CN111060011A - 承载鞍的定位系统、承载鞍自动检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种承载鞍的定位系统、承载鞍的自动检测系统及方法，所述定位系统包括摄像头、图像处理系统和微调装置；所述摄像头用于采集输送带上的承载鞍的图像；所述图像处理系统对采集的图像进行图像分析，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量；所述微调装置基于所述偏移量，将承载鞍由实际位置调整到标准位置。本发明先通过定位系统对承载鞍进行准确定位，再通过图像采集检测系统对准确定位后的承载鞍进行图像采集及分析，由于承载鞍已经是在标标准位置，图像分析时只需要进行尺寸检测，无需再针对每一个承载鞍建立位置坐标系，因此可以极大地提高检测效率。

Description

承载鞍的定位系统、承载鞍自动检测系统及方法

技术领域

本发明涉及承载鞍技术领域，特别涉及一种承载鞍的定位系统、承载鞍自动检测系统及方法。

背景技术

承载鞍是铁路货车转向架的重要部件，安装在货车轮对滚动轴承和转向架侧架导框之间，承担货车轮对轴承座的作用。承载鞍的工作面在车辆运行中承受轴重、牵引和制动载荷，及转向架蛇形运动和曲线离心力产生的横向载荷作用，车辆的冲击载荷作用等，因此对于承载鞍的工作面的尺寸要求特别严格，承载鞍在出厂前都需要经过严格的尺寸检测。

传统方法是人工检测，人工检测存在效率低、工装复杂、随意大、非信息化等问题。近年来，随着计算机技术、图像处理技术、图像分析技术等的快速发展，视觉测量技术得到了迅速发展，视觉测量属于非接触式测量，可以实现工业现场工件的在线测量，同以往手工检测和机械接触式检测等检测手段相比，具有检测速度快、可靠性高和对环境适应性强等独特的特点和优势，因此3D(三维)机器视觉检测系统在承载鞍的尺寸检测中得到了广泛应用。应用机器视觉检测系统对承载鞍进行自动检测，就是人工将承载鞍放入输送带之后，通过三维相机采集承载鞍的图像，然后进行图像分析测量出承载鞍的各个工作面尺寸。由于人工将承载鞍放入输入带时是随意放置的，因此每一个承载鞍在输送带上的位置都不相同，这就使得在图像分析时需要先针对每一个图像单独建立位置坐标系，然后再测算出尺寸，这不仅要求图像处理系统具有很高的处理能力，而且还大大降低了处理效率，使得检测速率还有待提高。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术中所存在的检测速率还有待提高的问题，提供一种承载鞍的定位系统，以及应用该定位系统的承载鞍的自动检测系统及方法，通过该定位系统提高承载鞍的自动检测效率。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了承载鞍的定位系统，包括摄像头、图像处理系统和微调装置；所述摄像头用于采集输送带上的承载鞍的图像；所述图像处理系统对采集的图像进行图像分析，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量；所述微调装置基于所述偏移量，将承载鞍由实际位置调整到标准位置。

上述方案中，在将承载鞍放入输送带之后，通过摄像头采集图像，基于图像分析技术识别承载鞍当前位置与标准位置的偏移量，基于偏移量调整承载鞍到标准位置，即实现对承载鞍的定位，这样就使得每一个承载鞍都被定位在标准位置，再通过三维相机采集承载鞍的图像并进行尺寸检测时，就无需再针对于每一个承载鞍建立位置坐标系，因此可以极大地减轻图像分析系统的运算量，继而可以提高承载鞍的检测速率。

在进一步优化的方案中，上述定位系统还包括粗调装置，用于初步调整输送带上的承载鞍的位置。在图像采集之前，先经过粗调装置对承载鞍的位置进行初步调整，例如使得每个承载鞍在一个方向上保持位置一致，在图像分析计算位置偏移量时，可以降低图像处理系统的数据处理量，继而进一步提高承载鞍的整个检测流程的速度，同时特降低图像处理系统的硬件要求。

另一方面，本发明实施例还提供了一种承载鞍的自动检测系统，包括图像采集检测系统，还包括本发明任一实施方案中所述的承载鞍的定位系统，当承载鞍由实际位置调整到标准位置后，所述图像采集检测系统采集标准位置上的承载鞍的图像，并进行图像分析检测。所述图像采集检测系统包括三维相机和图像分析系统。

