標識面識別系統和方法

2023-04-23 15:10:31

標識面識別系統和方法
【專利摘要】標識面識別系統和方法，包括CCD攝像模塊，其特徵在於，所述標識面識別系統可用於在傳送軌道上動態傳送的高低壓開關的零件的標識面的識別；所述標識面識別系統包括在CCD攝像模塊攝像範圍內確定識別區域窗口的窗口設定模塊，判定零件進入窗口設定模塊的到位檢測模塊，對識別區域內圖像進行高斯拉普拉斯邊緣識別處理的圖像處理模塊和基於圖像處理模塊輸出進行標識面識別的識別模塊；所述識別區域窗口的長寬均小於需檢測的零件標識面的長寬。可有效識別高低壓開關零件，尤其是電觸頭、觸點、雙金和板件的正反面標識面識別的效率和準確性。
【專利說明】標識面識別系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高低壓電器零件的正反面的標識面識別系統和方法，特別是涉及一種高低壓開關零件，尤其是電觸頭、觸點、雙金和板件面的正反面的標識面識別系統和方法。
【背景技術】
[0002]目前現有的高低壓開關中，如斷路器、繼電器中電磁脫扣和觸頭系統中的雙金(雙金屬片)、磁軛、觸頭與觸點、觸點與接觸板、鍍層材料，焊接要求必選按照技術上規定的正反面、定位定置焊接，不同廠家通過不同形狀、顏色區分正反面來進行焊接或裝配。現有採用人肉眼識別零件的正反面、顏色、形狀，出錯率和不良率居高不下，質量一致性差，生產效率低。而目前採用機械觸摸式檢測、光電追色開關檢測等裝置檢測，則存在安裝調試難、檢測精度不高、檢測速度慢和檢測不穩定的問題。因此目前急需一種準確率高、效率高的可自動識別高低壓電磁脫扣和觸頭系統的觸頭和雙金標識面識別系統、方法和裝置。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在於克服現有技術的缺陷，提供一種標識面識別系統和方法。
[0004]為實現上述目的，本發明採用了如下技術方案:
[0005]一種標識面識別系統，包括CXD攝像模塊，所述標識面識別系統可用於在傳送軌道上動態傳送的高低壓開關的零件的標識面的識別；所述標識面識別系統包括在CCD攝像模塊攝像範圍內確定識別區域窗口的窗口設定模塊，判定零件進入窗口設定模塊的到位檢測模塊，對識別區域內圖像進行高斯拉普拉斯邊緣識別處理的圖像處理模塊和基於圖像處理模塊輸出進行標識面識別的識別模塊；所述識別區域窗口的長寬均小於需檢測的零件標識面的長寬。
[0006]進一步，所述到位檢測模塊在圖像處理模塊輸出的邊緣分割圖像的四邊都檢測到連續的與傳送軌道背景色灰度值有異的灰度值時判定零件已進入識別區域窗口，所述傳送軌道背景色灰度值是設定值或者是開始識別前基於CCD攝像模塊和圖像處理模塊獲得。
[0007]進一步，所述識別區域窗口的面積在零件的待檢測面面積的80%_99%之間。
[0008]進一步，所述到位檢測模塊在圖像處理模塊輸出的邊緣分割圖像大於1/2區域檢測到都與傳送軌道背景色灰度值有異的灰度值時判定零件已進入識別區域窗口，所述傳送軌道背景色灰度值是設定值或者是開始識別前基於CCD攝像模塊4和圖像處理模塊獲得。
[0009]進一步，所述識別區域窗口前設有與其緊貼的到位識別窗口，到位識別窗口的面積小於識別區域窗口 ；所述到位檢測模塊基於圖像處理模塊輸出的到位識別窗口的邊緣分割圖像進行到位識別，當到位識別窗口檢測到與傳送軌道背景色灰度值和零件本體灰度值有異的灰度值時判定檢測到觸頭/雙金的邊緣，當偶數次檢測到觸頭/雙金的邊緣時判定零件已進入識別區域窗口。
[0010]進一步，所述識別模塊在圖像處理模塊輸出的觸頭/雙金的邊緣分割圖像上檢測到大於或大於等於亮點閾值的像素點的總數即最大灰階面積An;將最大灰階面積An和邊緣分割圖像中像素點總數即圖像總面積Rn的比值與標識面閾值進行大小比較可判定當前零件的上表面是否為標識面。
