【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业检测领域，具体涉及一种面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法。
技术介绍
1、机器视觉技术是一个综合性研究领域，涵盖了图像处理、光学成像和机器学习等技术。其主要目标是赋予机器感知和理解周围环境的能力，并据此做出相应的反应。因此，机器视觉关注视觉在机器行为或动作中的指导作用。该领域涉及计算机软硬件技术、人工智能、控制技术、模式识别、图像处理技术和生物学等多个交叉领域。目前在国际上，机器视觉研究已取得显著进展，包括基于深度学习的目标检测、人脸识别算法和三维视觉算法等技术已具备一定规模。
2、随着机器视觉技术在工业检测领域的广泛应用，加之全球制造业的增长以及对智能制造技术的持续关注，使得机器视觉软件平台的发展及应用显得越来越重要。工业检测是机器视觉应用的重要领域，包括产品质量检验、生产流程监控、设备故障诊断等多种应用场景，其产业需求及技术挑战都十分巨大。然而，当前国内机器视觉软件平台面临开发依赖进口、核心功能无法实现突破以及软件的安全性及经济性等众多挑战。此外，现有的机器视觉应用软件平台的功能可扩展性有限，难以满足制造业多样化的应用场景需求。
3、机器视觉软件平台是将机器视觉应用于实践的一个工具媒体。当前大多数研究主要关注特定应用场景下视觉算法的开发，以提高视觉检测的准确性。相对而言，整个视觉检测系统软件的开发尚未受到充分关注，往往是根据各自需求构建的非标准化软件，因此在面对新的视觉项目时需要反复进行软件系统的开发，加之每个开发人员代码风格及接口使用规范不一致，导致机器视觉项目难以统一管
4、目前，大部分机器视觉软件平台由国内外企业开发而高校对此的研究相对较少。在国际市场上，mvtec、cognex和keyence等国外公司的视觉软件平台占有率较高。而国内虽然视觉软件平台种类众多，但是多齐头并进，未出现类似垄断的龙头企业。
5、目前国内视觉平台的开发主要有以下几个问题：
6、(1)国内大多机器视觉平台的开发都依赖于其公司生产的硬件设备，例如海康的机器视觉软件平台对于其工业相机的兼容性会更强，而奥普特机器视觉软件平台对于其光源设备的兼容性会更强，这种硬件导向的软件平台开发模式导致机器视觉项目开发对具体硬件设备的依赖性较高，通用性较差。
7、(2)各公司机器视觉软件平台的开发致力于简化机器视觉检测流程，以便用户仅通过直观的界面交互进行机器视觉项目的开发。然而，这种成品化的软件平台具有较强的封装性，因此底层代码结构逻辑是不可见并且无法修改的，功能完全依赖于平台版本中封装的算法功能。这种情况使得机器视觉软件平台在扩展性方面受到很大限制，无法灵活满足在特定场景下的定制需求。
8、因此，现有技术中存在机器视觉平台的开发依赖于自身公司生产的硬件设备，功能依赖于平台版本中封装的算法功能。使得机器视觉软件平台在扩展性方面受限，无法灵活满足在特定场景下的定制需求，不具有通用性。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中存在机器视觉平台的开发依赖于自身公司生产的硬件设备，功能依赖于平台版本中封装的算法功能。使得机器视觉软件平台在扩展性方面受限，无法灵活满足在特定场景下的定制需求，不具有通用性。
2、一种面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，包括以下步骤：s1：针对通用机器视觉软件平台所涉及的功能属性以及要解决的问题进行需求分析，获得各个功能属性的技术需求；
3、s2：构建通用机器视觉软件平台总体架构，采用基于模块化设计理论的分层架构设计模式，将机器视觉软件平台架构分为四个层次，包括：底层依赖库、通用的接口层软件类库、业务逻辑层和应用层机器视觉软件；各层次间通过接口进行数据的传输和相互连接；
4、s3：构建基础功能模块，根据s1获得的基础功能的技术需求构建基础功能模块，并将其添加到通用的接口层软件类库，具体过程过程为：
5、s3.1：根据s1中图像采集功能的需求构建基础功能模块的图像采集模块，并将其添加到通用的接口层软件类库；
6、s3.2：根据s1中通讯控制功能的需求构建基础功能模块的通讯控制模块，并将其添加到通用的接口层软件类库；
7、s3.3：根据s1中数据保存与显示模块功能的需求构建基础功能模块的数据保存与显示模块，并将其添加到通用的接口层软件类库；
8、s4：根据所述s1中图像算法功能需求构建图像算法模块，并将其添加到通用的接口层软件类库；
9、s5：软件平台集成测试，采用测试软件对软件平台的各个功能模块进行集成测试，测试各功能模块之间的数据传递、通信以及完成测试任务，进而实现通用化软件的开发；
10、所述s1中通用机器视觉软件平台所涉及的功能属性包括：图像算法功能和基础功能，所述基础功能包括：图像采集功能、通讯控制功能以及数据保存与显示功能；
11、所述s1中功能属性的技术需求包括：图像采集功能需求、图像算法功能需求、通讯控制功能需求以及数据保存与显示功能需求；
12、所述s2中底层依赖库负责机器视觉软件平台基础的运行；
13、所述s2中通用的接口层软件类库负责基于底层依赖库提供一套通用的接口；
14、所述s2中业务逻辑层通过组合和封装通用的接口层软件类库提供的通用的接口，实现应用层所需的业务功能；
