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一種柔軟介質(zhì)邊緣檢測(cè)方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種柔軟介質(zhì)邊緣檢測(cè)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(gè)圓孔；黑匣子前后兩面底邊中央部分各有一個(gè)矩形豁口，以便待測(cè)介質(zhì)穿過檢測(cè)裝置；黑匣子底座前后中間位置各固定一個(gè)條狀耐磨固定環(huán)，固定框中間有圓孔，待測(cè)介質(zhì)從此孔穿進(jìn)黑匣子矩形豁口，并保證待測(cè)介質(zhì)勻速穿過檢測(cè)裝置時(shí)，保持穩(wěn)定的張緊力，所述光源系統(tǒng)位于斜面頂端中央下方。被檢測(cè)的柔軟介質(zhì)經(jīng)過固定排列的刀具切割后，通過圖像采集系統(tǒng)檢測(cè)其邊緣絲線的寬度，以確定柔軟介質(zhì)邊緣與同側(cè)割刀的邊緣刀片的相對(duì)位置。本發(fā)明檢測(cè)精度高并且不受待測(cè)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(zhì)邊緣檢測(cè)方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種柔軟介質(zhì)的邊緣檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，主要用于柔軟介質(zhì)分切領(lǐng)域，涉及到工業(yè)產(chǎn)品檢測(cè)技術(shù)、光電技術(shù)、傳感器技術(shù)及圖像處理技術(shù)，特別是關(guān)于邊緣檢測(cè)技術(shù)，通過光電傳感器檢測(cè)在均勻平行光照射下所呈的實(shí)像，從而確定介質(zhì)邊緣的位置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在工業(yè)控制領(lǐng)域中，很多情況下需要檢測(cè)柔軟介質(zhì)(如薄膜、布料，紙張等)的邊緣位置，以確保介質(zhì)沿正確的軌道運(yùn)動(dòng)。邊緣檢測(cè)，主要是對(duì)物體形狀和尺寸進(jìn)行精確測(cè)量。目前邊緣檢測(cè)的方法包括:(I)紅外檢測(cè)，(2)顯微鏡檢測(cè)，(3)光耦合器件檢測(cè)。其中檢測(cè)精度受檢測(cè)環(huán)境、光源、待測(cè)物體的厚度及顏色的影響。
[0003]以往公開的邊緣檢測(cè)器如圖1所示，邊緣檢測(cè)器包括不透光黑匣子101，光源產(chǎn)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(chǎn)生模塊包括光源103和光學(xué)凸透鏡104，控制電路107直接為光源103供電，并通過光學(xué)凸透鏡104產(chǎn)生用于投影的平行光。
[0004]待測(cè)介質(zhì)從豁口 105穿過邊緣檢測(cè)裝置，在平行光照射下所得到的實(shí)像映射到線性CCD傳感器106的感光區(qū)，傳感器通過光電之間的轉(zhuǎn)化，將每個(gè)像素的電信號(hào)輸出，通過控制電路對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理可以獲得介質(zhì)邊緣位置數(shù)據(jù)。
[0005]在電源產(chǎn)生電路中控制電路直接為光源供電，一旦邊緣檢測(cè)裝置的電壓由于外界的影響而浮動(dòng)，那么為光源供電的電流也就隨之波動(dòng)，在相同環(huán)境下線性CCD傳感器所接收的光能也就不同；當(dāng)外界的光線從黑匣子豁口 105進(jìn)入邊緣檢測(cè)器內(nèi)部時(shí)也會(huì)對(duì)原有光線有所干擾，這些都會(huì)影響線性CXD傳感器的檢測(cè)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(huì)增大數(shù)據(jù)誤差。這些因素都將導(dǎo)致最終的測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差甚至錯(cuò)誤的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種柔軟介質(zhì)的邊緣檢測(cè)裝置及其檢測(cè)方法，以克服外部光源干擾、污物玷污、檢測(cè)精度差等缺點(diǎn)，并且不受待測(cè)物體形狀、檢測(cè)環(huán)境的限制。本發(fā)明主要用于柔軟介質(zhì)分割加工領(lǐng)域。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種柔軟介質(zhì)的邊緣檢測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)包括:圖像采集系統(tǒng)、光源系統(tǒng)和一個(gè)不透光的黑匣子。