[0011 ] 進一步，在用最大灰階面積An進行標識面判定前，先將最大灰階面積An於跳變點閾值比較；當最大灰階面積An小於設置的跳變點閾值時，將最大灰階面積An邊上2_15像素範圍內的像素點的灰度值與低灰度閾值比較得到大於或大於等於低灰度閾值的像素點的總數即低灰度面積SL ;將低灰度面積SL與最大灰階面積An相加得到新的最大灰階面積An,將新的最大灰階面積An用於標識面判定。
[0012]進一步，所述識別區域窗口個數大於I個，可實現重複檢測。
[0013]進一步，所述標識面識別系統設有可輸出標識面判定結果的通訊接口模塊，所述通訊接口模塊與識別控制模塊連接。
[0014]本發明還提供了一種標識面識別方法，可用於在傳送軌道上動態傳送的高低壓開關的零件的標識面的識別，包括以下步驟:
[0015]A:在CXD攝像模塊的固定攝像區域內，對應傳送零件的傳送軌道區域內設置識別區域窗口，識別區域窗口的長寬均小於零件的待檢測面的長寬；
[0016]B:判定零件進入識別區域窗口後通過CXD攝像模塊得到零件上表面的待識別圖像；
[0017]C:對識別區域窗口內的待識別圖像進行高斯拉普拉斯算子圖像邊緣識別得到邊緣分割圖像；
[0018]D:將邊緣分割圖像內的每個像素點的灰度值與設定的亮點閾值比較得到大於或大於等於亮點閾值的像素點的總數為最大灰階面積An ；
[0019]E:將最大灰階面積An和邊緣分割圖像中像素點總數即圖像總面積Rn的比值與標識面閾值進行大小比較可判定當前零件的上表面是否為標識面。
[0020]進一步，步驟D還包括以下步驟，當最大灰階面積An小於設置的跳變點閾值時，將最大灰階面積An邊上2-15像素範圍內的像素點的灰度值與低灰度閾值比較得到大於或大於等於低灰度閾值的像素點的總數即低灰度面積SL ;將低灰度面積SL與最大灰階面積An相加得到新的最大灰階面積An。
[0021]進一步，步驟B所述的判定零件進入識別區域窗口的方法是指當識別區域窗口四邊都檢測到連續的與傳送軌道背景色灰度值有異的灰度值，所述傳送軌道背景色灰度值是設定值或者是開始識別前由CCD攝像模塊拍攝識別區域窗口獲得。
[0022]進一步，步驟B所述的判定零件進入識別區域窗口的方法是在CXD攝像模塊的固定攝像區域內，對應傳送零件的傳送軌道區域內，識別區域窗口前設有與識別區域窗口緊挨著的預識別窗口且比識別區域窗口小，預識別窗口用於對零件的邊緣進行識別；當預識別窗口檢測到與軌道背景色灰度值和零件本體灰度值有異的灰度值時判定預識別窗口檢測到零件的邊緣，當預識別窗口檢測到第偶數個零件的邊緣時，則判定零件已進入識別區域窗口。
[0023]本發明提供了一種能自動準確識別高低壓開關零件觸點/雙金標識面的裝置、標識面識別系統和方法，可有效識別高低壓開關零件，尤其是電觸頭、觸點、雙金和板件的正反面標識面識別的效率和準確性。本發明的觸點/雙金標識面的裝置、標識面識別系統和方法可實現觸點/雙金標識面的動態識別，識別過程與傳送過程同步進行，不需要觸點/雙金進行定點識別。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發明觸點/雙金標識面的識別裝置的結構示意圖
[0025]圖2是本發明標識面識別系統的結構框圖
[0026]圖3是本發明觸點/雙金標識面的識別裝置的使用顯示圖
[0027]圖4是大白色長方塊銀點式觸點反面原始圖
[0028]圖5是大白色長方塊銀點式觸點反面高斯濾波圖
[0029]圖6是大白色長方塊銀點式觸點反面拉普拉斯二值化圖
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖1至6給出的實施例，進一步說明本發明的觸點/雙金標識面的識別裝置、標識面識別系統和方法【具體實施方式】。
