[发明专利]基于相机阵列的薄片叠层计数装置与方法

说明书

本发明公开了一种利用相机阵列对超薄片材叠层自动计数的装置和方法，该装置包括机箱、嵌入式工控机、测量托盘、LED光源、多相机成像模块和图像分析计数软件。其特点体现在：（1）采用空间交叉的双列相机阵列结构，解决高分辨率成像要求与视场大小、相机安装物理尺寸间的矛盾；（2）提出波峰定位和1D剖面信号匹配算法，解决无明显特征点多相机图像融合、拼接难题；（3）采用频域滤波、相关测量和先验知识融合的线结构检测算法，提高低对比度、干扰和异常情况下超薄片材叠层图像条纹检测精度。本发明有效扩展了机器视觉薄片叠层计数仪器的测量范围和分辨率，在印刷包装、半导体和电子行业有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于相机阵列的薄片叠层计数装置与方法，属于机器视觉技术领域，特指针对0.08mm、0.11mm等超薄叠层薄片的计数装置与方法。

背景技术

目前，在包装印刷行业，纸张产品的计数是一项非常重要且必不可少的工作，如果计数不准确，会给企业造成直接经济损失。类似应用还包括硅片、银行卡、太阳能晶片、PCB电路板和装修贴纸等薄片产品的数量测量。

由于不同叠层端面成像效果差异较大，对超薄叠层薄片的用机器视觉的方法准确计数主要面临以下三大难题：(1)在保持当前相机分辨率不变的前提下，满足更薄产品的数量检测需求；(2)数量检测任务：产品破损、端面厚度变化、光照不均、摆放不齐等导致的检测难题；(3)多相机图像拼接任务：产品端面图像间重叠区域特征不明显导致的拼接难题。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明从硬件结构和软件算法两方面着手，提出了基于相机阵列的薄片叠层计数装置与方法，一方面能够化解高分辨率与小视野之间的矛盾，另一方面又排除了多种干扰因素对图像序列拼接精度的影响，有效解决了三大难题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于相机阵列的薄片叠层计数装置，包括：底座、机箱外壳、多台相机、支架、导轨，底座上竖直设置有机箱外壳，机箱外壳前方的底座上设置有导轨，导轨上设置有支架，所述多台相机固定在支架左右两侧，呈交错排列，多台相机与底座平行设置，支架两侧相机与被测薄片侧面成锐角设置，所述机箱外壳上设置有窄缝，多台相机聚焦后，使其延长线交汇于窄缝感兴趣区域中间一点，保证采集到分辨率高、重叠区域足的超高叠层薄片的端面图像序列。

作为优选方案，所述机箱外壳左右两侧设置有对称光源，用于消除了由于一侧光源照射导致的叠层端面光照不均匀问题。

一种根据权利要求1所述装置的薄片叠层计数方法，包括步骤如下：

步骤1：旋转角矫正；

步骤2：尺度矫正；

步骤3：定位重叠直线；

步骤4：待测叠层薄片计数。

作为优选方案，所述步骤1包括步骤如下：

1.1从计数装置的毗邻相机中采集2维图像ⅠI₁(x,y)和2维图像ⅡI₂(x,y)，x代表图像像素行坐标，y代表图像像素列坐标，对2维图像ⅠI₁(x,y)进行FFT频率分解得f₁(w,Φ,z)，其中w代表频率，Φ代表相位，z代表行数；

1.2从f₁(w,Φ,z)各行中提取各行基波频率W(z)，利用统计分析法从W(z)中提取图像总基波频率W₁；利用总基波频率W₁对应的相位Φ_i,1运算获取图像与x轴的偏差角度α₁；

1.3对2维图像ⅡI₂(x,y)进行相同操作，获取图像与x轴的偏差角度α₂，并相应得出两图像的旋转差角α：