视觉检测控制系统、分拣系统及方法、瞄准系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及视觉检测控制系统、分拣系统及方法、瞄准系统及方法，视觉检测控制系统包括图像采集单元、数据处理单元及运动控制单元，图像采集单元包括高速相机和光源，数据处理单元包括FPGA，高速相机通讯连接FPGA，FPGA采用并行化处理方式，集成有多种用于通讯的外部接口，高速相机采集的原始图像数据传输至FPGA，FPGA提取图像特征并对物体进行快速识别，然后发出相应的脉冲信号对运动控制单元进行控制。本发明专利技术的视觉检测控制系统可实现高速数据采集及数据处理，大大提高系统响应控制速度，可提高工作效率，应用范围广；分拣系统可在物品自由落体过程中实现快速分拣，大大提高分拣效率；瞄准系统可实现自动瞄准及跟踪。瞄准系统可实现自动瞄准及跟踪。瞄准系统可实现自动瞄准及跟踪。

【技术实现步骤摘要】
视觉检测控制系统、分拣系统及方法、瞄准系统及方法


[0001]本专利技术涉及视觉检测及控制
，特别是一种视觉检测控制系统、分拣系统及方法、瞄准系统及方法。

技术介绍

[0002]视觉检测系统是以工业相机代替人眼来完成识别、测量、定位等功能，能有效提高工业流水线的检测速度和精度，大大提高产量和质量，降低人工成本，同时可防止因为人眼疲劳而产生的误判，因而被广泛应用。但现有技术中基于视觉检测的控制系统，由于数据采集及数据处理速度慢而导致响应速度慢，无法实现快速响应控制，因而使得装置结构设计及产品功能大大受限，无法完成即时性作业，工作效率低。如应用于物品分拣系统时，由于无法实现快速响应，因而无法实现在物品自由落体过程中快速分拣，需要设计较长的物品滚道来配合系统的响应速度；用于瞄准系统时，即使目标物体出现在相机摄取的图像中，也无法快速响应实现自动瞄准。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种视觉检测控制系统、分拣系统及方法、瞄准系统及方法，视觉检测控制系统可实现高速数据采集及数据处理，大大提高系统响应控制速度，可提高工作效率，应用范围广；分拣系统可在物品自由落体过程中实现快速分拣，大大提高分拣效率；瞄准系统可实现自动瞄准及跟踪。
[0004]本专利技术采用如下技术方案：
[0005]视觉检测控制系统，包括有图像采集单元、数据处理单元及运动控制单元，图像采集单元包括高速相机和光源，数据处理单元包括FPGA，高速相机通讯连接FPGA，FPGA通过输出脉冲信号连接控制运动控制单元，FPGA采用并行化处理方式，并集成有多种用于通讯的外部接口，高速相机采集的原始图像数据传输至FPGA，FPGA用于提取图像特征并基于图像特征对物体进行快速识别，并发出相应的脉冲信号对运动控制单元进行控制。
[0006]进一步地，所述视觉检测控制系统还包括有CPU，CPU采用实时操作系统，高速相机通过CPU与FPGA连接，CPU与FPGA之间采用基于PCIe的DMA通信。
[0007]进一步地，所述高速相机通过驱动电路通讯连接FPGA。
[0008]进一步地，所述运动控制单元包括伺服电机及伺服控制器，FPGA输出脉冲信号至伺服控制器，伺服控制器连接控制伺服电机。
[0009]进一步地，所述外部接口包括串口、网口、I/O口、USB接口、HDMI接口中的多种。
[0010]分拣系统，包括上述的视觉检测控制系统，还包括有自由落体式分拣通道，分拣通道出口处安装有分拣控制机构，高速相机及光源设置于分拣通道上并位于自动分拣机构上方，分拣通道出口分隔为多个分拣口，每个分拣口分别对应承接设置有分拣筐，所述分拣控制机构包括有用于控制各分拣口打开或关闭的分拣挡板、连接分拣挡板并可带动分拣挡板转动的所述运动控制单元，物品进入分拣通道并沿分拣通道做自由落体运动，高速相机采
集分拣通道中的图像数据传输至FPGA，FPGA提取图像特征并基于图像特征对物体进行快速识别，并输出脉冲信号控制运动控制单元带动分拣挡板转动将对应分拣口打开，以实现物品分拣。
[0011]一种基于上述的分拣系统的分拣方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1，FPGA采用LabVIEW图形化编程方式，根据所需识别物品特征进行物品识别算法的初始化设定，并设定物品分拣规则；
[0013]步骤2，系统启动后，物品进入分拣通道并沿分拣通道做自由落体运动，高速相机在物品到达高速相机位置前采集分拣通道中的图像数据传输至FPGA；
[0014]步骤3，FPGA提取图像特征并通过物品识别算法对物品进行快速识别，并在物品到达分拣口位置前输出脉冲信号控制运动控制单元带动分拣挡板转动将对应分拣口打开，以实现物品分拣。
[0015]进一步地，所述物品识别算法包括以下步骤中的一种或多种，且多个步骤通过FPGA以多级流水线方式并行处理：
[0016]步骤1.1，颜色识别算法：根据物品标准色对应R、G、B三种颜色的分量值，在色卡上划定阈值范围，基于提取的图像特征对比R、G、B各分量的值进行颜色识别，若在色卡划定的阈值范围内，则判定为与物品颜色相符，否则，判定为与物品颜色不符；
[0017]步骤1.2，大小识别算法：根据物品占总图像的像素点个数设定阈值范围，基于提取的图像特征，通过对比符合色卡上划定的颜色阈值范围的像素点个数是否在设定阈值范围，判断大小是否符合物品特征，若在阈值范围内则判定为物品，否则，判定为非物品；
