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CN101685002B - 一种长度检测的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于检测领域，提供了一种长度检测的方法和系统，所述方法包括下述步骤：提供一具有图像采集装置的检测系统；对检测系统进行校准；分别采集待测产品两端的图像并进行图像处理；检测待测产品的长度。本发明以至少两个低相素的相机取代价格昂贵的高像素相机，降低了生产成本，本发明结构合理，操作简便，对环境的要求低，通过对图像参数的有效处理使测量精度高，可以得到待测产品的准确的长度值，减小了误差，是检测结果更客观。

Description

一种长度检测的方法
技术领域
本发明适用于检测领域，尤其涉及一种产品长度检测的方法。
背景技术
随着科技的发展，产品长度的检测精度要求越来越高，对于高精度的长度检测，一般采用的方法有两种：
一是采用高精度的量具，例如游标卡尺、千分尺等：但一般只能用于人工操作，不能编程控制，也不易做成自动化设备，在大批量检测时难以实现。而且对于大小不同的待测产品，可能需要多套量具，不够柔性。这种检测方法不仅测量精度难以保证，而且操作步骤比较繁琐，检测过程的环境因素也在一定程度上影响检测效果。
二是采用一个高像素的相机采样、分析：其检测时间短，结果较精确，但这种方法要求待测产品的长度较小。一般在机器视觉检测系统中，检测精度与相机分辨率成正比，而与量程成反比。随着待测产品长度的增加，采样需要的相机的像素值也随之增大，否则就会降低检测精度。而相机的像素值并不是无限增大的，而且高像素的相机的成本也相当高。
如检测一个40mm，要求精度达到0.01mm的产品的长度，需要选择一个水平(或垂直)分辨率为4000pixel的相机。即使CCD芯片是1/4寸，那么4000*1000的CCD相机(如果存在)也是一项不菲的投入。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本低廉，结构合理，操作简便，环境要求低，测量精度高的长度测量方法。
本发明是这样实现的，一种长度检测的方法，所述方法包括下述步骤：
提供一具有图像采集装置的检测系统；
对检测系统进行校准；
分别采集待测产品两端的图像并进行图像处理；
检测待测产品的长度。
本发明的另一目的在于提供一种长度检测的系统，所述系统包括：
图像采集装置，用于分别采集样品或待测产品两端的图像；
图像处理单元，用于对所述图像采集装置采集到的图像进行图像处理，得到样品或待测产品图像处理后的数据；
长度检测单元，用于检测待测产品的长度。
本发明的另一目的在于提供一种图像采集装置，所述装置包括：
分别将样品或待测产品的两端置于视场区域内的两个相机；
位于所述相机下方的用于固定样品或待测产品的治具，以及
分别位于样品或待测产品两端的下方的光源。
本发明以至少两个低相素的相机取代价格昂贵的高像素相机，降低了生产成本，本发明结构合理，操作简便，对环境的要求低，通过对图像参数的有效处理使测量精度高，可以得到待测产品的准确的长度值，减小了误差，是检测结果更客观。
附图说明
图1为本发明一实施例所提供的长度检测的方法的实现流程图；
图2为本发明一实施例所提供的图像采集装置的结构示意图；
图3为本发明一实施例所提供的长度检测的系统的结构组成示意图；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供的长度检测的方法的实现流程包括：
在步骤S101中，提供一具有图像采集装置的检测系统。
如图2所示，是本发明实施例采用的图像采集装置。该图像采集装置100包括为得到清晰的样品或待测产品1的两端的图像，而分别将样品或待测产品的两端置于视场区域内的相机10和相机20，位于相机10和相机20下方的用于固定样品或待测产品的治具30，以及分别位于样品或待测产品1两端的下方的光源40。为了控制光源40，该图像采集装置还可以包括光源开关控制单元(图中未示出)。该光源开关控制单元可以由程序实现，也可以由硬件电路等实现。