15、所述s2中应用层机器视觉软件，面向用户，提供直用户界面，实现人机交互和操作；
16、所述通用的接口层软件类库包括：基础功能模块和图像算法模块；所述基础功能模块包括：图像采集模块、通讯控制模块、数据保存与显示模块；
17、所述通用的接口层软件类库内的各个模块均以链接库的形式进行模块封装，只提供功能接口；
18、所述应用层所需的业务功能包括：图像采集、图像与处理、图像检测、图像识别、结果储存和结果输出；所述结果输出包括：对执行机构的控制和数据的可视化。
19、有益效果：
20、(1)提出了一种通用的机器视觉应用软件平台构建方法。该视觉平台将集成多个关键功能，包括多相机图像采集、运动电机控制、图像算法集成、通信技术、数据库存储和结果可视化。通过对关键功能模块代码风格统一封装以及核心算法库架构的搭建，为使用机器视觉技术的开发人员提供统一的应用程序接口以及丰富的图形化交互界面，统一代码风格，降低用户开发时间成本，同时支持用户个性化需求的扩展，促进机器视觉的产业化发展；
21、(2)基于典型的工业场景视觉检测系统的整体结构，抽象出机器视觉软件平台应具备的功能，包括图像采集、图像算法、通讯控制以及数据保存与显示等四个部分，针对每种功能设计的难点和需求分析进行总结，并采用现代软件工程学面向对象的设计方法，提出了基于模块化组件模式的软件平台总体构建方案和各个功能模块的详细构建方案；
22、(3)本文基于模块化中的分层架构、面向对象中的简单工厂模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述S1中图像采集功能需求具体包括：相机扩展性、相机异构性处理、相机接口一致性；所述S3.1中根据S1中图像采集功能的需求构建基础功能模块的图像采集模块具体过程为：
3.根据权利要求2所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述S1中图像采集功能需求分析还包括相机功能发布功能；
4.根据权利要求3所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述S1中通讯控制功能的需求具体包括：通用机器视觉软件平台与外部设备的交互功能；
5.根据权利要求4所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述S3.2.1的通讯控制模块选择基于Modbus通讯协议时，所对应创建的Modbus基类包含八个虚函数，即封装了通用机器视觉软件平台与外部设备的交互功能中八个功能，所述八个功能为：写单个线圈、写单个保持寄存器、写多个线圈、写多个保持寄
6.根据权利要求5所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述所述S1中数据保存与显示功能的需求包括：通用机器视觉软件平台中数据的增删读写、通用机器视觉软件平台中数据的可视化；
7.根据权利要求6所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述S3.3.1中选取数据库作为数据存储方式时，相应的数据库组件负责图像算法程序执行前初始化图像算法参数和相机参数数据、以及保存图像算法程序执行后输出的结果数据；
8.根据权利要求7所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述S1中图像算法功能需求包括：图像算法的通用性、图像算法的隔离性、图像算法的扩展性、图像算法模块的解耦；
9.根据权利要求8所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述S5中对通用机器视觉软件平台的各个功能模块进行集成测试，实现各功能模块之间的数据传递和通信，实现并完成测试任务的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述s1中图像采集功能需求具体包括：相机扩展性、相机异构性处理、相机接口一致性；所述s3.1中根据s1中图像采集功能的需求构建基础功能模块的图像采集模块具体过程为：
3.根据权利要求2所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述s1中图像采集功能需求分析还包括相机功能发布功能；
4.根据权利要求3所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述s1中通讯控制功能的需求具体包括：通用机器视觉软件平台与外部设备的交互功能；
5.根据权利要求4所述的面向工业检测的通用机器视觉平台系统的构建方法，其特征在于，所述s3.2.1的通讯控制模块选择基于modbus通讯协议时，所对应创建的modbus基类包含八个虚函数，即封装了通用机器视觉软件平台与外部设备的交互功能中八个功能，所述八个功能为：写单个线圈、写单个保持寄存器、写多个线圈、写多个保持寄存器、读线圈、读离散量输入、读...
【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，孔庆佳，孙一凡，庄金雷，赵立军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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。