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1、(10)申请公布号 CN 103868934 A (43)申请公布日 2014.06.18 CN 103868934 A (21)申请号 201410064006.5 (22)申请日 2014.02.25 201410028582.4 2014.01.21 CN G01N 21/95(2006.01) G01B 11/00(2006.01) (71)申请人 图灵视控 （北京） 科技有限公司 地址 100085 北京市海淀区北四环西路 9 号 银谷大厦 1705-018 (72)发明人 苗立刚 (74)专利代理机构 北京爱普纳杰专利代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 11419 代理人 王玉松 。
2、(54) 发明名称 基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法 (57) 摘要 本发明涉及一种基于机器视觉的玻璃灯杯检 测系统， 该系统包括光学室系统 （1） 、 传送带子系 统 （2） 、 电气安装箱系统 （3） ， 光学室系统包括图 像采集系统、 光学室风路子系统 （6） 、 光学室气路 子系统 （7） 、 温度采集子系统 （8） 、 灯杯抓取与工 位转换系统 （9） 、 光学室旋转盘子系统 （10） 。本 发明采用机器视觉对灯杯进行图像采集与后续 的算法分析处理， 本发明玻璃灯杯在线检测系统 适用于各种不同尺寸节能灯杯生产过程中的在线 品质检验， 检测精度高， 价格相对于同类产品降低 30%，。
3、 系统主要可以检测功能包括尺寸检测、 灯杯 身外观缺陷、 灯杯肩部缺陷等。检测时间小于 1 秒， 检测正确率可达到 95% 以上， 可以替代人工检 测。 (66)本国优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 9 页 附图 18 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书9页 附图18页 (10)申请公布号 CN 103868934 A CN 103868934 A 1/3 页 2 1. 一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统， 所述玻璃灯杯检测系统包括光学室系统 （1） 、 传送带子系统 （2） 、 电气安装箱系统 （3） ， 其特。
4、征在于， 所述光学室系统 （1） 包括图像采集系统、 光学室风路子系统 （6） 、 光学室气路子系统 （7） 、 温度采集子系统 （8） 、 灯杯抓取与工位转换系统 （9） 、 光学室旋转盘子系统 （10） ， 所述 光学室旋转盘子系统 （10） 包括旋转盘 （23） 和设置在旋转盘上的若干个工位 （24） ， 所述旋 转盘 （23） 采用凸轮分割器完成若干工位 （24） 的玻璃灯杯传递 ； 所述电气安装箱系统包括声光报警子系统 （11） 、 系统电源池系统 （12） 、 主控子系统 （13） 、 中央监控子系统 （14） ； 所述传送带子系统 （2）包括入料口灯杯传递子系统 （15） 、 出。
5、料口灯杯传递子系统 （16） ， 所述入料口灯杯传递子系统 （15） 包括入料口光电传感器 （17） 、 入料口灯杯传递气缸 子系统 （18） 、 入料口灯杯抓取机构 （19） ， 所述入料口灯杯抓取机构 （19） 包括活动连接在一 起的沿 X 轴运动的 X 轴直线滑台 （20） 和沿 Z 轴运动的 Z 轴直线滑台 （21） ， 所述 X 轴直线滑 台 （20） 设置在 Z 轴直线滑台 （21） 上方， 机械手指 （22） 安装在所述 X 轴直线滑台 （20） 上。 2. 如权利要求 1 所述玻璃灯杯检测系统， 其特征在于， 所述图像采集系统包括光学室 检测工位 1 图像采集系统 （4） 、 。
6、光学室检测工位 2 图像采集系统 （5） ； 光学室检测工位 1 图 像采集系统 （4） 采集所述玻璃灯杯的 4 个侧面和顶部图像， 所述光学室检测工位 2 图像采 集系统 （5） 采集所述玻璃灯杯的颈部图像 ； 所述光学室检测工位 1 图像采集系统 （4） 包括 4 个侧面工业相机 （36、 37、 38、 39） 、 1 个 顶部相机 （26） 和一个背光源 （30） 组成 ； 所述光学室检测工位 2 图像采集系统 （4） 包括工业相机 （28、 29） 、 背光源 （34） 。 3. 如权利要求 2 所述的玻璃杯检测系统， 其特征在于， 所述主控子系统包括中央控制 CPU 系统、 键盘以。
