一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备制造技术

本发明专利技术公开一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备，包括便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、相机、红外热像仪、图像检测模块和蓄电池；便携式控制终端给控制板发出控制指令，并给相机和红外热像仪发送拍摄指令；控制板根据控制指令控制相机位姿调整装置的升降和角度调整；相机位姿调整装置根据控制板的控制指令带动相机和红外热像仪升降或调整倾斜角度；相机和红外热像仪根据便携式控制终端的指令拍摄待检测对象的图像并发送给图像检测模块；图像检测模块将待检测图像与模板图像对比，判断待检测图像是否与模板图像一致，实现对大型装备的视觉检测，本发明专利技术能够便捷有效地实现小批量大型复杂装备的视觉检测。

A Portable Visual Inspection Equipment for Small Batch and Large Equipment

The invention discloses a portable visual inspection device for small batch and large equipment, including a portable control terminal, a control board, a camera pose adjustment device, a camera, an infrared thermal imager, an image detection module and a storage battery; a portable control terminal issues control instructions to the control board and sends shooting instructions to the camera and the infrared thermal imager according to control instructions; The camera position and attitude adjustment device can adjust the elevation and angle of the camera; the camera position and attitude adjustment device can drive the camera and infrared thermal imager to elevate or adjust the tilt angle according to the control command of the control board; the camera and infrared thermal imager can take the image of the object to be detected according to the command of the portable control terminal and send it to the image detection module; the image detection module compares the image to be detected with the template image. The invention can judge whether the image to be detected is consistent with the template image and realize the visual detection of large equipment. The invention can conveniently and effectively realize the visual detection of small batch large and complex equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备
本专利技术属于工业视觉检测的
，具体涉及一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备。
技术介绍
在小批量大型复杂装备的生产装配过程中，装配和质检的过程大多数采用人工的手段，通过对比纸质工艺文件，对各个装配项目进行操作和质检，由于大型复杂装备检测项很多，采用人工的方式极易造成错检漏检，并且效率低下，是影响生产效率的重要问题，传统的计算机视觉检测方式依赖固定的场景和单一的目标，这种视觉检测方法通常适用于大批量的大型复杂设备的检测，出于成本和场地的考虑，不适用于小批量(100台以内)大型复杂装备(高度大于1米的设备)的检测。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备，能够便捷有效地实现小批量大型复杂装备的视觉检测。实现本专利技术的技术方案如下：一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备，包括便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、相机、红外热像仪、图像检测模块和蓄电池；便携式控制终端用于给控制板发出控制指令，并给相机和红外热像仪发送拍摄指令；控制板根据便携式控制终端的控制指令控制相机位姿调整装置的升降和角度调整；相机位姿调整装置根据控制板的控制指令带动相机和红外热像仪升降或调整倾斜角度；相机和红外热像仪根据便携式控制终端的指令拍摄待检测对象的图像，并将图像发送给图像检测模块；图像检测模块用于将待检测对象的图像与模板图像对比，利用特征提取和特征描述算法进行图像匹配，判断待检测图像是否与模板图像一致，实现对大型装备的视觉检测；蓄电池用于给便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、红外热像仪和图像检测模块供电。进一步地，所述设备还包括补光灯，所述补光灯用于在照明不充足的情况下，提供补充照明。进一步地，所述相机位姿调整装置包括升降杆和云台。进一步地，所述特征提取算法为fast特征检测算法，所述特征描述算法为BRIEF算法。有益效果：1、本专利技术结合图像采集需求，通过对相机位姿调整装置的控制实现对相机拍照位置姿态的定位，实现准确的图像采集。2、本专利技术通过特征提取和特征描述算法实现对小批量大型装备的非接触式自动检测和装配准确性判别。附图说明图1为本专利技术检测设备结构示意图。图2为本专利技术相机位姿调整装置结构示意图。图3为本专利技术云台结构示意图。