一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法，该检测装置包括一个直角灯箱，其内部安装有光源，用于向检测位置均匀打光；三个参数相同的摄像头，分布在灯箱直角处和两条直角边中心，用于检测待铺设瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；三对激光测距仪，用于测量其所在位置至待铺设瓷砖的上表面的距离，以及其所在位置至地面的距离；一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。本发明专利技术可确保自动化铺设装置铺设瓷砖时瓷砖铺设位置的准确性，满足铺砖工艺需求。

A machine vision based device and method for detecting the laying position of ceramic tiles

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法
本专利技术涉及建筑测量
，特别是指一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法。
技术介绍
瓷砖作为一种极其常见而重要的建筑装饰材料，在国民经济中占有重要地位。建筑行业的地面铺砖一直是装修难题，需要耗费大量人力物力，效率也较低。虽然目前市面上，大负载搬运设备较为成熟，如六自由度机械臂，可以实现瓷砖的机械化搬运及铺设，但目前并没有专门的瓷砖位置检测设备。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置和方法，以解决目前缺少专门的瓷砖位置检测设备的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，所述基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置包括：一个灯箱，所述灯箱的内部安装有光源，用于向检测位置均匀打光；多个参数相同的摄像头，所述多个摄像头分别安装在所述灯箱的内部，用于检测待铺设瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；多对激光测距仪，在所述检测装置对待铺设瓷砖的铺设位置进行检测时，每对激光测距仪中的第一激光测距仪发出的激光照射到所述待铺设瓷砖的上表面，用于测量其所在位置至所述待铺设瓷砖的上表面的距离，第二激光测距仪发出的激光照射到地面或已铺瓷砖，用于测量其所在位置至地面或已铺瓷砖的距离，根据距离差检测是否达到铺设工艺标准；一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。其中，所述灯箱为直角型结构，其两条直角边相等。其中，所述灯箱采用半透明的塑料封住。其中，所述摄像头的数量为三个，三个摄像头分别安装在所述灯箱内部的三个角上，三个摄像头分布在所述灯箱的直角处和两条直角边的中心。其中，所述激光测距仪的数量为三对，一共六个，每对激光测距仪中的两个激光测距仪分别安装固定在所述灯箱的同一直角边的两侧。其中，所述每对激光测距仪中第一激光测距仪朝灯箱内侧，照射到待铺设瓷砖的上表面，第二激光测距仪朝灯箱外侧，照射到地面或已铺瓷砖表面。为解决上述技术问题，本专利技术还提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，所述基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法包括：抓取瓷砖时，调用第一摄像头，使用视觉处理方法得到待抓取瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得所述待抓取瓷砖出现在所述第一摄像头的正右下角；铺设瓷砖时，对待铺设瓷砖的欲铺设位置进行检测，根据所述待铺设瓷砖的欲铺设位置调用预设的摄像头，使用视觉处理方法得到所述待铺设瓷砖的边缘，控制抓取机构移动，使得所述待铺设瓷砖到达指定位置。其中，所述根据所述待铺设瓷砖的欲铺设位置调用预设的摄像头，包括：当欲铺设位置为第一行第一列时，调用第二摄像头和第三摄像头；当欲铺设位置为第一行第n列时，调用第二摄像头和第一摄像头；当欲铺设位置为第m行第一列时，调用第一摄像头和第三摄像头；当欲铺设位置为第m行第n列时，调用第二摄像头和第三摄像头；所述第一摄像头、第二摄像头、第三摄像头三者安装在直角灯箱内部；其中，所述第一摄像头位于等腰直角三角形的直角处，所述第二摄像头位于等腰直角三角形的左边直角边中心，所述第三摄像头位于等腰直角三角形的右边直角边中心。其中，所述第一摄像头和第二摄像头之间的镜头中心间距，以及所述第一摄像头与第三摄像头之间的镜头中心间距均等于待铺设瓷砖边长的一半。其中，所述视觉处理方法，包括：S101，采用自定义加权系数平均法将三通道彩图转换为单通道灰度图；S102，将得到的灰度图进行双边滤波；S103，将滤波之后的灰度图二值化；S104，将得到的二值图进行中值滤波；S105，将中值滤波之后的二值图使用区域生长法得到瓷砖的位置，去除非瓷砖位置的白色像素点；S106，将S105得到的二值图，使用Canny算子检测瓷砖边缘。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：1、本专利技术能够实现瓷砖铺设位置的精确检测，精测精度可达0.083mm；2、本专利技术利用工业控制计算机强大的处理能力，能够在图像分辨率为800×600时，检测并处理的帧率能达到10fps，满足实时检测的速度要求；3、本专利技术的灯箱的光线是均匀的，摄像头受外界光线影响小；4、本专利技术的检测装置是可拆卸的，便于携带和替换。