一種柔軟介質邊緣檢測方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種柔軟介質邊緣檢測方法和裝置。裝置中的不透光黑匣子頂部是與水平面成α角的斜面,在靠近斜面底部的中間部分有一個圓孔;黑匣子前后兩面底邊中央部分各有一個矩形豁口,以便待測介質穿過檢測裝置;黑匣子底座前后中間位置各固定一個條狀耐磨固定環,固定框中間有圓孔,待測介質從此孔穿進黑匣子矩形豁口,并保證待測介質勻速穿過檢測裝置時,保持穩定的張緊力,所述光源系統位于斜面頂端中央下方。被檢測的柔軟介質經過固定排列的刀具切割后,通過圖像采集系統檢測其邊緣絲線的寬度,以確定柔軟介質邊緣與同側割刀的邊緣刀片的相對位置。本發明檢測精度高并且不受待測物表面、顏色以及外部光線、污物的干擾。
【專利說明】一種柔軟介質邊緣檢測方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明提供一種柔軟介質的邊緣檢測裝置及其檢測方法,主要用于柔軟介質分切領域,涉及到工業產品檢測技術、光電技術、傳感器技術及圖像處理技術,特別是關于邊緣檢測技術,通過光電傳感器檢測在均勻平行光照射下所呈的實像,從而確定介質邊緣的位置。
【背景技術】
[0002]目前在工業控制領域中,很多情況下需要檢測柔軟介質(如薄膜、布料,紙張等)的邊緣位置,以確保介質沿正確的軌道運動。邊緣檢測,主要是對物體形狀和尺寸進行精確測量。目前邊緣檢測的方法包括:(I)紅外檢測,(2)顯微鏡檢測,(3)光耦合器件檢測。其中檢測精度受檢測環境、光源、待測物體的厚度及顏色的影響。
[0003]以往公開的邊緣檢測器如圖1所示,邊緣檢測器包括不透光黑匣子101,光源產生模塊102,平行于黑匣子底面和頂面的豁口 105,線性CXD傳感器106和控制電路107。其中光源產生模塊包括光源103和光學凸透鏡104,控制電路107直接為光源103供電,并通過光學凸透鏡104產生用于投影的平行光。
[0004]待測介質從豁口 105穿過邊緣檢測裝置,在平行光照射下所得到的實像映射到線性CCD傳感器106的感光區,傳感器通過光電之間的轉化,將每個像素的電信號輸出,通過控制電路對電壓信號進行處理可以獲得介質邊緣位置數據。
[0005]在電源產生電路中控制電路直接為光源供電,一旦邊緣檢測裝置的電壓由于外界的影響而浮動,那么為光源供電的電流也就隨之波動,在相同環境下線性CCD傳感器所接收的光能也就不同;當外界的光線從黑匣子豁口 105進入邊緣檢測器內部時也會對原有光線有所干擾,這些都會影響線性CXD傳感器的檢測精度。由于存在上述各種誤差因素,采用固定閾值的圖像處理電路顯然會增大數據誤差。這些因素都將導致最終的測量數據出現較大誤差甚至錯誤的結果。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種柔軟介質的邊緣檢測裝置及其檢測方法,以克服外部光源干擾、污物玷污、檢測精度差等缺點,并且不受待測物體形狀、檢測環境的限制。本發明主要用于柔軟介質分割加工領域。
[0007]為達到上述目的,本發明通過以下技術方案實現:
一種柔軟介質的邊緣檢測裝置,其結構包括:圖像采集系統、光源系統和一個不透光的黑匣子。所述不透光黑匣子其上底面是一個與水平面成α角的斜面,在黑匣子前后兩面靠近底部的中間部分分別有一個矩形豁口,在兩個豁口下方的底座上固定一個中間有孔的條狀陶瓷固定環,待測介質從此孔穿過檢測裝置,黑匣子內部的四壁和底部是黑色磨砂層,減少反射光對測量精度的影響;所述圖像采集系統包括光學鏡頭、線性CCD傳感器、傳感器驅動模塊和信號處理模塊,線性CCD傳感器、傳感器驅動模塊和信號處理模塊位于黑匣子斜面上部,并且與黑匣子內部的光學鏡頭組合在一起嵌在斜面中下側,線性CCD傳感器模塊中的像元排列方向需與黑匣子前后兩面平行;所述光源系統包括LED光源和光源驅動模塊,位于黑匣子內部與光學鏡頭平行放置的斜面坡頂,LED光源與水平面的夾角為β,且光源系統發出的一束平行光照射在黑匣子底部平面中央,其入射角為α,使待測介質表面發生鏡面反射的反射光線垂直進入光學鏡頭。