图4为本专利技术特征提取算法示意图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备，如图1所示，包括便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、相机、红外热像仪、图像检测模块和蓄电池；便携式控制终端用于给控制板发出控制指令，并给相机和红外热像仪发送拍摄指令；控制板根据便携式控制终端的控制指令控制相机位姿调整装置的升降和角度调整；相机位姿调整装置根据控制板的控制指令带动相机和红外热像仪升降或调整倾斜角度；相机位姿调整装置包括升降杆和二自由度云台，升降杆控制相机和红外热像仪的升降，云台控制相机和红外热像仪的角度倾斜。相机和红外热像仪根据便携式控制终端的指令拍摄待检测对象的图像，并将图像发送给图像检测模块；相机和红外热像仪能够对小批量大型装备进行全覆盖式扫描采集图像，对装备上不同分布的零部件、器件进行检测，并且能够针对零部件、器件的空间布局具有多角度拍照的功能。图像检测模块用于将待检测对象的图像与模板图像对比，利用特征提取和特征描述算法进行图像匹配，判断待检测图像是否与模板图像一致；蓄电池用于给便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、相机、红外热像仪和图像检测模块供电。所述设备还包括补光灯，所述补光灯用于在照明不充足的情况下，提供补充照明。本实施例的硬件主要包括工具箱、升降杆、二自由度云台、补光灯、便携式控制终端和控制板等。工具箱可以在升降杆收缩的状态下，将所有的硬件设备进行存储，便于携带，升降杆为相机的空间定位提供条件，可以实现垂直方向与水平面上两个维度的控制，二自由度云台控制相机的水平、俯仰、偏航角度，相机主要进行图像采集，补光灯用来消除检测现场阴暗环境的影响。工具箱为所有硬件设备提供存放的控件，需要将折叠后的升降杆、相机、控制终端等设备进行存放，具有合理、安全的存放方式，便于携带，并可对设备起到一定的保护作用。升降杆主要为工业相机和红外相机的移动提供基础，使其可以在垂直及水平方向进行移动。如图2所示，本系统采用可折叠式的机械臂，非工作状态可以折叠入工作箱，工作启动后自动展开，上升至指定高度。可以进行不同自由度的移动，实现多角度拍摄。推杆行程：1200mm，能够检测800mm-2000mm的物体。如图3所示，云台系统是调节相机垂直和水平方向旋转的载体，通过PELCOD协议+波特率2400+485控制端可最大实现垂直智能旋转78度，水平智能旋转350度，云台水平移动速度可达7度/秒。主要实现红外相机对拍摄端的多角度拍摄。云台：水平范围0-350度，垂直范围0-70度。便携式控制终端是系统软件运行的载体，主要实现任务配置、硬件控制、图像分析与计算、结果输出等功能，需要较高的硬件配置。终端与硬件设备之间通过有线或无线的网络进行交互，主要实现控制指令传输、图像传输等操作。控制板是整套控制系统的控制核心，主要包括主控板和运动控制板卡和大容量电池及电源管理模块，主控板主要包括stm32f407单片机控制电路、网络模块(openwrt系统)电路、推杆控制电路、云台控制电路。为实现本设备的便携性，需要采用内嵌的电源系统实现供电，并可以保证系统在一定时间内的持续工作。本专利技术中的蓄电池采用可反复充电的锂离子电池组。此类型电池具有能量高，寿命长，额定电压高，能够承受高功率，重量轻等优点。设计过程中需要考虑机械臂、红外相机的供电需求，采用输出电压为24V的锂电池组供电，电池容量在20AH以上，在必要时并可实现串联使用。图像检测模块采用特征提取算法(fast特征检测算法)和特征描述算法(BRIEF算法)，将这两种算法结合来进行大型设备的视觉检测，能够满足精度要求并且具有很好的实时性。特征点检测算法的基本原理是设置灰度差阈值εd和邻域灰度差个数阈值t。检索图像每个像素灰度值，该像素值同其周围一圈中各个像素灰度值差别大于灰度差阈值的个数如下：其中I(x)为圆周上任意一点的灰度，I(p)为圆心的灰度。如果N大于给定阈值t，则认为该中心像素点为一个候选特征点。本专利技术选取半径为3的Bresenham圆，如图4所示，使用圆周长为16个像素点来判定其圆心像素P是否为角点。在像素点的相邻区域判断连续的12个像素点，若这些像素点均大于或者小于中心像素点并且相差大于特定阈值，则认为该中心像素点为一个候选特征点。本专利技术使用一种灰度质心的方法来解决该候选特征不具有方向的问题：其中，提取候选特征后，需要对其进行描述才能用于后续的匹配，特征描述算法(BRIEF算法)基于汉明距离的计算可以用异或操作然后计算二进制位数来实现的思路。在候选特征点的周围以一定模式选取N个点对，把这N个点对的比较结果组合起来作为描述子。图像中的小块区域(patch)可以通过对数量很少的点对进行灰度比较进行有效的区分。因此，对一个S*S的图像区域p定义一个τ测试如下：每一个τ测试即为按一定模式选取的一个点对的对结果。将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备，其特征在于，包括便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、相机、红外热像仪、图像检测模块和蓄电池；便携式控制终端用于给控制板发出控制指令，并给相机和红外热像仪发送拍摄指令；控制板根据便携式控制终端的控制指令控制相机位姿调整装置的升降和角度调整；相机位姿调整装置根据控制板的控制指令带动相机和红外热像仪升降或调整倾斜角度；相机和红外热像仪根据便携式控制终端的指令拍摄待检测对象的图像，并将图像发送给图像检测模块；图像检测模块用于将待检测对象的图像与模板图像对比，利用特征提取和特征描述算法进行图像匹配，判断待检测图像是否与模板图像一致，实现对大型装备的视觉检测；蓄电池用于给便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、红外热像仪和图像检测模块供电。

【技术特征摘要】
1.一种针对小批量大型装备的便携式视觉检测设备，其特征在于，包括便携式控制终端、控制板、相机位姿调整装置、相机、红外热像仪、图像检测模块和蓄电池；便携式控制终端用于给控制板发出控制指令，并给相机和红外热像仪发送拍摄指令；控制板根据便携式控制终端的控制指令控制相机位姿调整装置的升降和角度调整；相机位姿调整装置根据控制板的控制指令带动相机和红外热像仪升降或调整倾斜角度；相机和红外热像仪根据便携式控制终端的指令拍摄待检测对象的图像，并将图像发送给图像检测模块；图像检测模块用于将待检测对象的图像与模板图像对比，利用特征提取和特征描述算法进行图像匹配，判断待检...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜金岭，孙洁，白伟光，藏腾飞，
申请(专利权)人：北京航天测控技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11