基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统，该系统包括光学室系统（1）、传送带子系统（2）、电气安装箱系统（3），光学室系统包括图像采集系统、光学室风路子系统（6）、光学室气路子系统（7）、温度采集子系统（8）、灯杯抓取与工位转换系统（9）、光学室旋转盘子系统（10）。本发明专利技术采用机器视觉对灯杯进行图像采集与后续的算法分析处理，本发明专利技术玻璃灯杯在线检测系统适用于各种不同尺寸节能灯杯生产过程中的在线品质检验，检测精度高，价格相对于同类产品降低30%，系统主要可以检测功能包括尺寸检测、灯杯身外观缺陷、灯杯肩部缺陷等。检测时间小于1秒，检测正确率可达到95%以上，可以替代人工检测。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法
本专利技术属于机器视觉领域，特别涉及一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法。
技术介绍
机器视觉技术被广泛的应用到各个
玻璃灯杯为LED灯杯的一种，将机器视觉应用到玻璃灯杯在线检测领域，存在的技术问题主要包括两方面，一方面是有些机械视觉系统设备复杂而且价格昂贵，另外一方面有些机械视觉系统工作效率低下并且质量达不到要求。玻璃灯杯需要检测的技术指标包括尺寸检测、灯杯外观缺陷、灯杯肩部缺陷，国内目前还没有该产品的机器视觉检测设备，其他方法检测时间长，检测正确率较低，无法替代人工检测。
技术实现思路
本专利技术提供了一种结构设计合理、成本低廉、可以同时对玻璃灯杯尺寸、外观缺陷、肩部缺陷在线或离线检测的玻璃灯杯检测系统和方法。本专利技术提供的玻璃灯杯检测系统，包括光学室系统、传送带子系统、电气安装箱系统，其中光学室系统包括图像采集系统、光学室风路子系统、光学室气路子系统、温度采集子系统、灯杯抓取与工位转换系统、光学室旋转盘子系统；电气安装箱系统根据强弱电隔离的原则分别提供不同的机箱安装槽位来满足系统需求，该部分可以根据实际的需求预留扩展,包括声光报警子系统、系统电源池系统、主控子系统、中央监控子系统；主控子系统在本设备中主要指的是整个系统的中央控制CPU系统，可以是工业PC系统或嵌入式平台板，该主控子系统包括键盘以及LCD显示部分。该子系统可根据电磁隔离以及散热的需求，选择单独的机箱来安装并且机箱需要安装风扇。本子系统与本专利描述的多数子系统都有接口。嵌入式平台板包括DSP子系统、FPGA子系统、ARM子系统，FPGA子系统通过EMIF接口与ARM子系统互连，DSP子系统通过HPI接口与ARM子系统互连；所述嵌入式平台板还包括第一DDR2存储器、第二DDR2存储器、SRAM存储器，FPGA子系统与第一DDR2存储器和SRAM存储器互连；DSP子系统包括2片或2片以上DSP处理器、与FPGA互连的SRIO接口、两片DSP之间互连的SRIO接口、DDR2缓存控制器、EMAC控制模块、DMA直接内存存取模块，DDR2缓存控制器连接第二DDR2存储器，EMAC控制模块与千兆网PHY相连接，完成与工业相机的通讯。声光报警子系统主要实现整个系统的分级报警功能，本子系统提供的报警手段为三色灯加蜂鸣器进行声光报警。系统电源池系统主要用于采集系统中需要监控的各个子系统的各种状态信号。优选的是采用数字光电隔离采集板卡实现。本专利技术的温度采集子系统主要包括两个子系统：嵌入式平台板自带温度采集子系统、光学室温度采集子系统。使用嵌入式平台板时，两个子系统统一在一处；使用工业PC系统时，需要单独光学室温度采集系统。本专利技术优选的是采用PC板卡直接采集模拟信号来进行温度计算，或者采用单独的温度计算子模块然后通过特定的(232或者485)接口发送数字信号到PC系统。传送带子系统包括入料口灯杯传递子系统、出料口灯杯传递子系统，入料口灯杯传递子系统包括入料口光电传感器、入料口灯杯传递气缸子系统、入料口灯杯抓取机构，入料口灯杯抓取机构包括活动连接在一起的沿X轴运动的X轴直线滑台和沿Z轴运动的Z轴直线滑台，X轴直线滑台设置在Z轴直线滑台上方，机械手指安装在X轴直线滑台上。传送带子系统作为一个独立运行的子系统不需要主控子系统进行特定的控制，本子系统包括电机控制、电源处理等独立的单元。本子系统可以单独手动开关调节速度平稳运行。但主控子系统可以通过特定的信号来控制本子系统的电源的开关。该子系统的主要功能是对灯杯的传送，该传送带子系统的运转速度需要可调。并且需要实现机械设计的通道旁路功能，实现对未检测灯杯的直接输出。