采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统及方法，属于零件检测技术领域，包括振镜模块、视觉传感模块、运动控制模块、处理模块，所述振镜模块包括旋转电机、振镜，所述振镜与所述旋转电机连接，在所述旋转电机带动下旋转，所述视觉传感模块包括工业相机，所述工业相机通过旋转电机上的振镜进行拍摄，实现对传送带上处于移动状态的被测零件的图像进行采集。本发明专利技术通过单目视觉技术配合振镜对零件图像进行跟踪多次采集，能够获取零件较完整的图像，先对采集的零件图像进行灰度化和Gaussian卷积处理，再对卷积后的零件图像进行边缘检测，能够更好的对零件进行边缘处理，边缘处理的连续性更好，可以更准确地判断零件是否存在缺陷。是否存在缺陷。是否存在缺陷。

【技术实现步骤摘要】
采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及零件检测
，具体涉及采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统及方法。

技术介绍

[0002]随着社会发展，生产制造业企业中视觉系统与机器人有效结合，在减少人力和物力的耗费的同时也加快时间，提高效率，如今视觉技术的应用已经普及多个领域。目前视觉技术在工件定位、物流分拣，零件装配等领域广泛应用，但这些领域应用最多的是成熟的2D视觉技术，即单目相机，存在一定的局限性，但随着机器人视觉技术的发展对零件识别定位技术的日益提升，单目相机可以达到预期的目的。
[0003]传统的单目相机对静态的平面物体目标进行检测，主要是用于判断目标是否存在缺陷(如小的圆孔、矩形孔等)。随着生产制造业的发展，若对流水线上的零件进行检测，通过移动相机进行拍摄传送带上的零件会存在时间过长，且在拍摄过程中视野受到限制，给零件的检测工作带来一定的误差的问题。为此，提出采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何对传送带上的零件进行更有效的检测，提供了采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术包括振镜模块、视觉传感模块、运动控制模块、处理模块；所述振镜模块包括旋转电机、振镜，所述振镜与所述旋转电机连接，在所述旋转电机带动下旋转，所述视觉传感模块包括工业相机，所述工业相机通过旋转电机上的振镜进行拍摄，实现对传送带上处于移动状态的被测零件的图像进行采集，所述运动控制模块包括单片机、控制单元，所述单片机通过所述控制单元与旋转电机连接，所述处理模块包括计算机，通过计算机对工业相机采集到的被测零件图像进行处理，并进行缺陷检测；所述单片机与计算机通信连接。
[0006]更进一步地，所述工业相机镜头中心和旋转电机控制旋转的振镜中心在同一水平高度上，且工业相机固定设置。
[0007]更进一步地，在所述工业相机拍摄被测零件时，世界坐标与像素坐标之间的转换关系式如下：
[0008][0009]其中，t为平移矩阵，R为旋转矩阵，t
x
,t
y
,t
z
表示沿着世界坐标系X、Y、Z轴方向平移；r1表示世界坐标系X轴与相机坐标系X轴坐标值相乘得到的元素，r2表示相机坐标系Y轴和世界坐标系X轴坐标值相乘得到的元素；r3表示相机坐标系z轴和世界坐标系X轴坐标值相乘得到的元素；r4表示相机坐标系X轴与世界坐标系Y轴坐标值相乘得到的元素；r5表示相机坐标系Y轴与世界坐标系Y轴坐标值相乘得到的元素；r6表示相机坐标系Z轴与世界坐标系Y轴坐标值相乘得到的元素；r7表示相机坐标系X轴与世界坐标系Z轴坐标值相乘得到的元素；r8表示相机坐标系Y轴与世界坐标系Z轴坐标值相乘得到的元素；r9表示相机坐标系Z轴与世界坐标系Z轴坐标值相乘得到的元素。
[0010]例：假设世界坐标系为A，相机坐标系为B，则得到：
[0011][0012]更进一步地，通过所述旋转电机带动所述振镜转动，工业相机坐标系下振镜反射面上的点p通过振镜旋转θ角之后新的点p
’
的坐标值计算公式如下：
[0013][0014]其中，X'
W
、Y'
W
、Z'
W
分别点p
’
在世界坐标下的三轴坐标值，X
W
、Z
W
为未旋转前点p在世界坐标下的两轴坐标值。
[0015]更进一步地，将所述传送带上的零件视为平行顺序移动方式，并将每批零件视为一个整体，对该批零件进行检测，传送带工序表达式如下：
[0016][0017]其中，T为该批零件的总周期，n为零件批量，m为零件加工数量，t
i
为第i个零件加工时间。
[0018]本专利技术还提供了采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测方法，用于采用上述移动零件检测系统对移动零件的缺陷进行检测，包括以下步骤：
[0019]S1：振镜与在旋转电机带动下旋转，同时工业相机通过旋转电机上的振镜进行拍摄，实现对传送带上处于移动状态的被测零件的图像进行采集；
[0020]S2：对采集的零件图像进行灰度化，并进行Gaussian卷积处理；