7、及 LCD 显示、 机箱。 4. 如权利要求 2 所述的玻璃杯检测系统， 其特征在于， 所述主控子系统包括嵌入式平 台板、 键盘以及 LCD 显示、 机箱 ； 所述嵌入式平台板包括 DSP 子系统、 FPGA 子系统、 ARM 子系统， 所述 FPGA 子系统通过 EMIF 接口与 ARM 子系统互连， 所述 DSP 子系统通过 HPI 接口与 ARM 子系统互连 ； 所述平台 还包括第一 DDRII 存储器、 第二 DDRII 存储器、 SRAM 存储器， 所述 FPGA 子系统与第一 DDRII 存储器和 SRAM 存储器互连 ； 所述 DSP 子系统包括 2 片或 2 片以上 DSP 处。
8、理器、 与 FPGA 互连 的 SRIO 接口、 两片 DSP 之间互连的 SRIO 接口、 DDR2 缓存控制器、 EMAC 控制模块、 DMA 直接 内存存取模块， 所述 DDR2 缓存控制器连接第二 DDRII 存储器， 所述 EMAC 控制模块与千兆网 PHY 相连接， 完成与工业相机的通讯。 5. 如权利要求 2 所述的玻璃杯检测系统， 其特征在于， 所述侧面工业相机侧面拍照时 间和检测工位之间的传动系统工业相机的启动压缩在一起。 6. 一种玻璃灯杯检测方法， 其特征在于， 所述方法依次按如下步骤进行系统总体控制 流程 ： 系统初始状态、 系统上电自检、 判断自检 OK、 机械手滑台。
9、系统配置、 光源系统配置、 相 机系统参数配置、 软件算法参数配置、 入口灯杯判断、 入口灯杯抓取、 待测灯杯成像、 算法处 理、 灯杯分类输出、 统计报表 ； 所述系统上电自检状态异常时， 进入异常状态 ； 权 利 要 求 书 CN 103868934 A 2 2/3 页 3 所述软件算法参数配置后异常时， 进入调试状态。 7. 如权利要求 6 所述的玻璃灯杯检测方法， 其特征在于， 所述系统上电自检依次包括 ： 检测所有电源、 采集温度传感器信号、 打开 FFU 开关、 光学系统配置与监测、 网口接口 识别、 光源状态检测、 OC 报警、 依次输出不同信号控制声光报警、 人工反馈声光、 自。
10、检结束 ； 所述检测所有电源结果异常时， 提示电源异常 ID， 进入系统异常状态 ； 所述采集温度传感器信号结果数值大于设定时， 提示温度异常， 进入系统异常状态 ； 所述网络接口识别时， 提示相机异常， 进入系统异常状态 ； 所述 OC 报警时， 提示光源系统异常复位光源， 重新进入光源状态检测 ； 所述人工反馈声光正常， 提示更换声光系统配件， 重新进入所述依次输出不同信号控 制声光报警步骤。 8. 如权利要求 6 所述的玻璃杯检测方法， 其特征在于， 所述系统灯杯检测包括 ： 正常运 行步骤、 工位 1 成像步骤、 工位 2 成像步骤、 工位 3 执行步骤、 工位 4 执行步骤 ； 所述。
11、正常运行步骤包括正常运行状态、 启动传送带、 待检工位有灯杯、 旋转盘转动工位 到位、 启动入料口气缸推动灯杯、 气缸到位反馈 OK、 气缸回归原位、 入料完成 ； 所述工位 1 成像步骤包括工位 1 成像状态、 入料口气缸到位、 启动相机 1 拍照 triger 信号气缸返回、 延迟 20ms 启动相机 6 拍照 triger 信号、 延迟 20ms 启动相机 4 拍照 triger 信号、 延迟 20ms 启动相机 2 拍照 triger 信号、 延迟 20ms 启动相机 3 拍照 triger 信号、 延 迟 20ms 启动相机 5 拍照 triger 信号、 图像传输完成、 启动闭合工。
12、位 1 手指信号启动图像处 理算法、 手指闭合完成、 旋转盘其他工位执行完成、 启动旋转盘旋转、 转盘到位 ； 所述工位 2 成像步骤包括工位 2 成像状态、 转盘到位、 启动相机 7 拍照 triger 信号、 图 像传输完成、 输出该工位执行完成信号 ； 所述工位3执行步骤包括工位3成像状态、 算法输出坏杯、 距离转盘道位100ms、 该工位 对应手指张开启动、 延迟 100ms 启动该工位气缸、 气缸到位、 输出该工位执行完成信号启动 气缸返回 ； 所述工位4执行步骤包括工位4成像状态、 算法输出坏杯、 距离转盘道位100ms、 该工位 对应手指张开启动、 延迟 100ms 启动该工位气。