在一实施例中，为了避免治具30的边缘影响样品或待测产品1的长度的检测效果，该治具30的长度和宽度均小于所述样品或待测产品1的长度和宽度。
在一实施例中，两个相机可与一位于样品或待测产品上方的横梁50滑动连接。
在一实施例中，图像采集装置中的相机的数目多于两个。
在步骤S102中，在每次批量测量待测产品前，依次使用三个长度合格且已知的样品，其长度分别为W1，W2，W3，对检测系统进行校准，校准的步骤具体为：
把样品放进治具40并固定，调整定位相机20和相机30，使样品的两端分别位于两个相机的视场区域内；分别调整相机20和相机30的光圈及焦距及快门速度等参数，使样品边缘分别在相机20和相机30里成像清晰；
分别采集样品两端的图像并进行图像处理；
对三个样品都执行同样的校准动作后，计算得到相机20和相机30每个像素分别对应的实际尺寸和样品位于两个相机视场范围外的长度值。
在步骤S103中，分别采集待测产品两端的图像并进行图像处理包括
把待测产品1放进治具40并固定，使待测产品1的两端分别位于两个相机的视场区域内；分别调整相机20和相机30的光圈及焦距及快门速度等参 数，使待测产品1边缘分别在相机20和相机30里成像清晰。。
在步骤S102和步骤S103中的图像处理的步骤包括：
对相机拍到的图像进行滤波处理，祛除和减轻图像中的干扰噪音对检测结果的影响。根据图像的灰度分布，选取一个将样品或待测产品与背景分离出来的阈值并利用该阈值对图像进行二值化处理，将像素灰度值在0至该阈值范围内的像素灰度值处理成0，非这个区域范围内的像素灰度值处理成1。从而得到了一个二值的图像。根据图像上从1到0的跳变位置即样品或待测产品边缘所在的像素点索引位置，查找并记录该行上与该索引位置连续出现的0像素点的个数，以便分析计算样品或待测产品在两相机所拍得的图像中占有的长度。
在步骤S104中，检测待测产品的长度，其步骤包括长度计算和长度比较判断；其中所述长度计算包括校准时的长度计算和检测待测产品时的长度计算。
在步骤S102校准时的长度计算为：依据三元一次方程组
PL1*X+PR1*Y+Z＝W1
PL2*X+PR2*Y+Z＝W2
PL3*X+PR3*Y+Z＝W3
的计算求得第一相机和第二相机每个像素分别对应的实际尺寸和样品位于两个相机视场范围外的长度值；
其中，PL1，PL2，PL3分别为第一相机所拍摄的三个样品的局部的像素个数值；PR1，PR2，PR3分别为第二相机所拍摄的三个样品的局部的像素个数值；W1，W2，W3分别为三个样品的已知长度；X、Y分别为第一相机和第二相机每个像素分别对应的实际尺寸；Z为样品位于两个相机视场范围外的长度常量。
检测待测产品时的长度计算为根据公式
W＝X*Q1+Y*Q2+Z
计算待测产品的长度；
其中，W为待测产品的长度值；X、Y分别为第一相机和第二相机每个像素分别对应的实际尺寸；Z为样品位于两个相机视场范围外的长度常量；Q1，Q2分别为第一相机和第二相机所拍摄的待测产品的局部的像素个数值；
长度比较判断包括：将根据公式计算得到的待测产品1的长度值与预设的标准长度值进行比较，判断所述待测产品1的长度值是否在误差范围内，如果是，则检测结果为良品，否则，检测结果为次品。
在步骤S105中，报告检测结果。可以直接将检测结果通过显示设备进行显示，如当检测结果为良品时，显示设备显示OK，同时亮绿灯。如果检测结果为次品时，显示设备显示NG，同时亮红灯。也可以采用声音输出设备将上述检测结果报告给操作员，便于操作员将良品和次品进行分类。为了节省人力资源，也可以直接根据检测结果，通过控制程序控制相应的硬件直接将良品和次品进行分类。
图3示出了本发明一实施例所提供的长度检测的系统的结构，为便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
图像采集装置100，用于分别采集样品或待测产品两端的图像。在对长度的检测系统进行校准时，图像采集装置100采集样品的图像；在对待测产品进行检测时，图像采集装置100采集待测产品的图像。
图像处理单元200，用于对图像采集装置采集到的图像进行滤波处理和二值化处理等图像处理，从而得到样品或待测产品图像处理后的数据。
