[发明专利]基于机器视觉的流水式高精度、高速的颗粒物自动计数装置

说明书

技术领域

本发明属于机器视觉技术、机械设计技术、生产流水线技术和自动控制技术在颗粒状物体自动计数方面的应用，尤其适用于大规模生产工业元器件的自动计数。

背景技术

在工业企业的生产中，需要对生产流水线的元器件实时自动计数，有些场合要求计数精度达到百分之百。目前很多企业仍然采用人工计数，这种计数方式不仅任务繁杂，工作效率不高，还很容易因为人的疲劳等因素造成计数误差，尤其是在用工成本日益昂贵的今天，迫切需要有一种自动化的计数装置。

国家发明申请号201110418587.4公开了一种元器件自动计数统计方法和装置，利用机器视觉和图像处理的方法进行元器件数量自动统计的方法和装置。能够对贴片电阻、贴片电容等小尺寸元器件自动进行比较精确数量统计，不仅提升了计数效率和计数准确性，而且降低了操作人员的劳动强度。但是，该发明在计数准确性方面还达不到百分之百精度，自动计数统计方法和装置难以满足生产流水线的实时高效检测的需要。另外，该发明应用在其他器件自动计数中仍然会出现较多的问题，即通用性缺乏；进行图像识别是一个概率问题，要提高自动计数的准确性还需要用概率的方式进行处理。

影响计数准确性的因素很多，1）识别知识广泛：被检测的物体各种各样，特征复杂，包括灰度、颜色、大小、形状和纹理等信息；要对物体进行识别和分割需要掌握和具备大量的相关知识；2）环境因素的多义性：物体的形状、颜色、光源角度、摄像装置的角度以及空间关系的变化都会对成像有一定程度的影响，从而降低了基于机器视觉计数的精确度；3）图像的多义性：被检测物体从三维投影到二维平面上，丢失了深度和不可见部分的信息，导致了不同形状的三维物体投影到图像平面上产生相同图像的问题；另外，从不同角度获取同一物体的图像也会出现较大的差异；4）机器视觉处理的实时性与准确性相矛盾的问题，图像信息量很大，基于机器视觉的检测往往要求有较高的实时性，采用高智能化的、高复杂度的检测算法虽然能提高检测精度，但是会影响检测的实时性；5）在图像分割处理方面，被测物体的重叠和粘连直接影响基于机器视觉计数的精确度。

因此，一种基于机器视觉的流水式高精度、高速的颗粒物自动计数装置的设计迫切需要解决以下几个问题：1）如何采用基于机器视觉识别检测的有限智能化来满足实时性的要求；2）如何通过在人的监督下的自学习方式，使得基于机器视觉自动计数在使用过程中不断累积和丰富相关知识，以满足检测各种各样的被检物体的需要；3）如何通过检测算法自完善方式，使得基于机器视觉识别检测在使用过程中自动发现识别错误，在人的监督和参与下不断完善检测算法，实现有限和高效的智能；4）如何通过多数表决机制，提高识别和计数的准确性；5）如何在检测流水线设计中消除被测物体的重叠和粘连的现象；6）如何在机器视觉检测过程中有效地区分和判断出被测物体的重叠和粘连；7）如何减少环境多义性对机器视觉检测结果的干扰；8）如何利用流水线的设计方式来提高高速自动化计数的水平。

发明内容

为了克服已有的基于机器视觉的自动计数装置的适应性欠缺、实时性和准确性难以同时得到满足、自动化程度不高、自我学习和完善能力缺乏和难以有效控制计数精度等不足，本发明提供一种具有较好的环境适应性和检测物体适应性的、能同时兼顾检测的实时性和准确性的，较高的自动化程度的、较强的自我学习和完善能力的、能根据不同检测需求控制计数精度的基于机器视觉的流水式高精度、高速的颗粒物自动计数装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于机器视觉的流水式高精度、高速的颗粒物自动计数装置，包括用于对颗粒物进行自动计数检测的流水线、用于拍摄被测颗粒物图像的摄像单元和用于对被测颗粒物图像进行图像处理以及协调控制流水线上各机构动作的微处理器，所述流水线包括用于将被测颗粒物从待测物件容器中提升到流水线上的托盘中的上料机构、用于将流水线上的托盘中的被测颗粒物倾倒到已测物件容器中的倾倒机构、用于使得流水线上的托盘按规定节奏进行间隙式转动的转动机构和用于使得流水线上托盘中的被测颗粒物均匀分布减少重叠和粘连的微震机构，所述的微处理器还包括：