13、缸、 气缸到位、 输出该工位执行完成信号启动 气缸返回。 9. 如权利要求 6 所述的玻璃杯检测方法， 其特征在于， 所述光源系统配置包括空闲状态、 MODE 键手动调到 EXT、 选择通道、 设置亮度 BRTWR 与 Light Intensity Input 输入、 设置模式为 ON/OFF TRGWR 与 Light Mode Input 输入。 10. 如权利要求 6 所述的玻璃杯检测方法， 其特征在于， 所述 DSP 子系统处理主流程包括如下部分 ： （1） 与 GigeVision 相机进行通讯， 并获取图片 ； （2） 对抓取的图片进行直方图处理 ； （3） 通过 SRIO 接口。
14、发送至 FPGA， 通知 FPGA 进行滤波处理 ； （4） 当获取到 FGPA 处理完成信号后， 读取处理后的图片 ； （5） 进行缺陷检测 ； （6） 发送缺陷检测结构至 ARM 子系统。 所述 GigeVision 相机通讯的处理流程步骤如下 ： 权 利 要 求 书 CN 103868934 A 3 3/3 页 4 （1） 等待 ARM 子系统发出开始信号 ； （2） 当接收到ARM子系统发出的图像处理开始信号后， DSP子系统向各个相机发送gige vision 相机检索信息 ； （3） 在一定的时间内， 如果所有相机回复检索信息， 则说明相机以及连接均没有问题 ； 否则跳出通讯处理流。
15、程， 并报告出错的具体信息 ； （4） 配置相机的状态， 具体配置寄存器在详细设计方案中说明 ； 控制相机曝光， 并获取图片的存储信息， 包括存储数据的格式与位置 ； （5） 分为多个 UDP 包读取图片文件数据， 直至读取完成 （6） 对读取完成的图片压缩文件进行解压缩 ； （7） 从解压的图片文件中提取图片数据， 并缓存至 mem 中， 将会汇总到相机控制进程。 所述 FPGA 子系统图像处理流程如下 ： （1） 图像数据包中包含图像数据包开始标识， 图像大小信息， 图片格式信息， 图片来源 信息， 图片序列号， 图片数据 ； （2） FPGA 会检测图片数据包的开头标识， 并根据图片的大。
16、小和格式信息发送至对应的 DDRII 空间 ； （3） 当检查到图片包接收完成标识， 开始进行图片的处理 ； 这里根据图像来源， 分为两 类处理流程 ： 顶层图片处理和侧面图片处理 ； （4） 当图片处理完成， 并存储至对应的 DDR 空间， FPGA 会通知 DSP 读取图像数据包。 权 利 要 求 书 CN 103868934 A 4 1/9 页 5 基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方法 技术领域 0001 本发明属于机器视觉领域， 特别涉及一种基于机器视觉的玻璃灯杯检测系统及方 法。 背景技术 0002 机器视觉技术被广泛的应用到各个技术领域。玻璃灯杯为 LED 灯杯的一种， 将机 器视。
17、觉应用到玻璃灯杯在线检测领域， 存在的技术问题主要包括两方面， 一方面是有些机 械视觉系统设备复杂而且价格昂贵， 另外一方面有些机械视觉系统工作效率低下并且质量 达不到要求。玻璃灯杯需要检测的技术指标包括尺寸检测、 灯杯外观缺陷、 灯杯肩部缺陷， 国内目前还没有该产品的机器视觉检测设备， 其他方法检测时间长， 检测正确率较低， 无法 替代人工检测。 发明内容 0003 本发明提供了一种结构设计合理、 成本低廉、 可以同时对玻璃灯杯尺寸、 外观缺 陷、 肩部缺陷在线或离线检测的玻璃灯杯检测系统和方法。 0004 本发明提供的玻璃灯杯检测系统， 包括光学室系统、 传送带子系统、 电气安装箱系 统，。
18、 其中光学室系统包括图像采集系统、 光学室风路子系统、 光学室气路子系统、 温度采集 子系统、 灯杯抓取与工位转换系统、 光学室旋转盘子系统 ； 0005 电气安装箱系统根据强弱电隔离的原则分别提供不同的机箱安装槽位来满足系 统需求， 该部分可以根据实际的需求预留扩展 , 包括声光报警子系统、 系统电源池系统、 主 控子系统、 中央监控子系统 ； 0006 主控子系统在本设备中主要指的是整个系统的中央控制 CPU 系统， 可以是工业 PC 系统或嵌入式平台板， 该主控子系统包括键盘以及 LCD 显示部分。该子系统可根据电磁隔 离以及散热的需求， 选择单独的机箱来安装并且机箱需要安装风扇。本子系。