所述不透光黑匣子其上底面是一個(gè)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(gè)矩形豁口，在兩個(gè)豁口下方的底座上固定一個(gè)中間有孔的條狀陶瓷固定環(huán)，待測(cè)介質(zhì)從此孔穿過檢測(cè)裝置，黑匣子內(nèi)部的四壁和底部是黑色磨砂層，減少反射光對(duì)測(cè)量精度的影響；所述圖像采集系統(tǒng)包括光學(xué)鏡頭、線性CCD傳感器、傳感器驅(qū)動(dòng)模塊和信號(hào)處理模塊，線性CCD傳感器、傳感器驅(qū)動(dòng)模塊和信號(hào)處理模塊位于黑匣子斜面上部，并且與黑匣子內(nèi)部的光學(xué)鏡頭組合在一起嵌在斜面中下側(cè)，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(tǒng)包括LED光源和光源驅(qū)動(dòng)模塊，位于黑匣子內(nèi)部與光學(xué)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(tǒng)發(fā)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(cè)介質(zhì)表面發(fā)生鏡面反射的反射光線垂直進(jìn)入光學(xué)鏡頭。
[0008]一種柔軟介質(zhì)的邊緣檢測(cè)方法，具體是將被檢測(cè)的柔軟介質(zhì)經(jīng)過固定排列的刀具切割后，通過圖像采集系統(tǒng)檢測(cè)其邊緣絲線的寬度，以確定柔軟介質(zhì)邊緣與同側(cè)割刀的邊緣刀片的相對(duì)位置。所述的圖像采集系統(tǒng)檢測(cè)邊緣絲線的寬度，是通過圖像采集系統(tǒng)中線性CCD傳感器對(duì)待測(cè)介質(zhì)反射光線所呈的實(shí)像進(jìn)行檢測(cè)而實(shí)現(xiàn)的。
[0009]本發(fā)明提出了一種檢測(cè)精度高并且不受待測(cè)物表面、顏色以及外部光線、污物的干擾的邊緣檢測(cè)裝置及方法。采用攝像機(jī)系統(tǒng)采集被切割薄膜邊緣部分的寬度數(shù)據(jù)以確定薄膜邊緣相對(duì)刀具邊緣的位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是以往發(fā)明實(shí)施例中，邊緣檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0011]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中，邊緣檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)左視圖。
[0012]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中，邊緣檢測(cè)裝置部分結(jié)構(gòu)前視圖。
[0013]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中，柔軟介質(zhì)切割示意圖。
[0014]圖5是本發(fā)明實(shí)施例中，LED光源結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中符號(hào)說明:
101:不透光黑匣子，102:光源產(chǎn)生模塊，103:光源，104:光學(xué)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(tǒng)外殼，202:信號(hào)處理模塊，203:傳感器驅(qū)動(dòng)模塊，204:線性C⑶傳感器，205:光學(xué)鏡頭，206:不透光黑匣子，207:光源系統(tǒng)外殼，208:光源驅(qū)動(dòng)模塊，209:LED光源，210:介質(zhì)固定環(huán)，211:豁口，31:矩形豁口，32:圓孔，41:柔軟介質(zhì)，42:刀具，43:待測(cè)介質(zhì)，51:發(fā)光二極管，52:散光板。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施例中，寬的柔軟介質(zhì)經(jīng)過刀具分割成多條窄的介質(zhì)，分割后邊緣的一條介質(zhì)(即待測(cè)介質(zhì))進(jìn)入邊緣檢測(cè)裝置前后兩側(cè)固定框的圓孔和底部的豁口，從黑匣子內(nèi)部穿過，線陣圖像傳感器檢測(cè)出待測(cè)介質(zhì)的寬度，從而確定切割切片與柔軟介質(zhì)邊緣的相對(duì)位置。
[0018]本發(fā)明實(shí)施例邊緣檢測(cè)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)左視圖如圖2所示，前視圖(部分結(jié)構(gòu))如圖3所示，邊緣檢測(cè)裝置包括:圖像采集系統(tǒng)、光源系統(tǒng)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(gè)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(gè)矩形豁口 31，在兩個(gè)豁口 211下方的底座上固定一個(gè)條狀介質(zhì)固定環(huán)210如圖3所示，其中間有一個(gè)圓孔32，黑匣子內(nèi)部的四壁和底部附有黑色磨砂層。如圖4所示，柔軟介質(zhì)41經(jīng)過刀具42分割后，將分割后的邊緣介質(zhì)43從檢測(cè)裝置前面的固定環(huán)圓孔穿入到黑匣子底部的矩形豁口中，然后經(jīng)過另一側(cè)的矩形豁口并從固定環(huán)中的圓孔穿出，保證待測(cè)介質(zhì)在檢測(cè)過程中有穩(wěn)定的張緊力，并且檢測(cè)位置相對(duì)固定，從而減少測(cè)量過程中的誤差。