入料口灯杯传递气缸子系统主要实现的功能是对于入料口灯杯的阻拦，在正常场景下，该气缸处于关闭状态，所有灯杯都会在入口被阻塞直到被抓取到检测工位。但是在特定的场景下如设备调试、关机或者抓杯异常等场景下需要气缸打开旁路输出未检测灯杯。入料口灯杯传递气缸子系统对于气缸控制的方式是通过电磁阀的开闭实现对气路的通断推动气缸运行。传送带作为一个独立的系统主要用于灯杯进入本设备与传递出本设备。入料口光电传感器用来判断在设备入料口出有无灯杯。本专利技术的玻璃灯杯检测设备，图像采集系统包括光学室检测工位1图像采集系统、光学室检测工位2图像采集系统；光学室检测工位1图像采集系统采集玻璃灯杯的4个侧面和顶部图像，光学室检测工位2图像采集系统采集玻璃灯杯的颈部图像；光学室检测工位1图像采集系统包括4个侧面工业相机、1个顶部相机和一个背光源I组成；由于本系统的杯身与灯杯正面光源采用同一个背光源，所以该背光源的频闪控制需要根据实际的相机工作时间来进行控制。为了节省该工位时间,优选将相机侧面拍照时间和检测工位之间的传动系统相机的启动时间压缩在一起，这样可以节省50ms时间。光学室检测工位2图像采集系统实现对于杯脖部位的图像的获取，由于杯脖区域需要采集图像两幅，所以需要旋转台的协助来旋转灯杯获取所需要的图像，优选的是，本子系统并行两套，两套可以乒乓模式到光学室检测工位1获取灯杯。光学室旋转盘子系统包括旋转盘和设置在旋转盘上的若干个工位，旋转盘采用凸轮分割器完成若干工位的玻璃灯杯传递。本专利技术优选的入料口灯杯抓取机构为2个，可以分时乒乓抓取待测工位的玻璃灯杯。本专利技术还提供了一种玻璃灯杯检测方法，该方法依次按如下步骤进行系统总体控制流程：系统初始状态、系统上电自检、判断自检OK、机械手滑台系统配置、光源系统配置、相机系统参数配置、软件算法参数配置、入口灯杯判断、入口灯杯抓取、待测灯杯成像、算法处理、灯杯分类输出、统计报表；系统上电自检状态异常时，进入异常状态；软件算法参数配置后异常时，进入调试状态。本专利技术的玻璃灯杯检测方法，该系统上电自检依次包括：检测所有电源、采集温度传感器信号、打开FFU开关、光学系统配置与监测、网口接口识别、光源状态检测、OC报警、依次输出不同信号控制声光报警、人工反馈声光、自检结束；检测所有电源结果异常时，提示电源异常ID，进入系统异常状态；采集温度传感器信号结果数值大于设定时，提示温度异常，进入系统异常状态；网络接口识别时，提示相机异常，进入系统异常状态；报警时，提示光源系统异常复位光源，重新进入光源状态检测；人工反馈声光时，提示更换声光系统配件，重新进入依次输出不同信号控制声光报警步骤。本专利技术的系统灯杯检测包括：正常运行步骤、工位1成像步骤、工位2成像步骤、工位3执行步骤、工位4执行步骤；正常运行步骤包括正常运行状态、启动传送带、待检工位有灯杯、旋转盘转动工位到位、启动入料口气缸推动灯杯、气缸到位反馈OK、气缸回归原位、入料完成；工位1成像步骤包括工位1成像状态、入料口气缸到位、启动相机1拍照triger信号气缸返回、延迟20ms启动相机6拍照triger信号、延迟20ms启动相机4拍照triger信号、延迟20ms启动相机2拍照triger信号、延迟20ms启动相机3拍照triger信号、延迟20ms启动相机5拍照triger信号、图像传输完成、启动闭合工位1手指信号启动图像处理算法、手指闭合完成、旋转盘其他工位执行完成、启动旋转盘旋转、转盘到位；工位2成像步骤包括工位2成像状态、转盘到位、启动相机7拍照triger信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统，所述玻璃灯杯检测系统包括光学室系统(1)、传送带子系统(2)、电气安装箱系统(3)，其特征在于，所述光学室系统(1)包括图像采集系统、光学室风路子系统(6)、光学室气路子系统(7)、温度采集子系统(8)、灯杯抓取与工位转换系统(9)、光学室旋转盘子系统(10)，所述光学室旋转盘子系统(10)包括旋转盘(23)和设置在旋转盘上的若干个工位(24)，所述旋转盘(23)采用凸轮分割器完成若干工位(24)的玻璃灯杯传递；所述电气安装箱系统包括声光报警子系统(11)、系统电源池系统(12)、主控子系统(13)、中央监控子系统(14)；所述传送带子系统(2)包括入料口灯杯传递子系统(15)、出料口灯杯传递子系统(16)，所述入料口灯杯传递子系统(15)包括入料口光电传感器(17)、入料口灯杯传递气缸(18)、入料口灯杯抓取机构(19)，所述入料口灯杯抓取机构(19)包括活动连接在一起的沿X轴运动的X轴直线滑台(20)和沿Z轴运动的Z轴直线滑台(21)，所述X轴直线滑台(20)设置在Z轴直线滑台(21)上方，机械手指(22)安装在所述X轴直线滑台(20)上。