[0031]如圖1所示，本發明的觸點/雙金標識面的識別裝置包括對觸點/雙金進行排序的振盤7、支架2、PLC控制器和基於圖像識別觸點/雙金標識面的標識面識別系統。所述標識面識別系統包括為標識面識別系統傳送圖像的CXD攝像模塊4 (Charge-coupledDevice,電荷耦合元件)，所述支架2上裝有CXD攝像模塊4，CXD攝像模塊4下方安裝傘型聚光燈3，振盤7傳送觸點/雙金的傳送軌道位於CCD攝像模塊4下方。所述標識面識別系統與PLC控制器連接，所述PLC控制器與用於去除上表面為非標識面的觸點/雙金的排除部連接，當標識面識別系統識別結果為非標識面時則給PLC控制器發送剔除控制信號，PLC控制器控制排除部將當前檢測的觸點/雙金。這裡所說的標識面是相對的，當需要識別傳送軌道上觸點/雙金的上表面是否為正面時，則標識面即表示觸點/雙金的正面；當需要識別傳送軌道上觸點/雙金的上表面是否為反面時，則標識面即表示觸點/雙金的反面。
[0032]如圖2所示，所述標識面識別系統還包括在CXD攝像模塊4攝像範圍內確定識別區域窗口的窗口設定模塊，判定觸點/雙金進入窗口設定模塊的到位檢測模塊，對識別區域內圖像進行高斯拉普拉斯邊緣識別處理的圖像處理模塊，基於圖像處理模塊輸出進行標識面識別的識別控制模塊；所述的窗口設定模塊、到位檢測模塊、圖像處理模塊與識別控制模塊連接。所述標識面識別系統還包括與外部通訊，可輸出標識面判定結果的通訊接口模塊，用於顯示識別情況和輸入的輸入和顯示模塊，通訊接口模塊和輸入和顯示模塊與識別控制模塊連接。在識別開始前，通過窗口設定模塊在CCD攝像模塊的固定攝像區域內，對應傳送觸點/雙金的傳送軌道區域內設置第一識別窗口，第一識別窗口的長寬均小於觸點/雙金的待檢測面的長寬。在識別開始前還應根據需要設置其它相應的參數，設置參數包括用於進行識別的閾值等，後續逐步說明。識別開始後，到位檢測模塊判定觸點/雙金進入第一識別窗口後標識面識別系統通過CXD攝像模塊得到觸點/雙金上表面的待識別圖像；圖像處理模塊對第一識別窗口內的待識別圖像進行高斯拉普拉斯算子圖像邊緣識別得到邊緣分割圖像；識別控制模塊將邊緣分割圖像內的每個像素點的灰度值與設定的亮點閾值比較得到大於或大於等於亮點閾值的像素點的總數為最大灰階面積An，將最大灰階面積An和邊緣分割圖像中像素點總數即圖像總面積Rn的比值與標識面閾值進行大小比較可判定當前觸點/雙金的上表面是否為標識面。
[0033]本發明的觸點/雙金標識面的識別裝置可實現觸點/雙金標識面的動態識別，識別過程與傳送過程同步進行，不需要觸點/雙金進行定點的拍攝識別，大大提供了識別效率，有效的提高的加工生產效率。
[0034]圖3是觸點/雙金標識面的識別裝置的觸控螢幕上的使用顯示圖，圖3中上半部分為CCD攝像模塊4拍攝區域，下半部分為標識面識別系統設置和控制區。在CCD攝像模塊4拍攝區域內可見振盤7的傳送軌道，在傳送軌道上可同時設有三個識別區域窗口，即第一識別窗口 8、第二識別窗口 9、第三識別窗口 10，可基於一個C⑶攝像模塊4，一個標識面識別系統同時實現觸點/雙金標識面的識別和復檢，通過復檢可進一步防止由於各種異常事故導致上表面為非標識面的觸點/雙金未被從傳送軌道上剔除。
[0035]在振盤7的傳送軌道上、與三個識別區域窗口 8、9、10對應的位置上設有可將觸點/雙金吹落到振盤中的三個吹氣孔，即第一吹氣孔1、第二吹氣孔5、第三吹氣孔6，所述排除部包括吹氣孔1、5、6，當在對應的識別區域窗口 8、9、10檢測到上表面為非標識面的觸點/雙金時，標識面識別系統給PLC控制器發送剔除控制信號，PLC控制器控制對應的吹氣孔吹氣，將觸點/雙金吹落到振盤中重新選擇排序正反面。當一個上表面為非標識面的觸點/雙金在第一吹氣孔I處未被剔除時，可在第二吹氣孔5或第三吹氣孔6處再次進行剔除。所述排除部還可以不採用吹氣孔的方式，而採用可吸取觸點/雙金進行翻轉的電磁閥機械手。所述排除部包括設置在振盤7的傳送軌道旁的可吸取觸點/雙金進行翻轉的電磁閥機械手和推進氣缸，所述PLC控制器可控制推進氣缸驅動電磁閥機械手吸取觸點/雙金並進行翻轉。
[0036]當所述的排除部採用吹氣方案時，三個識別區域窗口 8、9、10分別與三個吹氣孔