附图说明图1为本专利技术的基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置的结构示意图；图2为本专利技术的基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置的仰视图；图3为本专利技术的检测方法中抓取瓷砖时，第一摄像头的视野示意图；其中，阴影部分代表瓷砖(以下摄像头视野示意图中阴影部分都代表瓷砖)；图4为本专利技术的检测方法中瓷砖放置前第一种检测情况的第二摄像头和第三摄像头的视野示意图；图5为本专利技术的检测方法中瓷砖放置前第二种检测情况的第二摄像头的视野示意图；图6为本专利技术的检测方法中瓷砖放置前第二种检测情况的第一摄像头的视野示意图；图7为本专利技术的检测方法中瓷砖放置前第三种检测情况的第三摄像头的视野示意图；图8为本专利技术的检测方法中瓷砖放置前第三种检测情况的第一摄像头的视野示意图；图9为本专利技术的检测方法中瓷砖放置前第四种检测情况的第二摄像头和第三摄像头的视野示意图；图10为本专利技术的检测方法中瓷砖放置前第四种检测情况的第一摄像头的视野示意图。附图标记说明：1、第一摄像头；2、第二摄像头；3、第三摄像头；4、第一对激光测距仪；5、第二对激光测距仪；6、第三对激光测距仪；7、灯箱安装固定支架。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。第一实施例请参阅图1和图2，为了让大型搬运设备自动化实现铺砖功能，本实施例提供一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置的检测装置，以方便进行高精度的瓷砖铺设位置的检测，如图1所示，该检测装置包括：一个灯箱，该灯箱为直角型结构，其两条直角边相等，灯箱的内部安装有光源，采用半透明的塑料封住，用于向检测位置均匀打光，是整个装置的框架；多个参数相同的摄像头，所述多个摄像头分别安装在所述灯箱的内部，是该装置的主要传感器，用于检测瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；具体地，本实施例中，采用KS5A00硬件500万像素摄像头，使用90°镜头，取图像分辨率为800×600，此时硬件视频帧率可达30fps；摄像头的数量为三个，三个摄像头分别安装在所述灯箱内部，分布在直角处和两条直角边的中心。其中，第一摄像头1位于等腰直角三角形的直角处，第二摄像头2位于等腰直角三角形的左边直角边中心，第三摄像头3位于等腰直角三角形的右边直角边中心，如图2所示。第一摄像头1和第二摄像头2之间的镜头中心间距，以及第一摄像头1与第三摄像头3之间的镜头中心间距均等于待铺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，包括：/n一个灯箱，所述灯箱的内部安装有光源，用于向检测位置均匀打光；/n多个参数相同的摄像头，所述多个摄像头分别安装在所述灯箱的内部，用于检测待铺设瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；/n多对激光测距仪，在所述检测装置对待铺设瓷砖的铺设位置进行检测时，每对激光测距仪中的第一激光测距仪发出的激光照射到所述待铺设瓷砖的上表面，用于测量其所在位置至所述待铺设瓷砖的上表面的距离，第二激光测距仪发出的激光照射到地面或已铺瓷砖，用于测量其所在位置至地面或已铺瓷砖的距离，根据距离差检测是否达到铺设工艺标准；/n一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，包括：
一个灯箱，所述灯箱的内部安装有光源，用于向检测位置均匀打光；
多个参数相同的摄像头，所述多个摄像头分别安装在所述灯箱的内部，用于检测待铺设瓷砖出现在相应摄像头视野中的相对位置；
多对激光测距仪，在所述检测装置对待铺设瓷砖的铺设位置进行检测时，每对激光测距仪中的第一激光测距仪发出的激光照射到所述待铺设瓷砖的上表面，用于测量其所在位置至所述待铺设瓷砖的上表面的距离，第二激光测距仪发出的激光照射到地面或已铺瓷砖，用于测量其所在位置至地面或已铺瓷砖的距离，根据距离差检测是否达到铺设工艺标准；
一台工业控制计算机，用于获取每一激光测距仪测量的距离值和每一摄像头采集的图像并对获取的距离值和图像进行处理，得到待铺设瓷砖位置信息。


2.如权利要求1所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述灯箱为直角型结构，其两条直角边相等。


3.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述灯箱采用半透明的塑料封住。


4.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述摄像头的数量为三个，三个摄像头分别安装在灯箱内部直角处和两条直角边中心。


5.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述激光测距仪的数量为三对，一共六个，每对激光测距仪中的两个激光测距仪分别装在灯箱的同一直角边两侧。


6.如权利要求2所述的基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测装置，其特征在于，所述每对激光测距仪中第一激光测距仪朝灯箱内侧，照射到待铺设瓷砖的上表面，第二激光测距仪朝灯箱外侧，照射到地面或已铺瓷砖表面。


7.一种基于机器视觉的瓷砖铺设位置检测方法，其特征在于，包括：
抓取瓷砖时，调用第一摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁大伟，胡耀清，爨朝阳，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11