基于机器视觉的流水式高精度、高速的颗粒物自动计数装置

摘要

一种基于机器视觉的流水式高精度、高速的颗粒物自动计数装置，包括用于对颗粒物进行自动计数检测的、由摄像单元、微处理器、上料机构、倾倒机构、转动机构、微震机构等构成的流水线；微处理器中包括：图像读取模块、图像处理模块、自动计数模块、多数表决模块、结果输出模块、流水线控制模块和人机交互模块；本发明提供一种具有检测效率高、识别计数精度好、检测对象适应面广、自我学和完善能力强的颗粒物自动计数装置。

主权项

一种基于机器视觉的流水式高精度、高速的颗粒物自动计数装置，其特征在于：包括用于对颗粒物进行自动计数检测的流水线、用于拍摄被测颗粒物图像的摄像单元和用于对被测颗粒物图像进行图像处理以及协调控制流水线上各机构动作的微处理器，所述流水线包括用于将被测颗粒物从待测物件容器中提升到流水线上的托盘中的上料动作机构、用于将流水线上的托盘中的被测颗粒物倾倒到已测物件容器中的倾倒动作机构、用于使得流水线上的托盘按规定节奏进行间隙式转动的转盘动作机构和用于使得流水线上托盘中的被测颗粒物均匀分布减少重叠和粘连的微震动作机构，所述的微处理器还包括：图像读取模块，用于从所述的摄像单元读取包含有被测颗粒物的图像；图像处理模块，用于对包含有被测颗粒物的图像进行数字图像处理，将被测颗粒物部分从整个图像背景中提取出来，并对提取出来的前景图像中的每个被测颗粒物进行标识；自动计数模块，通过扫描整幅前景图像中标识的被测颗粒物并进行统计得到被测颗粒物的数量；多数表决模块，由于基于机器视觉的自动计数方式在检测精度上属于一个概率问题，这里采用了对托盘中的被测颗粒物在不同的状态下分别进行了图像处理、识别和计数，这样每次自动计数识别结果是相对独立的，因此可以采用概率统计的方法对多个识别计数结果进行表决处理来提高自动计数装置的识别率；结果输出模块，根据输出方式不同，分为原始图像输出、图像处理中间结果输出、识别和计数结果输出和表决结果输出；上料控制模块，用于控制所述的上料动作机构的动作，将待测物件容器中的被测颗粒物放置到的托盘中；微震控制模块，用于控制所述的微震动作机构的动作，实施对盛放着被测颗粒物的托盘产生微震，以减少被测颗粒物的粘连和重叠；图像抓拍模块，用于控制所述的摄像机对盛放着被测颗粒物的托盘进行图像抓拍，并将抓拍的图像保存在微处理器中的存储单元中，以便后续的图像处理、识别和计数；倾倒控制模块，用于控制所述的倾倒动作机构的动作，使得已完成抓拍图像的托盘发生倾斜，将托盘中的被测颗粒物倾倒到出料口中，完成卸料动作；转盘控制模块，用于控制所述的转盘动作机构旋转45°的工位变动动作；流水线控制模块，用于控制检测流水线上的所述的上料动作机构、所述的微震动作机构、所述的摄像机、所述的倾倒动作机构和转盘动作机构按规定的流程并行协调动作；人机交互模块，用于在人工干预下提高装置的识别和计数精度、完成检测参数的设定和控制检测结果的输出；所述的流水线是一种旋转式的转盘，转盘上有8个托盘，每个托盘用销钉被均匀固定在转盘的圆周方向上，相隔托盘之间的夹角为45°；转盘由所述的转盘动作机构驱动，在每个工位上均会产生间歇式停留，完成搬运动作，停留的时间间隔不小于检测动作或者卸料动作或者上料动作中的最长执行时间；所述的微震动作机构是由凸轮机构实现的，托盘依靠自重与凸轮进行接触，凸轮机构由步进电机驱动，步进电机旋转一周，相应的凸轮机构就会对托盘发生一次微震，因此控制所述的微震动作机构发生一次微震就是控制所述的微震动作机构中的步进电机旋转一周；所述的微震动作机构由微震控制模块进行控制，所述的微震控制模块发出一个控制输出所述的微震动作机构发生一次微震；所述的倾倒动作机构是由凸轮机构实现的，托盘依靠自重与凸轮进行接触，凸轮机构由步进电机驱动，步进电机旋转一周，相应的凸轮机构就会对托盘发生一次倾斜，所述的倾倒动作机构使得托盘中的被测颗粒物由本身的重力作用倒入到出料口中的状态，因此所述的控制倾倒动作机构发生一次倾倒动作就是控制所述的倾倒动作机构中的步进电机旋转一周；所述的倾倒动作机构由所述的倾倒控制模块进行控制，所述的倾倒控制模块发出一个控制输出所述的倾倒动作机构发生一次倾倒动作；所述的上料动作机构是一种水车式上料机构，通过动力装置驱动传输带，传输带上固定着若干个扇形板式料斗，当扇形板式料斗穿过待测物件容器时，扇形板式料斗会带走在待测物件容器内的待测颗粒物，当传输带上的扇形板式料斗转动到所述的上料动作机构的顶部时，扇形板式料斗会发生翻转动作，这时待测颗粒物由于自身重力沿挡板流入托盘中，选择和设计扇形板式料斗的大小以及形状来控制流入到托盘中的待测颗粒物数量；所述的上料动作机构由所述的上料控制模块控制，所述的上料控制模块发出一个控制输出所述的上料动作机构对托盘进行一次上料动作。