1、5、6的位置關係與吹氣孔的吹氣延時具有關聯，可在識別區域窗口設定後對相應的吹氣延時時間進行調整設置。通過圖3下半部分所示的標識面識別系統的設置和控制區可見標識面識別系統具有較多的設置功能。如可通過設置鍵13的框架長度和框架寬度按鈕設置設置檢測窗口三個識別區域窗口 8、9、10的長和寬，通常所述識別區域窗口的面積在觸點/雙金的待檢測面面積的80%-99%之間，如98% ;可通過設置鍵14設置三個識別區域窗口 8、
9、10的定位精度；通過按鍵20的X軸偏移和Y軸偏移按鍵調整三個識別區域窗口 8、9、10的位置偏移，通過按鍵17的參數設置調整更多的參數。
[0037]本發明標識面識別系統的圖像處理模塊可對圖像進行高斯拉普拉斯邊緣識別，對圖像進行平滑去噪和二值化處理，可有效濾除相關幹擾，有效識別圖像邊緣。圖像處理模塊可基於軟體實現也可採用專用的圖像處理晶片。
[0038]物體的邊緣是圖像局部變化的重要特徵，以不連續性的形式出現，通常用方向和幅度描述圖像的邊緣特性。一般來講，沿邊緣走向的像素變換平緩，而垂直於邊緣走向的像素變化劇烈。基於邊緣檢測的基本思想是先檢測圖像中的邊緣點，再按一定策略連接成輪廓，從而構成邊緣圖像。拉普拉斯算子為二階差分，拉普拉斯算子是各向同性的微分算子。具有旋轉不變性，從而滿足不同走向的圖像邊界的銳化和檢測的要求。用拉普拉斯算子檢測邊緣就是估算拉普拉斯算子的輸出，找出它的零點位置，也就是檢測到了圖像的邊緣位置。但是拉普拉斯算子在邊緣處會產生一個陡峭的零交叉，其方向信息丟失，常產生雙像素，對噪聲有雙倍加強作用，因此拉普拉斯算子很少直接用於邊緣檢測。圖像邊緣有大的灰度變化，所以圖像的一階偏導數在邊緣處有局部最大值或最小值，則二階偏導數在邊緣處會通過零點(由正到負或由負到正)。
[0039]如果把基於高斯算子的高斯平滑濾波器和基於拉普拉斯算子的拉普拉斯銳化濾波器結合了起來，因為圖像中包含噪聲，平滑和積分可以濾掉這些噪聲，消除噪聲後再進行邊緣檢測(銳化和微分)，就會得到較好的效果。
[0040]高斯拉普拉斯圖像邊緣識別的公式如下所示:
[0041]
【權利要求】
1.一種標識面識別系統，包括CCD攝像模塊，其特徵在於，所述標識面識別系統可用於在傳送軌道上動態傳送的高低壓開關的零件的標識面的識別；所述標識面識別系統包括在CCD攝像模塊攝像範圍內確定識別區域窗口的窗口設定模塊，判定零件進入窗口設定模塊的到位檢測模塊，對識別區域內圖像進行高斯拉普拉斯邊緣識別處理的圖像處理模塊和基於圖像處理模塊輸出進行標識面識別的識別模塊；所述識別區域窗口的長寬均小於需檢測的零件標識面的長寬。
2.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述到位檢測模塊在圖像處理模塊輸出的邊緣分割圖像的四邊都檢測到連續的與傳送軌道背景色灰度值有異的灰度值時判定零件已進入識別區域窗口，所述傳送軌道背景色灰度值是設定值或者是開始識別前基於CCD攝像模塊和圖像處理模塊獲得。
3.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述識別區域窗口的面積在零件的待檢測面面積的80%-99%之間。
4.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述到位檢測模塊在圖像處理模塊輸出的邊緣分割圖像大於1/2區域檢測到都與傳送軌道背景色灰度值有異的灰度值時判定零件已進入識別區域窗口，所述傳送軌道背景色灰度值是設定值或者是開始識別前基於CXD攝像模塊4和圖像處理模塊獲得。
5.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述識別區域窗口前設有與其緊貼的到位識別窗口，到位識別窗口的面積小於識別區域窗口 ；所述到位檢測模炔基於圖像處理模塊輸出的到位識別窗口的邊緣分割圖像進行到位識別，當到位識別窗口檢測到與傳送軌道背景色灰度值和零件本體灰度值有異的灰度值時判定檢測到觸頭/雙金的邊緣，當偶數次檢測到觸頭/雙金的邊緣時判定零件已進入識別區域窗口。