19、统与本专利描 述的多数子系统都有接口。嵌入式平台板包括 DSP 子系统、 FPGA 子系统、 ARM 子系统， FPGA 子系统通过 EMIF 接口与 ARM 子系统互连， DSP 子系统通过 HPI 接口与 ARM 子系统互连 ； 平 台还包括第一 DDRII 存储器、 第二 DDRII 存储器、 SRAM 存储器， FPGA 子系统与第一 DDRII 存 储器和 SRAM 存储器互连 ； DSP 子系统包括 2 片或 2 片以上 DSP 处理器、 与 FPGA 互连的 SRIO 接口、 两片 DSP 之间互连的 SRIO 接口、 DDR2 缓存控制器、 EMAC 控制模块、 DMA 直接内。
20、存存取 模块， DDR2 缓存控制器连接第二 DDRII 存储器， EMAC 控制模块与千兆网 PHY 相连接， 完成与 工业相机的通讯。 0007 声光报警子系统主要实现整个系统的分级报警功能， 本子系统提供的报警手段为 三色灯加蜂鸣器进行声光报警。 0008 系统电源池系统主要用于采集系统中需要监控的各个子系统的各种状态信号。 优 选的是采用数字光电隔离采集板卡实现。 0009 本发明的温度采集子系统主要包括两个子系统 ： 嵌入式平台板自带温度采集子系 说 明 书 CN 103868934 A 5 2/9 页 6 统、 光学室温度采集子系统。 使用嵌入式平台板时， 两个子系统统一在一处 ；。
21、 使用工业PC系 统时， 需要单独光学室温度采集系统。本发明优选的是采用 PC 板卡直接采集模拟信号来进 行温度计算， 或者采用单独的温度计算子模块然后通过特定的 （232 或者 485） 接口发送数 字信号到 PC 系统。 0010 传送带子系统包括入料口灯杯传递子系统、 出料口灯杯传递子系统， 入料口灯杯 传递 子系统包括入料口光电传感器、 入料口灯杯传递气缸子系统、 入料口灯杯抓取机构， 入料口灯杯抓取机构包括活动连接在一起的沿 X 轴运动的 X 轴直线滑台和沿 Z 轴运动的 Z 轴直线滑台， X 轴直线滑台设置在 Z 轴直线滑台上方， 机械手指安装在 X 轴直线滑台上。 0011 传送。
22、带子系统作为一个独立运行的子系统不需要主控子系统进行特定的控制， 本 子系统包括电机控制、 电源处理等独立的单元。本子系统可以单独手动开关调节速度平稳 运行。但主控子系统可以通过特定的信号来控制本子系统的电源的开关。该子系统的主要 功能是对灯杯的传送， 该传送带子系统的运转速度需要可调。并且需要实现机械设计的通 道旁路功能， 实现对未检测灯杯的直接输出。 0012 入料口灯杯传递气缸子系统主要实现的功能是对于入料口灯杯的阻拦， 在正常场 景下， 该气缸处于关闭状态， 所有灯杯都会在入口被阻塞直到被抓取到检测工位。 但是在特 定的场景下如设备调试、 关机或者抓杯异常等场景下需要气缸打开旁路输出未。
23、检测灯杯。 入料口灯杯传递气缸子系统对于气缸控制的方式是通过电磁阀的开闭实现对气路的通断 推动气缸运行。 0013 传送带作为一个独立的系统主要用于灯杯进入本设备与传递出本设备。 入料口光 电传感器用来判断在设备入料口出有无灯杯。 0014 本发明的玻璃灯杯检测设备， 图像采集系统包括光学室检测工位 1 图像采集系 统、 光学室检测工位2图像采集系统 ； 光学室检测工位1图像采集系统采集玻璃灯杯的4个 侧面和顶部图像， 光学室检测工位 2 图像采集系统采集玻璃灯杯的颈部图像 ； 0015 光学室检测工位1图像采集系统包括4个侧面工业相机、 1个顶部相机和一个背光 源组成 ； 由于本系统的杯身与。
24、灯杯正面光源采用同一个背光源， 所以该背光源的频闪控制 需要根据实际的相机工作时间来进行控制。 0016 为了节省该工位时间 , 优选将相机侧面拍照时间和检测工位之间的传动系统相 机的启动压缩在一起， 这样可以节省 50ms 时间。 0017 光学室检测工位 2 图像采集系统实现对于杯脖部位的图像的获取， 由于杯脖区域 需要采集图像两幅， 所以需要旋转台的协助来旋转灯杯获取所需要的图像， 优选的是， 本子 系统并行两套， 两套可以乒乓模式到光学室检测工位 1 获取灯杯。 0018 光学室旋转盘子系统包括旋转盘和设置在旋转盘上的若干个工位， 旋转盘采用凸 轮分割器完成若干工位的玻璃灯杯传递。 0。
