[发明专利]一种基于以太网的嵌入式视觉测控系统及其测控方法

说明书

技术领域

本发明属于测量控制技术领域，具体涉及一种基于以太网的嵌入式视觉测控系统及其测控方法。

背景技术

在检测技术中，被测物体的外形往往具有某种几何形状，其长度、角度、圆孔直径、弧度等都是典型的待测几何参数，传统的测量方法是利用卡尺或千分尺在被测工件上针对某个参数进行多次测量后取平均值，但这种测量方法精度低、测试速度慢，且数据无法实时处理，控制器也就无法据此实时做出控制决策，所以不适合自动化生产。

基于机器视觉的尺寸测量方法以其非接触性、实时性、灵活性和精确性等特点可以有效地解决这些问题，另外，这种方法不但可以获取尺寸参数，还可以根据测量结果及时给出反馈信息给控制器，由此做出控制决策，控制执行器的操作，修正加工参数，避免生产更多的次品，减少企业损失。

以往我们将视觉测控系统中的图像采集设备、图像处理器、控制器和执行器等设备作为独立的节点，通过1394、RS232、RS485、CAN等总线连接，这种网络的连网范围是有限的，组网也很不灵活，管理起来比较麻烦，而且无法实现与企业的Internet/Intranet无缝连接从而实现远程控制。而在所有的网络技术中，以太网由于其通信速率高、开放性好、应用广泛以及价格低廉、易于信息集成等特点，基本垄断了商业领域的网络市场，而随着以太网接口在视觉采集设备上的推广使用，将以太网用于视觉测控系统现场设备之间的网络通信平台，是发展的必然趋势。

但是由于以太网络不具备其他工业网络的专用性，同时为了保证数据传输的速度，应用中数据传输多是基于UDP协议的，这样就导致了数据传输中网络丢包的大量存在。由于丢包的存在，运用传统的控制方法，可能导致某些时刻控制指令的无效，非但起不到控制调节的作用，反而可能造成不利的影响。

同时，现有的机器视觉测量装置和控制装置，往往是基于PC机的，这些装置往往价值不菲，而且体积庞大，不仅增加了成本，实际上也丧失了许多的灵活性。而嵌入式设备不仅功耗低、体积小、成本低，而且稳定性、实时性好。嵌入式网络设备不仅可以构建LAN，而且可以方便地接入网络。而且嵌入式设备可以作为一个嵌入式web服务器，这样就可使管理人员无论何时何地，都可以十分方便地利用web浏览器对其进行远程的管理和控制。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种基于以太网的嵌入式视觉测控系统及其测控方法，在控制目标上用相对稳定性代替传统的全程渐近稳定性要求，能够有效地抑制以太网传输过程中丢包现象给控制调节所带来的影响。

一种基于以太网的嵌入式视觉测控系统，包括：

图像采集单元，用于对测量区域内的待测物件进行图像采集，输出一张待测图像和若干张备用图像；

数据填补单元，用于通过以太网接收所述的待测图像和若干张备用图像，并利用若干张备用图像对待测图像进行数据填补，输出一张待处理图像；

图像处理单元，用于对所述的待处理图像进行特征提取，求得待测物件的当前特征信息；

信息存储单元，用于存储待测物件的当前特征信息以及历史特征信息；

控制单元，用于从信息存储单元中提取出所述的当前特征信息以及历史特征信息，且接收给定的特征设定值，并计算出控制参数；进而根据当前特征信息、历史特征信息、特征设定值以及控制参数，计算出控制量并输出；

执行器，用于通过以太网接收所述的控制量，并根据控制量执行操作。

优选地，所述的数据填补单元、图像处理单元、信息存储单元和控制单元集成于嵌入式模块中；使得系统稳定性、实时性好，且结构紧凑、体积小、便携、功耗低、成本低。

优选地，所述的控制单元连接有人机界面单元，控制单元将待测物件的当前特征信息以及计算出的控制量通过以太网传输给人机界面单元，供其对这些信息数据进行显示；所述的人机界面单元接收用户输入的特征设定值，并将所述的特征设定值通过以太网传输给控制单元；使得用户能够实时获取测控过程中的相应数据，并对系统进行参数设置。

所述的图像采集单元为数字摄像机；所述的人机界面单元为上位机。

一种基于以太网的嵌入式视觉测控方法，包括如下步骤：

(1)对测量区域内的待测物件进行图像采集，获得一张待测图像和若干张备用图像；并利用若干张备用图像对待测图像进行数据填补后得到一张待处理图像；

(2)对所述的待处理图像进行特征提取，求得待测物件的当前特征信息；并获取待测物件的历史特征信息以及特征设定值；