6.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述識別模塊在圖像處理模塊輸出的觸頭/雙金的邊緣分割圖像上檢測到大於或大於等於亮點閾值的像素點的總數即最大灰階面積An ;將最大灰階面積An和邊緣分割圖像中像素點總數即圖像總面積Rn的比值與標識面閾值進行大小比較可判定當前零件的上表面是否為標識面。
7.根據權利要求6所述的標識面識別系統，其特徵在於:在用最大灰階面積An進行標識面判定前，先將最大灰階面積An於跳變點閾值比較；當最大灰階面積An小於設置的跳變點閾值時，將最大灰階面積An邊上2-15像素範圍內的像素點的灰度值與低灰度閾值比較得到大於或大於等於低灰度閾值的像素點的總數即低灰度面積SL ;將低灰度面積SL與最大灰階面積An相加得到新的最大灰階面積An，將新的最大灰階面積An用於標識面判定。
8.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述識別區域窗口個數大於I個，可實現重複檢測。
9.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述標識面識別系統設有可輸出標識面判定結果的通訊接口模塊，所述通訊接口模塊與識別控制模塊連接。
10.根據權利要求1所述的標識面識別系統，其特徵在於:所述圖像處理模塊進行圖像處理包括: h(x, V) = V 2 ( f (x, y) * Cr(x, >p) )= f(,Jft J.) =( ψ y}
11.一種標識面識別方法，可用於在傳送軌道上動態傳送的高低壓開關的零件的標識面的識別，其特徵在於包括以下步驟: A:在CXD攝像模塊的固定攝像區域內，對應傳送零件的傳送軌道區域內設置識別區域窗口，識別區域窗口的長寬均小於零件的待檢測面的長寬； B:判定零件進入識別區域窗口後通過CXD攝像模塊得到零件上表面的待識別圖像； C:對識別區域窗口內的待識別圖像進行高斯拉普拉斯算子圖像邊緣識別得到邊緣分割圖像； D:將邊緣分割圖像內的每個像素點的灰度值與設定的亮點閾值比較得到大於或大於等於亮點閾值的像素點的總數為最大灰階面積An ； E:將最大灰階面積An和邊緣分割圖像中像素點總數即圖像總面積Rn的比值與標識面閾值進行大小比較可判定當前零件的上表面是否為標識面。
12.根據權利要求11所述的標識面識別方法，其特徵在於: 步驟D還包括以下步驟，當最大灰階面積An小於設置的跳變點閾值時，將最大灰階面積An邊上2-15像素範圍內的像素點的灰度值與低灰度閾值比較得到大於或大於等於低灰度閾值的像素點的總數即低灰度面積SL ;將低灰度面積SL與最大灰階面積An相加得到新的最大灰階面積An。
13.根據權利要求11所述的標識面識別方法，其特徵在於: 步驟B所述的判定零件進入識別區域窗口的方法是指當識別區域窗口四邊都檢測到連續的與傳送軌道背景色灰度值有異的灰度值，所述傳送軌道背景色灰度值是設定值或者是開始識別前由CCD攝像模塊拍攝識別區域窗口獲得。
14.根據權利要求11所述的標識面識別方法，其特徵在於: 步驟B所述的判定零件進入識別區域窗口的方法是在CCD攝像模塊的固定攝像區域內，對應傳送零件的傳送軌道區域內，識別區域窗口前設有與識別區域窗口緊挨著的預識別窗口且比識別區域窗口小，預識別窗口用於對零件的邊緣進行識別；當預識別窗口檢測到與軌道背景色灰度值和零件本體灰度值有異的灰度值時判定預識別窗口檢測到零件的邊緣，當預識別窗口 檢測到第偶數個零件的邊緣時，則判定零件已進入識別區域窗口。
【文檔編號】G06K9/00GK103729630SQ201410015106
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】黃和平, 顧章平, 高玉保 申請人:浙江正泰電器股份有限公司