再一方面，本发明实施例还提供了一种承载鞍的自动检测方法，包括以下步骤：

在将承载鞍放入输送带之后，利用摄像头采集输送带上承载鞍的图像；

图像处理系统对采集的图像进行图像分析，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量；

微调装置基于所述偏移量，将承载鞍由实际位置调整到标准位置；

图像采集检测系统采集标准位置上的承载鞍的图像，并进行图像分析检测。

与现有技术相比，本发明先通过定位系统对承载鞍进行准确定位，再通过图像采集检测系统对准确定位后的承载鞍进行图像采集及分析，由于承载鞍已经是在标标准位置，图像分析时只需要进行尺寸检测，无需再针对每一个承载鞍建立位置坐标系，因此可以极大地提高检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中承载鞍的定位系统的示意图。

图2为本发明实施例中承载鞍的自动检测系统的示意图。

图3为本发明实施例中承载鞍的自动检测方法的流程图。

图中标记：

承载鞍10；激光发射器20；夹板30；输送带40；二维相机50；图像处理系统60；三维相机70；图像分析系统80。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实施例中提供了一种承载鞍的定位系统，包括粗调装置、摄像头、图像处理系统和微调装置。

本实施例中，粗调装置包括一对平行设置的夹板30，以及带动夹板30移动的驱动装置。如图1所示，一对夹板30分别对称设置于输送带40的两侧，承载鞍10(图1中实线所示)被人工或机械手放置于输送带40，并被运送到夹板30位置后，驱动装置带动夹板30向输送带40的轴线靠近，通过夹板30给承载鞍施加的压力，使得承载鞍的中心轴线与输送带40的轴线重合，实现承载鞍的位置初步调整(位置调整后的承载鞍如图1中虚线所示)。以承载鞍在输送带40上的运动方向为参考，夹板30的前方设置有位置传感器，当承载鞍被输送到夹板30位置时，位置传感器即可感知承载鞍，继而触发驱动装置带动夹板30靠近输送带40，以调整承载鞍的位置。作为一种实施方式，位置传感器可以采用激光收发装置，即激光发射器20和激光接收器分别对称设置于输送带40的两侧，如果承载鞍没有到达该位置，激光接收器就能接收到激光发射器发射的激光，如果承载鞍到达该位置，激光将被承载鞍所阻挡，激光接收器就不能接收到激光，即触发驱动装置(例如电机)启动，带动夹板30靠近输送带40。

其中，摄像头采用二维相机50，用于采集输送带40上的承载鞍的图像，并将采集到的图像(有线或无线方式)传输给图像处理系统60。

图像处理系统60对采集的图像进行图像分析，提取出承载鞍的轮廓边缘，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量。此处的标准位置是一个相对概念，即是指一个指定的位置，所有的承载鞍都定位在该位置。图像处理系统60的硬件实施可以是DSP、CPU等。需要说明的是，提取出承载鞍的轮廓边缘，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量，可以采用现有技术中的图像算法，此处对其不做细述。

图像处理系统60计算出位置偏移量后，控制微调装置动作，将承载鞍由实际位置调整到标准位置。微调装置可以是可进行三轴姿态变换的机械手，将承载鞍由实际位置摆正到标准位置。图像处理系统60计算出位置偏移量后，控制微调装置动作可以有多种实施方式，例如，图像处理系统60直接与微调装置的例如驱动电机连接，直接控制驱动电机的转动速度和方向继而控制机械手执行相应的动作；在另一种实施方式下，图像处理系统60将位置偏移量的信号传输给微调装置的控制系统，微调装置的控制系统再控制驱动电机的转动速度和方向继而控制机械手执行相应的动作。

此处，基于不同的设计，微调装置将承载鞍由实际位置调整到标准位置可以有多种实施方式。例如，在一种实施方式下，承载鞍的实际位置和标准位置分别是两个工位，计算出的位置偏移量转换为微调装置的机械手的动作姿态，使得机械手可以准确地抬起承载鞍，并将承载鞍由实际位置的工位搬离到标准位置的工位。在另一种实施方式下，承载鞍的实际位置和标准位置分别是一个工位的两个位置，计算出的位置偏移量就是承载鞍的实际位置需要改变的量，转换为微调装置的机械手的动作姿态，使得机械手可以准确地将承载鞍由实际位置调整到标准位置。