[0021]S3：对经过步骤S2处理的零件图像，通过Canny算子进行边缘检测，根据边缘检测结果判断被测零件是否存在缺陷。
[0022]更进一步地，在所述步骤S2中，卷积处理的具体过程如下：
[0023]S21：对采集的零件图像进行灰度化处理；
[0024]S22：采用Gaussian平滑函数进行卷积处理，得到新的像素点，进而保留图像有效信息。
[0025]需要说明的是，被测零件存在的缺陷有两种：一种是零件产生裂纹；另一种是零件生产过程中产生疤痕。
[0026]本专利技术相比现有技术具有以下优点：该采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统，通过单目视觉技术配合振镜对零件图像进行跟踪多次采集，能够获取零件较完整的图像，先对采集的零件图像进行灰度化和Gaussian卷积处理，再对卷积后的零件图像进行边缘检测，能够更好的对零件进行边缘处理，边缘处理的连续性更好，可以更准确地判断零件是否存在缺陷。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例一中采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统结构示意图；
[0028]图2是本专利技术实施例一中工业相机成像的几何模型示意图；
[0029]图3是本专利技术实施例中的世界坐标系与像素坐标系的转换流程示意图；
[0030]图4是本专利技术实施例一中工业相机和振镜的相配合示意图(俯视)；
[0031]图5是本专利技术实施例一中点P在旋转电机旋转振镜θ角度之后新坐标值与原坐标值之间的关系图；
[0032]图6是本专利技术实施例二中采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测方法的实施流程示意图；
[0033]图7(a)是本专利技术实施例二中零件图像(原图)；
[0034]图7(b)是本专利技术实施例二中灰度化处理后的零件图像；
[0035]图7(c)是本专利技术实施例二中通过Gaussian卷积处理后的零件图像；
[0036]图7(d)是本专利技术实施例二中进行Canny边缘检测后的零件图像。
[0037]在图1中：1、单片机；2、旋转电机；3、振镜；4、被测零件；5、工业相机；6、计算机；7、传送带。
具体实施方式
[0038]下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0039]实施例一
[0040]如图1所示，本实施例提供一种技术方案：采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统(在下文中简称“单目视觉振镜系统”)，主要包括视觉传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统，其特征在于，包括：振镜模块、视觉传感模块、运动控制模块、处理模块；所述振镜模块包括旋转电机、振镜，所述振镜与所述旋转电机连接，在所述旋转电机带动下旋转，所述视觉传感模块包括工业相机，所述工业相机通过旋转电机上的振镜进行拍摄，实现对传送带上处于移动状态的被测零件的图像进行采集，所述运动控制模块包括单片机、控制单元，所述单片机通过所述控制单元与旋转电机连接，所述处理模块包括计算机，通过计算机对工业相机采集到的被测零件图像进行处理，并进行缺陷检测；所述单片机与计算机通信连接。2.根据权利要求1所述的采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统，其特征在于：所述工业相机镜头中心和旋转电机控制旋转的振镜中心在同一水平高度上，且工业相机固定设置。3.根据权利要求1所述的采用单目视觉与振镜协同作用的移动零件检测系统，其特征在于：在所述工业相机拍摄被测零件时，世界坐标与像素坐标之间的转换关系式如下：其中，t为平移矩阵，R为旋转矩阵，tx,ty,tz表示沿着世界坐标系X、Y、Z轴方向平移；r1表示世界坐标系X轴与相机坐标系X轴坐标值相乘得到的元素，r2表示相机坐标系Y轴和世界坐标系X轴坐标值相乘得到的元素；r3表示相机坐标系z轴和世界坐标系X轴坐标值相乘得到的元素；r4表示相机坐标系X轴与世界坐标系Y轴坐标值相乘得到的元素；r5表示相机坐标系Y轴与世界坐标系Y轴坐标值相乘得到的元素；r6表示相机坐标系Z轴与世界坐标系Y轴坐标值相乘得到的元素；r7表示相机坐标系X轴与世界坐标系Z轴坐标值相乘得到的元素；r8表示相机坐标系Y轴与世界坐标系Z轴坐标值相乘得到的元素；r9表示相机坐标系Z轴与世界坐标系Z轴坐标值相乘得到的元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丙友，朱国武，张陆贤，齐晶晶，朱标，查放，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：