25、019 本发明优选的入料口灯杯抓取机构为 2 个， 可以分时乒乓抓取待测工位的玻璃灯 杯。 0020 本发明还提供了一种玻璃灯杯检测方法， 该方法依次按如下步骤进行系统总体控 制流程 ： 0021 系统初始状态、 系统上电自检、 判断自检 OK、 机械手滑台系统配置、 光源系统配置、 相机系统参数配置、 软件算法参数配置、 入口灯杯判断、 入口灯杯抓取、 待测灯杯成像、 算法 说 明 书 CN 103868934 A 6 3/9 页 7 处理、 灯杯分类输出、 统计报表 ； 0022 系统上电自检状态异常时， 进入异常状态 ； 0023 软件算法参数配置后异常时， 进入调试状态。 0024 本。
26、发明的玻璃灯杯检测方法， 该系统上电自检依次包括 ： 0025 检测所有电源、 采集温度传感器信号、 打开 FFU 开关、 光学系统配置与监测、 网口 接口识别、 光源状态检测、 OC 报警、 依次输出不同信号控制声光报警、 人工反馈声光、 自检结 束 ； 0026 检测所有电源结果异常时， 提示电源异常 ID， 进入系统异常状态 ； 0027 采集温度传感器信号结果数值大于设定时， 提示温度异常， 进入系统异常状态 ； 0028 网络接口识别时， 提示相机异常， 进入系统异常状态 ； 0029 报警时， 提示光源系统异常复位光源， 重新进入光源状态检测 ； 0030 人工反馈声光正常， 提示。
27、更换声光系统配件， 重新进入依次输出不同信号控制声 光报警步骤。 0031 本发明的系统灯杯检测包括 ： 正常运行步骤、 工位1成像步骤、 工位2成像步骤、 工 位 3 执行步骤、 工位 4 执行步骤 ； 0032 正常运行步骤包括正常运行状态、 启动传送带、 待检工位有灯杯、 旋转盘转动工位 到位、 启动入料口气缸推动灯杯、 气缸到位反馈 OK、 气缸回归原位、 入料完成 ； 0033 工位 1 成像步骤包括工位 1 成像状态、 入料口气缸到位、 启动相机 1 拍照 triger 信号气缸返回、 延迟 20ms 启动相机 6 拍照 triger 信号、 延迟 20ms 启动相机 4 拍照 t。
28、riger 信号、 延迟 20ms 启动相机 2 拍照 triger 信号、 延迟 20ms 启动相机 3 拍照 triger 信号、 延 迟 20ms 启动相机 5 拍照 triger 信号、 图像传输完成、 启动闭合工位 1 手指信号启动图像处 理算法、 手指闭合完成、 旋转盘其他工位执行完成、 启动旋转盘旋转、 转盘到位 ； 0034 工位 2 成像步骤包括工位 2 成像状态、 转盘到位、 启动相机 7 拍照 triger 信号、 图 像传输完成、 输出该工位执行完成信号 ； 0035 工位3执行步骤包括工位3成像状态、 算法输出坏杯、 距离转盘道位100ms、 该工位 对应手指张开启动。
29、、 延迟 100ms 启动该工位气缸、 气缸到位、 输出该工位执行完成信号启动 气缸返回 ； 0036 工位4执行步骤包括工位4成像状态、 算法输出坏杯、 距离转盘道位100ms、 该工位 对应手指张开启动、 延迟 100ms 启动该工位气缸、 气缸到位、 输出该工位执行完成信号启动 气缸返回。 0037 本发明的玻璃杯检测方法， 光源系统配置包括空闲状态、 MODE 键手动调到 EXT、 选择通道、 设置亮度 BRTWR 与 Light Intensity Input 输入、 设置模式为 ON/OFF TRGWR 与 Light Mode Input 输入。 0038 本发明设备机电分布整体。
30、系统根据电源强度分为强电子系统与弱电子系统。 强电 子系统主要是对于 220v 交流电源通路来说， 主要包括 ： 设备总体电源输入控制、 UPS 系统、 FFU 系统、 传送带系统、 以及开关电源的输入交流电源接口控制。弱电子系统主要是指采用 直流开关电源的系统。包括设备入口总电源开关以及电源状态显示、 设备入口电源的有无 监测、 UPS 电源子系统、 FFU 系统的交流电源的控制、 传送带子系统的交流电源的控制、 24V 驱动电机开关电源的输入交流电源控制、 12V驱动风扇的开关电源的输入交流电源控制。 采 说 明 书 CN 103868934 A 7 4/9 页 8 用固态继电器实现直流控。