长度检测单元300，用于检测待测产品的长度，包括：长度计算单元310和长度比较判断单元320。长度计算单元310用于根据样品或待测产品图像处理后的数据，计算待测产品的长度值；长度比较判断单元320，用于将长度计算单元310计算得到的待测产品的长度值与预设的标准长度值进行比较，判断待测产品的长度值是否在误差范围内。
检测结果报告单元400，用于报告长度检测单元300的检测结果。当长度 比较判断单元320判断长度计算单元310得到的长度值是在误差范围内时，检测结果报告单元400报告所述待测产品为良品；当长度比较判断单元320判断所述长度计算单元310得到的长度值不是在误差范围内时，所述检测结果报告单元报告400所述待测产品为次品。检测结果报告单元400可以直接将长度比较判断单元320的检测结果通过显示设备进行显示，如当检测结果为良品时，显示设备显示OK，同时亮绿灯。如果检测结果为次品时，显示设备显示NG，同时亮红灯。也可以采用声音输出设备将上述检测结果报告给操作员，便于操作员将良品和次品进行分类。为了节省人力资源，也可以直接根据检测结果，通过控制程序控制相应的硬件直接将良品和次品进行分类。
本发明以至少两个低相素的相机取代价格昂贵的高像素相机，降低了生产成本，本发明结构合理，操作简便，对环境的要求低，通过对图像参数的有效处理使测量精度高，可以得到待测产品的准确的长度值，减小了误差，是检测结果更客观。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种长度检测的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
提供一具有图像采集装置的检测系统，其中所述图像采集装置具有两个相机；
对检测系统进行校准，所述对检测系统进行校准包括依次使用三个长度合格且已知的样品对检测系统进行校准，所述校准的步骤具体为：
调整定位两个相机，使所述样品的两端分别位于两个相机的视场区域内；
分别采集样品两端的图像并进行图像处理；
计算得到第一相机和第二相机每个像素分别对应的实际尺寸和样品位于两个相机视场范围外的长度值，依据三元一次方程组
PL1*X+PR1*Y+Z＝W1
PL2*X+PR2*Y+Z＝W2
PL3*X+PR3*Y+Z＝W3
的计算求得第一相机和第二相机每个像素分别对应的实际尺寸和样品位于两个相机视场范围外的长度值；
其中，PL1，PL2，PL3分别为第一相机所拍摄的三个样品的局部的像素个数值；PR1，PR2，PR3分别为第二相机所拍摄的三个样品的局部的像素个数值；W1，W2，W3分别为三个样品的已知长度；X、Y分别为第一相机和第二相机每个像素分别对应的实际尺寸；Z为样品位于两个相机视场范围外的长度常量；
分别采集待测产品两端的图像并进行图像处理；
检测待测产品的长度，检测待测产品的长度的步骤包括根据公式W＝X*Q1+Y*Q2+Z计算待测产品的长度；
其中，W为待测产品的长度值；X、Y分别为第一相机和第二相机每个像素分别对应的实际尺寸；Z为样品位于两个相机视场范围外的长度常量；Q1，Q2分别为第一相机和第二相机所拍摄的待测产品的局部的像素个数值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像处理的步骤包括对相机拍到的图像进行滤波和二值化处理从而得到样品或待测产品图像处理后的数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测待测产品的长度的步骤还包括长度比较判断。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述长度比较判断包括：
将根据公式计算得到的待测产品的长度值与预设的标准长度值进行比较，判断所述待测产品的长度值是否在误差范围内，如果是，则检测结果为良品，否则，检测结果为次品。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算得到待测产品的长度值的步骤后，所述长度检测的方法还包括下述步骤：
报告检测结果。
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