10）之间通过螺钉连接；所述步进电机A（5）与步进电机B（11）均通过一个安装板与丝杠台（4、7）端部进行螺钉连接；步进电机A（5）、步进电机B（11）、电动旋转台A（2）、电动旋转台B（6）以及...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯震南，黄春晖，赵其杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。