31、制交流的目标。 电源监测主要采用标准的交流电源监测模块来实 现。UPS 系统的控制则采用工控机通过 232 接口来控制以及监测 UPS 的状态。 0039 本发明的整套设备的弱电系统包括如下 ： 工控机系统、 滑台机械手制板器系统、 开 关电源系统、 光源控制器系统、 相机电源系统、 机电控制板卡系统、 接口卡转接板系统。 0040 由于各个子系统对于电磁干扰的敏感， 所以都需要安装在封闭的机箱内部。整个 系统需要的机箱配置如下 ： 0041 开关电源单独封装机箱、 滑台机械手控制器单独封装机箱、 机电控制板卡与光源 控制器系统封装机箱、 接口卡转接板系统与光源电源封装机箱。 0042 本发明。
32、的有益效果在于， 采用机器视觉对玻璃灯杯进行图像采集与后续的算法分 析处理， 可应用于系统在线或者不在线检测， 系统的安装位置可以根据实际的生产检测需 要灵活接入生产线系统。 本发明玻璃灯杯在线检测系统适用于各种不同尺寸节能灯杯生产 过程中的在线品质检验， 检测精度高， 价格相对于同类产品降低 30%， 系统主要检测功能包 括 ： 尺寸检测 （包括瓶高、 瓶身外径、 瓶口外径、 瓶口高度等） ； 如图 15 所示， 灯杯身外观缺陷 （包括气泡、 杂质、 褶皱、 横竖条纹、 粘连、 结石、 裂纹、 刻痕、 擦伤及明显的油脏、 手印等） ； 灯杯 肩部缺陷 （包括斜肩、 歪瓶、 与瓶身类似的外观缺。
33、陷等） ； 瓶口部分的检测内容是除了检测瓶 身外观上那些缺陷类型外， 还需要检测缺口、 破口、 圆口不齐等缺陷。具体的说具有如下功 能 ： 0043 (1) 可对玻璃灯杯进行全面的污染、 杂质、 划痕、 裂纹、 气泡、 结石等缺陷进行检 测 ； 0044 (2) 可对玻璃灯杯的高度、 圆度、 直径等尺寸进行精密测量 ； 0045 (3) 可设置量化的质量检测标准， 统一设定检测精度， 消除人为的感性失误， 保证 检测质量标准的统一性 ； 0046 (4) 具有自动传送、 自动检测、 自动排队等功能， 可根据不同的检测标准可将玻璃 灯杯自动分为 A、 B、 C 不同的等级， 并分别排队输出 ； 。
34、0047 (5) 可自动计算生产的玻璃灯杯的数量 ； 0048 (6) 检测时间小于 1 秒， 检测正确率可达到 95% 以上， 可以替代人工检测。由于系 统最高支持 42 个灯杯 / 分钟， 所以每个灯杯的处理时间为 1428ms。 0049 本发明的术语含义如下 ： 0050 DSP(Digital Signal Processing)， 数字信号处理 ； 0051 FPGA（Field Programmable Gate Array） ， 现场可编程门阵列。 0052 GigE Vision 是一种基于千兆以太网通信协议开发的相机接口标准。 0053 Hub 集线器 ； 0054 HPI。
35、（Host-Port Interface） 是一个与主机通信的并行接口 ； 0055 EMIF 外部存储器接口 ； 0056 GPIO（General Purpose Input Output） 通用输入 / 输出接口 ； 0057 SRAM 是英文 Static RAM 的缩写， 即静态随机存储器。 0058 DDR2（Double Data Rate2） SDRAM 是由 JEDEC（电子设备工程联合委员会） 进行 开发的新生代内存技术标准。 0059 千兆网 PHY， 是指 1000M 的以太网口。 说 明 书 CN 103868934 A 8 5/9 页 9 0060 下面结合附图对本。
36、发明进行说明， 其中 “示意流程图” ， 只是作为系统整体的一个 示意性框图， 并不作为设备实现的真实形态， 该图的意义主要是对系统的整体框架与功能 结构的一个了解。具体实现的时候各个子系统的排放位置与形态有可能会有差异， 但是从 设备的功能形态上来看， 整体的实现框架应该遵守参照本专利申请的指导。 0061 图 1、 系统总体示意主视框图 ； 图 2、 系统总体示意俯视框图 ； 图 3、 光学室内部结构示意图 ； 图 4、 系统总体控制流程图 ； 图 5、 系统上电自检流程图 ； 图 6、 系统灯杯检测流程图 ； 图 7、 光源控制器初始化流程图 ； 图 8、 待测工位图像采集系统控制流程图。
37、 ； 图 9、 入料口灯杯传递子系统控制示意流程图 ； 图 10、 光学室检测工位 1 图像采集系统示意框图 ； 图 11、 光学室检测工位 1 图像采集系统控制示意流程图 ； 图 12、 光学室检测工位 2、 3 图像采集系统示意框图 ； 图 13、 出料口子系统控制状态流程图 ； 图 14、 软件系统示意流程图 ； 图 15、 灯杯身外观缺陷相片 ； 图 16、 光学室检测工位 2 图像采集系统示意框图 ； 图 17、 系统处理主流程 ； 图 18、 DSP 子系统框图 ； 图 19、 ARM 子系统处理主流程 ； 图 20、 GigeVision 通讯流程 ； 图 21、 Gige vi。