每一个承载鞍经过上述定位系统定位后，即可由任意位置调整到标准位置。

需要说明的是，本实施例中列举的是较优实施方式，作为更简单的实施方式，也可以省去粗调装置的设置，二维相机50直接采集在输送带40上任意放置的承载鞍的图像，只是此种情况下图像处理系统60的运算量就会相对更大，处理速率也会相对更低。

实施例2

图2中虚线所示承载鞍为经过定位前(初调后)处于实际位置的承载鞍，实线所示承载鞍为处于标准位置的承载鞍。请参阅图2，本实施例中提供了一种承载鞍的自动检测系统，包括实施例1中所述的定位系统，还包括图像采集检测系统，定位系统将每一个承载鞍都定位到标准位置，图像采集检测系统则是对标准位置上的承载鞍进行图像采集，以及根据采集图进行分析检测，得到承载鞍的各个工作面的尺寸。

实施例中，图像采集检测系统包括三维相机70和图像分析系统80，图像分析系统80的硬件实施可以是DSP、CPU等设备。需要注意的是，本系统中的图像处理系统60和图像分析系统80分别是两个处理系统，图像处理系统60可以与二维相机50集成在一起构成一个图像采集系统，图像分析系统80可以与三维相机70集成在一起构成另一个图像采集系统。

相比于传统的承载鞍自动检测系统，基于上述自动检测系统实现的检测方法的流程有所改变。具体地，请参阅图3，基于上述自动检测系统实现的自动检测方法包括以下步骤：

步骤1，在将承载鞍放入输送带之后，利用粗调装置初步调整输送带上的承载鞍的位置，例如调整承载鞍的位置为承载鞍的中心轴线与输送带的轴线重合，再利用摄像头采集位置调整后的承载鞍的图像。

步骤2，图像处理系统对二维相机采集的图像进行图像分析，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量。

步骤3，微调装置基于所述偏移量，将承载鞍由实际位置调整到标准位置。

步骤4，图像采集检测系统采集标准位置上的承载鞍的图像，并进行图像分析检测。

在另一个实施方案中，步骤1也可以通过以下步骤代替：在将承载鞍放入输送带之后，利用摄像头直接采集输送带上承载鞍的图像，也就是直接采集未经过位置初步调整的承载鞍的图像。

经过上述自动检测系统或方法对承载鞍进行检测，三维相机直接采集的是标准位置上的承载鞍图像，也就是说，图像分析系统无需再针对每一个承载鞍而建立位置坐标系，而是可以直接根据承载鞍的边缘轮廓测算出其工作面的尺寸，相比于传统方法，可以极大地减小图像分析系统的运算量，提高其测算速率，另外，承载鞍的定位和检测可以同时进行，提高了图像采集检测系统的利用率，进一步加快了承载鞍的检测效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种承载鞍的定位系统，其特征在于，包括摄像头、图像处理系统和微调装置；所述摄像头用于采集输送带上的承载鞍的图像；所述图像处理系统对采集的图像进行图像分析，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量；所述微调装置基于所述偏移量，将承载鞍由实际位置调整到标准位置。

2.根据权利要求1所述的承载鞍的定位系统，其特征在于，还包括粗调装置，用于初步调整输送带上的承载鞍的位置。

3.根据权利要求2所述的承载鞍的定位系统，其特征在于，所述粗调装置包括一对平行设置的夹板。

4.根据权利要求1所述的承载鞍的定位系统，其特征在于，还包括补光灯。

5.一种承载鞍的自动检测系统，包括图像采集检测系统，其特征在于，还包括权利要求1-4任一所述的承载鞍的定位系统，当承载鞍由实际位置调整到标准位置后，所述图像采集检测系统采集标准位置上的承载鞍的图像，并进行图像分析检测。

6.根据权利要求5所述的承载鞍的自动检测系统，其特征在于，所述图像采集检测系统包括三维相机和图像分析系统。

7.一种承载鞍的自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

在将承载鞍放入输送带之后，利用摄像头采集输送带上承载鞍的图像；

图像处理系统对采集的图像进行图像分析，识别出承载鞍的实际位置与标准位置的偏移量；

微调装置基于所述偏移量，将承载鞍由实际位置调整到标准位置；

图像采集检测系统采集标准位置上的承载鞍的图像，并进行图像分析检测。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在将承载鞍放入输送带之后，在利用摄像头采集输送带上承载鞍的图像的步骤，通过以下步骤代替：

在将承载鞍放入输送带之后，利用粗调装置初步调整输送带上的承载鞍的位置，再利用摄像头采集位置调整后的承载鞍的图像。

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