[0018]步骤1.3，形状识别算法：基于数学形态学选取可有效表征物品形状的几何特征参量并设定对应的阈值范围，对图像进行二值化，提取图像中的目标轮廓，计算目标轮廓的几何特征参量与设定阈值范围进行对比，符合设定的阈值范围，则判定为与物品形状相符，否则，判定为与物品形状不符。
[0019]瞄准系统，包括上述的视觉检测控制系统，还包括射出装置及安装于射出装置上的瞄准具，所述高速相机设置于瞄准具前端，所述运动控制单元连接控制射出装置运动，高速相机采集图像数据传输至FPGA，FPGA提取图像特征并基于图像特征对目标物体进行快速识别，识别到目标物体出现在图像中时，根据目标物体所处位置输出脉冲信号控制运动控制单元带动射出装置运动瞄准目标物体并自动射出。
[0020]一种基于上述的瞄准系统的瞄准方法，包括以下步骤：
[0021]步骤1，FPGA采用LabVIEW图形化编程方式，根据所需识别目标物体的特征进行目标物体识别算法的初始化设定，目标物体识别算法包括颜色识别、大小识别、形状识别算法中的一种或多种，各特征识别算法通过FPGA以多级流水线方式并行处理；
[0022]步骤2，系统启动后，高速相机采集图像数据传输至FPGA；
[0023]步骤3，FPGA提取图像特征并通过目标物体识别算法对目标物体进行快速识别，当识别到目标物体出现在图像中时，计算目标物体所处坐标，并根据目标物体所处坐标输出脉冲信号控制运动控制单元带动射出装置运动瞄准目标物体并自动射出。
[0024]由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0025]第一，本专利技术的视觉检测控制系统，通过高速相机采集图像数据，并将原始图像数据传输至FPGA，FPGA采用并行化处理方式，提取图像特征并基于图像特征对物体进行快速
识别，并通过输出高速脉冲信号对运动控制单元进行控制，可实现高速数据采集及数据处理，大大提高系统响应控制速度，可更好的应用于完成即时性作业，提高工作效率，实现产品结构及产品功能设计不受响应速度限制，应用范围更广；
[0026]第二，FPGA集成有多种用于通讯的外部接口，更便于功能拓展及应用；
[0027]第三，高速相机通过CPU与FPGA连接，可省略驱动电路，同时，便于通过CPU对FPGA进行参数设定或实时更改，且便于通过CPU外接显示单元；另外，CPU采用实时操作系统，且CPU与FPGA之间采用基于PCIe的DMA通信，可实现高速率的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.视觉检测控制系统，其特征在于,包括有图像采集单元、数据处理单元及运动控制单元，图像采集单元包括高速相机和光源，数据处理单元包括FPGA，高速相机通讯连接FPGA，FPGA通过输出脉冲信号连接控制运动控制单元，FPGA采用并行化处理方式，并集成有多种用于通讯的外部接口，高速相机采集的原始图像数据传输至FPGA，FPGA用于提取图像特征并基于图像特征对物体进行快速识别，并发出相应的脉冲信号对运动控制单元进行控制。2.如权利要求1所述的视觉检测控制系统，其特征在于,还包括有CPU，CPU采用实时操作系统，高速相机通过CPU与FPGA连接，CPU与FPGA之间采用基于PCIe的DMA通信。3.如权利要求1所述的视觉检测控制系统，其特征在于,所述高速相机通过驱动电路通讯连接FPGA。4.如权利要求1所述的视觉检测控制系统，其特征在于,所述运动控制单元包括伺服电机及伺服控制器，FPGA输出脉冲信号至伺服控制器，伺服控制器连接控制伺服电机。5.如权利要求1所述的视觉检测控制系统，其特征在于,所述外部接口包括串口、网口、I/O口、USB接口、HDMI接口中的多种。6.分拣系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的视觉检测控制系统，还包括有自由落体式分拣通道，分拣通道出口处安装有分拣控制机构，高速相机及光源设置于分拣通道上并位于自动分拣机构上方，分拣通道出口分隔为多个分拣口，每个分拣口分别对应承接设置有分拣筐，所述分拣控制机构包括有用于控制各分拣口打开或关闭的分拣挡板、连接分拣挡板并可带动分拣挡板转动的所述运动控制单元，物品进入分拣通道并沿分拣通道做自由落体运动，高速相机采集分拣通道中的图像数据传输至FPGA，FPGA提取图像特征并基于图像特征对物体进行快速识别，并输出脉冲信号控制运动控制单元带动分拣挡板转动将对应分拣口打开，以实现物品分拣。7.一种基于权利要求6所述的分拣系统的分拣方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，FPGA采用LabVIEW图形化编程方式，根据所需识别物品特征进行物品识别算法的初始化设定，并设定物品分拣规则；步骤2，系统启动后，物品进入分拣通道并沿分拣通道做自由落体运动，高速相机在物品到达高速相机位置前采集分拣通道中的图像数据传输至FPGA；步骤3，FPGA提取图像特征并通过物品识别算法对物品进行快速识别，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬星，
申请(专利权)人：苏州芒果树数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：