[0008]一種柔軟介質的邊緣檢測方法,具體是將被檢測的柔軟介質經過固定排列的刀具切割后,通過圖像采集系統檢測其邊緣絲線的寬度,以確定柔軟介質邊緣與同側割刀的邊緣刀片的相對位置。所述的圖像采集系統檢測邊緣絲線的寬度,是通過圖像采集系統中線性CCD傳感器對待測介質反射光線所呈的實像進行檢測而實現的。
[0009]本發明提出了一種檢測精度高并且不受待測物表面、顏色以及外部光線、污物的干擾的邊緣檢測裝置及方法。采用攝像機系統采集被切割薄膜邊緣部分的寬度數據以確定薄膜邊緣相對刀具邊緣的位置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是以往發明實施例中,邊緣檢測裝置的結構框圖。
[0011]圖2是本發明實施例中,邊緣檢測裝置結構左視圖。
[0012]圖3是本發明實施例中,邊緣檢測裝置部分結構前視圖。
[0013]圖4是本發明實施例中,柔軟介質切割示意圖。
[0014]圖5是本發明實施例中,LED光源結構示意圖。
[0015]圖中符號說明:
101:不透光黑匣子,102:光源產生模塊,103:光源,104:光學凸透鏡,105:豁口,106:線性C⑶傳感器,107:控制電路,201:圖像采集系統外殼,202:信號處理模塊,203:傳感器驅動模塊,204:線性C⑶傳感器,205:光學鏡頭,206:不透光黑匣子,207:光源系統外殼,208:光源驅動模塊,209:LED光源,210:介質固定環,211:豁口,31:矩形豁口,32:圓孔,41:柔軟介質,42:刀具,43:待測介質,51:發光二極管,52:散光板。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0017]在本發明的實施例中,寬的柔軟介質經過刀具分割成多條窄的介質,分割后邊緣的一條介質(即待測介質)進入邊緣檢測裝置前后兩側固定框的圓孔和底部的豁口,從黑匣子內部穿過,線陣圖像傳感器檢測出待測介質的寬度,從而確定切割切片與柔軟介質邊緣的相對位置。
[0018]本發明實施例邊緣檢測裝置的內部結構左視圖如圖2所示,前視圖(部分結構)如圖3所示,邊緣檢測裝置包括:圖像采集系統、光源系統207以及不透光黑匣子206。所述的不透光黑匣子其上底面為一個與水平面成α角的斜面,在黑匣子前后兩面靠近底部的中間部分分別有一個矩形豁口 31,在兩個豁口 211下方的底座上固定一個條狀介質固定環210如圖3所示,其中間有一個圓孔32,黑匣子內部的四壁和底部附有黑色磨砂層。如圖4所示,柔軟介質41經過刀具42分割后,將分割后的邊緣介質43從檢測裝置前面的固定環圓孔穿入到黑匣子底部的矩形豁口中,然后經過另一側的矩形豁口并從固定環中的圓孔穿出,保證待測介質在檢測過程中有穩定的張緊力,并且檢測位置相對固定,從而減少測量過程中的誤差。
[0019]所述光源系統207包括:光源驅動模塊208和LED光源209。其中LED光源由一個長方體構成,如圖5所本實施例中光源由多個發光二極管51組成,并一字排列在長方體內頂部,同時在與發光二極管相對的底面嵌入散光板52,保證光線的均勻度和平行度。在固定LED光源之前,應調整LED光源兩端高度,使之傾斜放置,與水平面夾角為β,保證光源系統發出光線與黑匣子底面所形成的入射角為α。在檢測過程中為確保檢測的準確性,光源的光線強度必須保持穩定,所以設計一個光源驅動模塊,為發光二極管提供一個恒定不變的可調電流。
[0020]所述圖像采集系統由光學鏡頭205、線性CCD傳感器204、傳感器驅動模塊203以及信號處理模塊202和圖像采集系統外殼201組成。光學鏡頭與圖像采集系統外殼組合在一起嵌在黑匣子頂斜面中下側,并且光學鏡頭和線性CCD傳感器需與斜面平行。傳感器驅動模塊為線性CCD傳感器模塊提供工作電壓及合適的驅動脈沖信號,確保正常穩定工作。線性CCD傳感器模塊與傳感器驅動模塊耦接至信號處理模塊。光源系統發出的平行光照射在待測介質表面及周圍黑色區域,經反射后的光線進入光學鏡頭。