38、sion 相机阵列通讯进程框图 ； 图 22、 FPGA 子系统处理流程。 0062 图中标号分别为 ： 1. 光学室系统 ； 2. 传送带子系统 ； 3. 电气安装箱系统 ； 4. 光学 室检测工位 1 图像采集系统 ； 5. 光学室检测工位 2 图像采集系统 ； 6. 光学室风路子系统 ； 7. 光学室气路子系统 ； 8. 温度采集子系统 ； 9. 灯杯抓取与工位转换系统 ； 10. 光学室旋转 盘子系统 ； 11. 电气安装箱系统包括声光报警子系统 ； 12. 系统电源池系统 ； 13. 主控子系 统 ； 14. 中央监控子系统 ； 15. 入料口灯杯传递子系统 ； 16. 出料口灯杯传。
39、递子系统 ； 17. 入 料口光电传感器 ； 18. 入料口灯杯传递气缸 ； 19. 入料口灯杯抓取机构 ； 20.X 轴直线滑台 ； 21.Z 轴直线滑台 ； 22. 机械手指 ； 23. 旋转盘 ； 24. 工位 ； 25.SMC 电动执行机构 ； 26. 顶部相 机 ； 27.坏杯工位手指 ； 28.工业相机 ； 29.工业相机 ； 30.背光源 ； 31.玻璃灯杯杂质 ； 32.玻 璃灯杯气泡 ； 33. 玻璃灯杯划痕 ； 34. 背光源 ； 35. 玻璃灯杯底部 ； 36. 工业相机 ； 37. 工业相 机 ； 38. 工业相机 ； 39. 工业相机。 具体实施方式 0063 实施例。
40、 1 说 明 书 CN 103868934 A 9 6/9 页 10 0064 如图1、 2所示， 本发明的玻璃灯杯检测设备包括光学室系统1、 传送带子系统2、 电 气安装箱系统 3， 光学室系统包括图像采集系统、 光学室风路子系统 6、 光学室气路子系统 7、 温度采集子系统 8（单独外购） 、 灯杯抓取与工位转换系统 9、 光学室旋转盘子系统 10 ； 电 气安装箱系统包括声光报警子系统 11、 系统电源池系统 12、 主控子系统 13、 中央监控子系 统 14 ； 传送带子系统 2 包括入料口灯杯传递子系统 15、 出料口灯杯传递子系统 16， 入料口 灯杯传递子系统15包括入料口光电传。
41、感器17、 入料口灯杯传递气缸18、 入料口灯杯抓取机 构 19， 结合图 3 所示， 入料口灯杯抓取机构 19 包括活动连接在一起的沿 X 轴运动的 X 轴直 线滑台 20 和沿 Z 轴运动的 Z 轴直线滑台 21， X 轴直线滑台 20 设置在 Z 轴直线滑台 21 上 方， 机械手指 22 安装在 X 轴直线滑台 20 上。采用的滑台与手指都是自带控制器的 SMC 电 动执行机构 25。 0065 如图 2， 图像采集系统包括光学室检测工位 1 图像采集系统 4、 光学室检测工位 2 图像采集系统 5 ； 光学室检测工位 1 图像采集系统 4 采集玻璃灯杯的 4 个侧面和顶部图像， 光学。
42、室检测工位 2 图像采集系统 5 采集玻璃灯杯的颈部图像 ； 0066 如图 3、 10， 光学室检测工位 1 图像采集系统 4 用于灯杯的正面图像以及杯身侧面 图像的采集， 包括 4 个侧面工业相机 36-39、 1 个顶部相机 26 和一个背光源 30 组成 ； 结合 图11所示， 为了节省该工位时间,需要把相机侧面拍照时间尽量和检测工位之间的传动系 统相机的启动压缩在一起。 0067 如图 3， 光学室检测工位 2 图像采集系统实现对于杯脖部 （颈部） 位的图像的获取， 本子系统并行两套， 两套可以乒乓模式到光学室检测工位 1 获取灯杯， 由于杯脖区域需要 采集图像两幅， 所以需要旋转台。
43、的协助来旋转灯杯获取所需要的图像。结合图 16 所示， 该 系统包括工业相机 29、 背光源 34 以及旋转台 23 组成 ； 如图 12 所示， 该系统按图示步骤运 行。 0068 如图 3， 光学室旋转盘子系统 10 包括旋转盘 23 和设置在旋转盘上的 5 个工位 24， 旋转盘 23 采用凸轮分割器完成若干工位的玻璃灯杯传递。与 5 个工位相对应， 时序包括 5 个阶段， 每个阶段和下一阶段的处理时间按照顺序机制进行。 0069 出料口灯杯传递子系统 16， 该子系统主要实现对于图像处理判断完成的灯杯的分 类输出功能， 本系统目前提供的分类可以根据配置需要提供2或者3个输出通道， 分别。