【技术特征摘要】
2014.01.21 CN 20141002858241.一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统，所述玻璃灯杯检测系统包括光学室系统(1)、传送带子系统(2)、电气安装箱系统(3)，其特征在于，所述光学室系统(1)包括图像采集系统、光学室风路子系统(6)、光学室气路子系统(7)、温度采集子系统(8)、灯杯抓取与工位转换系统(9)、光学室旋转盘子系统(10)，所述光学室旋转盘子系统(10)包括旋转盘(23)和设置在旋转盘上的若干个工位(24)，所述旋转盘(23)采用凸轮分割器完成若干工位(24)的玻璃灯杯传递；所述电气安装箱系统包括声光报警子系统(11)、系统电源池系统(12)、主控子系统(13)、中央监控子系统(14)；所述传送带子系统(2)包括入料口灯杯传递子系统(15)、出料口灯杯传递子系统(16)，所述入料口灯杯传递子系统(15)包括入料口光电传感器(17)、入料口灯杯传递气缸(18)、入料口灯杯抓取机构(19)，所述入料口灯杯抓取机构(19)包括活动连接在一起的沿X轴运动的X轴直线滑台(20)和沿Z轴运动的Z轴直线滑台(21)，所述X轴直线滑台(20)设置在Z轴直线滑台(21)上方，机械手指(22)安装在所述X轴直线滑台(20)上。2.如权利要求1所述玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述图像采集系统包括光学室检测工位1图像采集系统(4)、光学室检测工位2图像采集系统(5)；光学室检测工位1图像采集系统(4)采集所述玻璃灯杯的4个侧面和顶部图像，所述光学室检测工位2图像采集系统(5)采集所述玻璃灯杯的颈部图像；所述光学室检测工位1图像采集系统(4)包括4个侧面工业相机(36、37、38、39)、1个顶部相机(26)和一个背光源I(30)；所述光学室检测工位2图像采集系统(5)包括工业相机(28、29)、背光源II(34)。3.如权利要求2所述的玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述主控子系统包括中央控制CPU系统、键盘以及LCD显示、机箱。4.如权利要求2所述的玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述主控子系统包括嵌入式平台板、键盘以及LCD显示、机箱；所述嵌入式平台板包括DSP子系统、FPGA子系统、ARM子系统，所述FPGA子系统通过EMIF接口与ARM子系统互连，所述DSP子系统通过HPI接口与ARM子系统互连；所述嵌入式平台板还包括第一DDR2存储器、第二DDR2存储器、SRAM存储器，所述FPGA子系统与第一DDR2存储器和SRAM存储器互连；所述DSP子系统包括2片以上DSP处理器、与FPGA互连的SRIO接口、两片DSP之间互连的SRIO接口、DDR2缓存控制器、EMAC控制模块、DMA直接内存存取模块，所述DDR2缓存控制器连接第二DDR2存储器，所述EMAC控制模块与千兆网PHY相连接，完成与工业相机的通讯。5.如权利要求2所述的玻璃灯杯检测系统，其特征在于，所述侧面工业相机侧面拍照时间和检测工位之间的传动系统工业相机的启动时间压缩在一起。6.一种采用权利要求4的玻璃灯杯检测系统进行玻璃灯杯的检测方法，其特征在于，所述方法依次按如下步骤进行系统总体控制流程：系统初始状态、系统上电自检、判断自检OK、机械手滑台系统配置、光源系统配置、相机系统参数配置、软件算法参数配置、入口灯杯判断、入口灯杯抓取、待测灯杯成像、算法处理、灯杯分类输出、统计报表；所述系统上电自检状态异常时，进入异常状态；所述软件算法参数配置后异常时，进入调试状态。7.如权利要求6所述的玻璃灯杯检测方法，其特征在于，所述系统上电自检依次包括：检测所有电源、采集温度传感器信号、打开FFU开关、光学系统配置与监测、网口接口识别、光源状态检测、OC报警、依次输出不同信号控制声光报警、人工反馈声光、自检结束；所述检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗立刚，
申请(专利权)人：图灵视控北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11