基于单目多视角机器视觉的钢珠表面缺陷在线自动分选装置

摘要

一种基于单目多视角机器视觉的钢珠在线自动分选装置，包括用于对钢珠进行自动检测和分类的流水线，用于拍摄被检钢珠图像的单目多视角机器视觉装置，用于对被检钢珠图像进行图像处理、检测、识别、分类以及协调控制流水线上各动作机构的协调动作的微处理器，流水线包括上料动作机构、传输机构和分选执行机构；本发明提供一种具有机构简单、制造成本低、分选效率高、使用和维护方便的基于单目多视角机器视觉的钢珠在线自动分选装置。

主权项

一种基于单目多视角机器视觉的钢珠表面缺陷在线自动分选装置，其特征在于：包括用于对钢珠进行自动检测和分类的流水线，用于为钢珠瑕疵检测提供照明光源的红色LED柔性漫射光照明光源，用于拍摄被检钢珠图像的单目多视角机器视觉检测装置和用于对被检钢珠图像进行图像处理、检测、识别、分类以及协调控制流水线上各动作机构的协调动作的微处理器，所述流水线包括用于将被检钢珠从待测物件容器中以每次一粒按一定速度和节拍钢珠喂送到上料输入口的上料动作机构，用于将被检钢珠通过单目多视角机器视觉检测装置的传输机构，用于将落入到分选输入口的已检钢珠根据分选判断结果收集到相对应的钢珠分选容器中的分选执行机构；所述的微处理器还包括：图像读取模块，用于从单目多视角机器视觉检测装置中的摄像机读取包含有从5个不同视角拍摄的被检钢珠的图像；图像处理模块，用于从一幅图像中分割出5幅不同视角的钢珠图像和将5幅不同视角的图像背景中分割出钢珠图像，并根据知识库中保存的传感器的标定结果对5幅不同视角的钢珠图像进行透视投影转换处理；图像抓拍触发模块，用于对钢珠实施抓拍；传感器标定模块，用于对摄像机的标定、畸变矫正以及透视投影变换，将标定摄像机的内部参数以及透视投影变换的参数存储到知识库中；图像融合模块，用于将不同视角所获得的钢珠图像进行融合以便识别和检测整个钢珠表面的瑕疵；钢珠外观识别模块，用于根据国家标准对被检钢珠进行各种瑕疵的识别；分选控制模块，根据钢珠外观识别结果自动完成被检钢珠的自动分选；钢珠质量统计模块，根据钢珠外观识别结果将钢珠进行分类统计；人机交互模块，用于在人工干预下完成检测参数的设定、虚拟检测线的设定和控制检测结果的输出；所述的单目多视角机器视觉检测装置；由1个摄像机和4个平面镜所构成的单目多视角立体视觉装置，通过一个摄像机的一次成像来获取从5个视角拍摄的钢珠表面图像，实现一种以钢珠为观察中心的全方位视觉装置；主要由摄像机、漫射光照明光源和1个平面镜斗型腔组成；斗型腔由尺寸相同的等腰梯形平面镜组成，镜面朝向腔体内侧，且腔体的中轴线重合于摄像机的主光轴；摄像机镜头由漫射光照明光源小口端探入腔体内，镜头入射光线由漫射光照明光源发出的漫射光线和镜面反射光线组成；被测钢珠沿着导轨以某一速度V1滚动斜穿过平面镜斗型腔，当钢珠滚动至腔体的中轴线附近时，摄像机抓拍钢珠图像，并开始进行计时，t＝0；所拍摄的图像包含被测钢珠的5副不同视角的影像，且这些影像来自于5不同透视投影点；所述的单目多视角机器视觉检测装置一共有5个不同透视投影点，在摄像机中直接成像的为实体摄像机的透视投影点，所拍摄的图像中的视角0；其他4个均为由摄像机和反射镜面所成像的为虚拟摄像机的透视投影点，所拍摄的图像分别来自于视角1～视角4，所述的单目多视角立体视觉装置具有严格一致的内部参数和颜色系统；为了获得整个钢珠球面的图像，当钢珠的直径为D、钢珠以V1速度纯滚动情况下，当计时器时间为t＝1.57D/V1时，钢珠原底部正好转动到顶部，这时控制摄像机抓拍钢珠图像，又获得5个不同视角的钢珠图像。