44、对应 灯杯的质量判断标准， 本子系统的示意框图 13 所示。 0070 主控子系统是工业 PC 系统， 该主控子系统包括键盘以及 LCD 显示部分。该子系统 由于需要考虑电磁隔离以及散热的需求， 因此需要单独的机箱来安装并且机箱需要对应风 扇， 与多数子系统都有接口。 0071 实施例 2 0072 与实施例 1 不同的是， 入料口灯杯抓取机构 19 为 2 个， 可以分时乒乓抓取待测工 位的玻璃灯杯。 两套抓取机构的配置完全相同。 系统包括的控制机构如下 ： 2个水平沿X轴 放置的直线滑台、 安装在直线滑台的机械构件上的沿Z轴运动的直线滑台， 分别安装在2个 直线滑台上的机械手指， 入料口灯。
45、杯传递子系统控制示意流图如图 9 所示。与实施例 1 相 同， 入料口光电传感器用来判断在设备入料口出有无灯杯。如图 8 所示， 该部分需要控制的 主要是光电传感器的输出与灯杯抓取子系统的配合， 在当前有效灯杯没有被抓取之前， 不 会切换灯杯抓取子系统 ； 抓取成功信号作为本子系统切换专区子系统启动的触发信号。本 说 明 书 CN 103868934 A 10 7/9 页 11 子系统为两套测试系统来设定默认的灯杯抓取子系统为子系统 1。出料子系统为 2 个。 0073 主控子系统为嵌入式平台板， 该嵌入式平台板包括 DSP 子系统、 FPGA 子系统、 ARM 子系统， FPGA 子系统通过。
46、 EMIF 接口与 ARM 子系统互连， DSP 子系统通过 HPI 接口与 ARM 子 系统互连 ； 平台还包括第一 DDRII 存储器、 第二 DDRII 存储器、 SRAM 存储器， FPGA 子系统与 第一DDRII存储器和SRAM存储器互连 ； DSP子系统包括2片或2片以上DSP处理器、 与FPGA 互连的 SRIO 接口、 两片 DSP 之间互连的 SRIO 接口、 DDR2 缓存控制器、 EMAC 控制模块、 DMA 直接内存存取模块， DDR2 缓存控制器连接第二 DDRII 存储器， EMAC 控制模块与千兆网 PHY 相连接， 完成与工业相机的通讯。 嵌入式平台板自带温度。
47、采集子系统、 光学室温度采集子系 统。 0074 结合图 10 所示， 因为在背身侧面拍照的时候， 影响侧面拍照的是靠近检测工位之 间传动手指的那两个相机工位， 但是实际上沿着入料口手指方向的距离入料口手指较远的 两个侧身相机已经提前拍照了， 所以真正受影响的只有一个相机， 所以图 10 中的最后一次 拍照的相机应该是变动的， 变动的规律是 ： 当左侧的手指来取灯杯的时候， 最后一次拍照的 是相机 38， 反之当右侧手指来取灯杯的时候， 最后一次拍照的相机 39。 0075 实施例 3 0076 如图 4 所示， 本发明的一种玻璃灯杯检测方法， 该方法依次按如下步骤进行系统 总体控制流程 ： 。
48、0077 系统初始状态、 系统上电自检、 判断自检 OK、 机械手滑台系统配置、 光源系统配置、 相机系统参数配置、 软件算法参数配置、 入口灯杯判断、 入口灯杯抓取、 待测灯杯成像、 算法 处理、 灯杯分类输出、 统计报表 ； 0078 系统上电自检状态异常时， 进入异常状态 ； 0079 软件算法参数配置后异常时， 进入调试状态。 0080 如图 5 所示， 系统上电自检依次包括 ： 0081 检测所有电源、 采集温度传感器信号、 打开 FFU 开关、 光学系统配置与监测、 网口 接口识别、 光源状态检测、 OC 报警、 依次输出不同信号控制声光报警、 人工反馈声光、 自检结 束 ； 00。
49、82 检测所有电源结果异常时， 提示电源异常 ID， 进入系统异常状态 ； 0083 采集温度传感器信号结果数值大于设定时， 提示温度异常， 进入系统异常状态 ； 0084 网络接口识别时， 提示相机异常， 进入系统异常状态 ； 0085 OC 报警时， 提示光源系统异常复位光源， 重新进入光源状态检测 ； 0086 人工反馈声光正常， 提示更换声光系统配件， 重新进入依次输出不同信号控制声 光报警步骤。 0087 如图 6 所示， 系统灯杯检测包括 ： 正常运行步骤、 工位 1 成像步骤、 工位 2 成像步 骤、 工位 3 执行步骤、 工位 4 执行步骤 ； 0088 正常运行步骤包括正常运行状态、 启动传送带、 待检工位有灯杯、 旋转盘转动工位 到位、 启动入料口气缸推动灯杯、 气缸到位反馈 OK、 气缸回。