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专利号: 2012104119805
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置,其特征在于:包括用于对珍珠进行自动检测和分类的流水线,用于一次性、全方位获取被检珍珠整个球体表面图像的单目多视角机器视觉装置和用于对被检珍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珍珠从待测物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料输入口的上料动作机构,用于将被检珍珠提升到单目多视角机器视觉装置中进行视觉分析的送检动作机构,用于将送检动作机构的活动顶杆的翻板上的已检珍珠落入分级输入口的下料动作机构,用于将落入到分级输入口的已检珍珠根据分级判断结果控制分级输出口转动到相对应的珍珠分级容器上方的分级动作机构和用于将在分级输出口内的已检珍珠收集到相对应的珍珠分级容器中的分级执行机构;所述的微处理器还包括:图像读取模块,用于从所述的单目多视角机器视觉装置读取包含有从9个不同视角拍摄的被检珍珠的图像;图像处理模块,用于从一幅图像中分割出9幅不同视角的珍珠图像和将9幅不同视角的图像背景中分割出珍珠图像,并根据知识库中保存的传感器的标定结果对9幅不同视角的珍珠图像进行透视投影转换处理;传感器标定模块,用于对广角摄像机的标定、鱼眼镜头的畸变矫正以及透视投影变换,将标定广角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;形状大小识别模块,用于根据国家标准GB/T18781-2008对被检珍珠进行大小和形状的识别;结果输出模块,用于将被检珍珠的大小和形状的检测结果进行汇总,一方面根据国家检测标准自动生成一份检测结果表,另一方面,将检测结果的信息发送给流水线控制模块,让流水线控制模块控制相应的分级控制模块自动完成被检珍珠的自动分级;人机交互模块,用于在人工干预下完成检测参数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装置由1个广角摄像机和8个平面镜所构成的单目多视角立体视觉装置,通过一个广角摄像机的一次成像来获取从9个视角拍摄的珍珠表面图像,所述的单目多视角机器视觉装置由广角摄像机和2个平面镜斗型腔组成;每个斗型腔由尺寸相同的等腰梯形平面镜组成,上斗型腔呈上小下大,下斗型腔呈上大下小,上下斗型腔的大口径处尺寸相同,在上下斗型腔的大口径处将上下斗型腔合并为一整体,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;广角镜头由上斗型腔小口端探入腔体内,镜头入射光线由上斗型腔端口的直射光线和镜面反射光线组成;通过腔体的直射光线投影在摄像机投影面的中央区域,被测珍珠通过活动支架被安置到中央区域,镜面反射光线投射到摄像机投影面的周边区域,且8个镜面的投影区域各不相同;因此,该装置拍摄的图像包含被测珍珠的多个影像,且这些影像来自于9不同透视投影点;所述的单目多视角机器视觉装置一共有9个不同透视投影点,在摄像机中直接成像的为真实摄像机的透视投影点;

其他8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。

2.如权利要求1所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置,其特征在于:所述的图像处理模块中,分割出珍珠图像后,根据知识库中保存的传感器的标定结果对9幅不同视角的珍珠图像进行透视投影转换处理,得到9幅不同视角的分割后无畸变的珍珠图像。

3.如权利要求1所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置,其特征在于:所述的上料动作机构与所述的送检动作机构有一个动作配合,当所述的送检动作机构的活动顶杆下降到某一个位置高度时,所述的上料动作机构的上料管中的被检珍珠依靠自身重力流入到送检动作机构的活动顶杆的翻门上,完成上料的动作。

4.如权利要求1所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置,其特征在于:所述的送检动作机构由活动顶杆、翻门、转动齿轮和步进电机所构成,活动顶杆内部中空,当翻门打开时,在翻门上的珍珠将沿顶杆内孔落下;活动顶杆的外侧配置有齿条,齿条与转动齿轮相啮合,步进电机带动转动齿轮正反转动,控制转动齿轮正反方向的转动就能控制活动顶杆的上下运动;当活动顶杆运动到上位极限状态时,活动顶杆将被测珍珠提升到所述的单目多视角机器视觉装置中的中央区域进行检测;当活动顶杆运动到下位极限状态时,这时活动顶杆对上料管出口处不发生遮挡,上料管的珍珠依靠自身的重量流入到活动顶杆的翻门上;活动顶杆的上部和翻门采用黑色无镜面反射的金属材料制成。

5.如权利要求1所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置,其特征在于:所述的下料动作机构安置在所述的送检动作机构的活动顶杆内,由翻门、弹簧铰链和牵引式电磁铁所构成,翻门通过弹簧铰链固定在活动顶杆上内侧;牵引式电磁铁不通电时弹簧铰链的弹簧力使得翻门处于闭合状态,当牵引式电磁铁通电时克服弹簧铰链中的弹簧力使得翻门打开,使得安置在活动顶杆的翻门上的珍珠依靠其本身重力下落到活动顶杆的内孔中,流入活动顶杆内孔中的珍珠接着流入到分级输入口中。

6.如权利要求1所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置,其特征在于:所述的分级动作机构由转动盘和步进电机构成,转盘的上面开有一个分级输入口,转盘的下面开有一个分级输出口,分级输入口和分级输出口是连通的,分级输出口下面配置了一根分级输出导管,分级输出口与分级输出导管之间配置有所述的分级执行机构,步进电机驱动转动盘的转动;

所述的分级执行机构由翻门、弹簧铰链和牵引式电磁铁所构成,翻门通过弹簧铰链固定在分级输出口;牵引式电磁铁不通电时弹簧铰链的弹簧力使得翻门处于闭合状态,当牵引式电磁铁通电时克服弹簧铰链中的弹簧力使得翻门打开,使得在分级输出口的已检珍珠依靠其本身重力下落到沿输出导管流入到相对应的珍珠分级容器中。

7.如权利要求1所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置,其特征在于:所述的流水线控制模块,用于控制所述的上料动作机构、所述的送检动作机构、所述的下料动作机构、所述的分级动作机构和所述的分级执行机构之间的协调顺序动作;首先是送检动作机构的活动顶杆上下运动,送检动作机构的活动顶杆从上极限位运动到下极限位的时间为T1,从下极限位运动到上极限位的时间为T2,这里T1=T2;当送检动作机构的活动顶杆从上极限位开始运动时刻触发对被检珍珠图像的抓拍,然后进行图像分析、检测和分类识别;经过时间T11触发下料动作机构的动作,使得安置在活动顶杆的翻门上的珍珠依靠其本身重力下落到活动顶杆的内孔中,流入活动顶杆内孔中的珍珠接着流入到分级输入口中;经过时间T12根据分级判断结果触发分级动作机构的转动,使得分级输入口对准相对应的分级收集容器的转动,因此,在T12时间内必须完成对被测珍珠的图像分析、检测和分类识别处理;经过时间T13上料管的珍珠依靠自身的重量流入到送检动作机构的活动顶杆的翻门上;活动顶杆到达下极限位后改变运动方向,向上运动,经过时间T21后触发分级执行机构的电磁开关动作,使得已检珍珠流入到相对应的珍珠分级容器中;

经过时间T22后触发分级动作机构的转动,使得分级输入口对准活动顶杆的转动,等待下一次被检珍珠的落下;经过时间T23后触发上料动作机构的送检准备动作,将一粒珍珠送入上料管内;活动顶杆到达上极限位后改变运动方向,向下运动,以此往复循环,每循环一次完成一粒珍珠的分类检测。