可根據實際需要調節光學鏡頭的光柵以及焦距,使進入線性CCD傳感器的光線對比度達到最優,經過光學鏡頭后可以獲得一個放大的實像呈現在線性CCD傳感器上。利用光學鏡頭不僅可以根據環境調整曝光強度,提高對比度,使線性CCD傳感器采集到一個清晰放大的圖像。線性CCD傳感器在傳感器驅動模塊的作用下,將放大實像由光信號轉換成對應的模擬電壓信號并輸出。在信號處理模塊中,首先對模擬的電壓信號進行放大、濾波處理,其次二值化電路采用浮動閾值法將預處理后的電壓信號進行二值化處理(感應介質圖像的像元素輸出為高電平,其它的輸出為低電平);信號處理模塊檢測波形,分辨出高低電平的跳變點,即為待測物邊緣位置;由傳感器驅動脈沖的特點可以判斷出跳變點所對應的像素編號,找出兩個跳變點對應的像素編號,根據線性CCD傳感器硬件參數計算出實像的實際寬度;通過檢測已知寬度的介質對檢測裝置進行標定,信號處理模塊根據標定值與實像的實際寬度計算出待測介質的實際寬度,轉換成十六進制數并通過串口輸出。
[0021]在本發明檢測顏色較深的另一實施實例中,將黑匣子底部換成白色背景,用來檢測黑色介質,以提高待測物的識別度,輸出的數據也相當準確,檢測精度也是比較高的。本發明不限于此。
[0022]本發明的技術效果:用戶可以根據自己的需要對本發明中的相關部件進行修改,以適應對不同介質的檢測。用戶將待測物從固定件圓孔和黑匣子底部豁口穿進邊緣檢測裝置,并在另一側的豁口和圓孔中穿出,在較短的時間內會輸出待測物的實際寬度數據。當待測物相對于檢測裝置移動時,檢測裝置會連續輸出待測物不同位置的寬度數據。
[0023]本發明還會得到的技術效果:當提供給邊緣檢測裝置的電壓有較小浮動以及在有外部光線干擾的情況下,經過檢測得到的邊緣位置數據也是比較精準的。
[0024]綜上所述,本說明書提到的具體實施例都能達到較好的檢測效果。在本【技術領域】依照本發明的構思通過邏輯分析、推理或有限實驗得到技術方案,皆應屬于本發明的權利要求保護范圍。
【權利要求】
1.一種柔軟介質邊緣檢測方法,其特征在于包括:被檢測的柔軟介質經過固定排列的刀具切割后,通過圖像采集系統檢測其邊緣絲線的寬度,以確定柔軟介質邊緣與同側割刀的邊緣刀片的相對位置。
2.如權利I所述的邊緣檢測方法,其特征在于:所述的圖像采集系統檢測邊緣絲線的寬度,是通過圖像采集系統中線性CCD傳感器對待測介質反射光線所呈的實像進行檢測而實現的。
3.—種柔軟介質邊緣檢測裝置,包括不透光黑匣子、圖像采集系統和光源系統,其特征在于:所述不透光黑匣子頂部是與水平面成α角的斜面,在靠近斜面底部的中間部分有一個圓孔;用于安裝圖像采集系統中的光學鏡頭,黑匣子內部四壁是黑色磨砂層,減少反射光線對測量精度的影響;黑匣子前后兩面底邊中央部分各有一個矩形豁口,以便待測介質穿過檢測裝置;黑匣子底座前后中間位置各固定一個條狀耐磨固定環,固定框中間有圓孔,待測介質從此孔穿進黑匣子矩形豁口,并保證待測介質勻速穿過檢測裝置時,保持穩定的張緊力,所述光源系統位于斜面頂端中央下方。
4.如權利3所述的邊緣檢測裝置,其特征在于:所述光源系統包括LED光源、光源驅動模塊、散光板和光源系統外殼,其中光源驅動模塊為LED光源提供穩定的可調電流;LED光源傾斜放置,其下方內嵌散光板,以確保在正常工作時產生一束均勻平行光,保證從光源產生的平行光與黑匣子內部底面的入射角為α。
5.如權利4所述的邊緣檢測裝置,其特征在于:所述LED光源為一條狀長方體,其內部頂端固定有一字排列的多個單色發光二極管;長方體底部用散光板密封,使光源射出均勻的平行光。
6.如權利3所述的邊緣檢測裝置,其特征在于:所述圖像采集系統包括光學鏡頭、線性CCD傳感器、傳感器驅動模塊和信號處理模塊,其中光學鏡頭嵌在黑匣子斜面圓孔中并與圖像采集系統外殼相接,同時保證在黑匣子底部發生鏡面反射的反射光線垂直進入光學鏡頭;線性CCD傳感器耦接至傳感器驅動模塊和信號處理模塊。
【文檔編號】G01B11/00GK103968756SQ201410155146
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】朱禮堯, 吳濤, 公曉麗 申請人:杭州電子科技大學