[0019]所述光源系統(tǒng)207包括:光源驅(qū)動(dòng)模塊208和LED光源209。其中LED光源由一個(gè)長方體構(gòu)成，如圖5所本實(shí)施例中光源由多個(gè)發(fā)光二極管51組成,并一字排列在長方體內(nèi)頂部，同時(shí)在與發(fā)光二極管相對(duì)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(yīng)調(diào)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(tǒng)發(fā)出光線與黑匣子底面所形成的入射角為α。在檢測(cè)過程中為確保檢測(cè)的準(zhǔn)確性，光源的光線強(qiáng)度必須保持穩(wěn)定，所以設(shè)計(jì)一個(gè)光源驅(qū)動(dòng)模塊，為發(fā)光二極管提供一個(gè)恒定不變的可調(diào)電流。
[0020]所述圖像采集系統(tǒng)由光學(xué)鏡頭205、線性CCD傳感器204、傳感器驅(qū)動(dòng)模塊203以及信號(hào)處理模塊202和圖像采集系統(tǒng)外殼201組成。光學(xué)鏡頭與圖像采集系統(tǒng)外殼組合在一起嵌在黑匣子頂斜面中下側(cè)，并且光學(xué)鏡頭和線性CCD傳感器需與斜面平行。傳感器驅(qū)動(dòng)模塊為線性CCD傳感器模塊提供工作電壓及合適的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，確保正常穩(wěn)定工作。線性CCD傳感器模塊與傳感器驅(qū)動(dòng)模塊耦接至信號(hào)處理模塊。光源系統(tǒng)發(fā)出的平行光照射在待測(cè)介質(zhì)表面及周圍黑色區(qū)域，經(jīng)反射后的光線進(jìn)入光學(xué)鏡頭。可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)光學(xué)鏡頭的光柵以及焦距，使進(jìn)入線性CCD傳感器的光線對(duì)比度達(dá)到最優(yōu)，經(jīng)過光學(xué)鏡頭后可以獲得一個(gè)放大的實(shí)像呈現(xiàn)在線性CCD傳感器上。利用光學(xué)鏡頭不僅可以根據(jù)環(huán)境調(diào)整曝光強(qiáng)度，提高對(duì)比度，使線性CCD傳感器采集到一個(gè)清晰放大的圖像。線性CCD傳感器在傳感器驅(qū)動(dòng)模塊的作用下，將放大實(shí)像由光信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)并輸出。在信號(hào)處理模塊中，首先對(duì)模擬的電壓信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理，其次二值化電路采用浮動(dòng)閾值法將預(yù)處理后的電壓信號(hào)進(jìn)行二值化處理(感應(yīng)介質(zhì)圖像的像元素輸出為高電平，其它的輸出為低電平)；信號(hào)處理模塊檢測(cè)波形，分辨出高低電平的跳變點(diǎn)，即為待測(cè)物邊緣位置；由傳感器驅(qū)動(dòng)脈沖的特點(diǎn)可以判斷出跳變點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的像素編號(hào)，找出兩個(gè)跳變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像素編號(hào)，根據(jù)線性CCD傳感器硬件參數(shù)計(jì)算出實(shí)像的實(shí)際寬度；通過檢測(cè)已知寬度的介質(zhì)對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行標(biāo)定，信號(hào)處理模塊根據(jù)標(biāo)定值與實(shí)像的實(shí)際寬度計(jì)算出待測(cè)介質(zhì)的實(shí)際寬度，轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)并通過串口輸出。
[0021]在本發(fā)明檢測(cè)顏色較深的另一實(shí)施實(shí)例中，將黑匣子底部換成白色背景，用來檢測(cè)黑色介質(zhì)，以提高待測(cè)物的識(shí)別度，輸出的數(shù)據(jù)也相當(dāng)準(zhǔn)確，檢測(cè)精度也是比較高的。本發(fā)明不限于此。
[0022]本發(fā)明的技術(shù)效果:用戶可以根據(jù)自己的需要對(duì)本發(fā)明中的相關(guān)部件進(jìn)行修改，以適應(yīng)對(duì)不同介質(zhì)的檢測(cè)。用戶將待測(cè)物從固定件圓孔和黑匣子底部豁口穿進(jìn)邊緣檢測(cè)裝置，并在另一側(cè)的豁口和圓孔中穿出，在較短的時(shí)間內(nèi)會(huì)輸出待測(cè)物的實(shí)際寬度數(shù)據(jù)。當(dāng)待測(cè)物相對(duì)于檢測(cè)裝置移動(dòng)時(shí)，檢測(cè)裝置會(huì)連續(xù)輸出待測(cè)物不同位置的寬度數(shù)據(jù)。
[0023]本發(fā)明還會(huì)得到的技術(shù)效果:當(dāng)提供給邊緣檢測(cè)裝置的電壓有較小浮動(dòng)以及在有外部光線干擾的情況下，經(jīng)過檢測(cè)得到的邊緣位置數(shù)據(jù)也是比較精準(zhǔn)的。
[0024]綜上所述，本說明書提到的具體實(shí)施例都能達(dá)到較好的檢測(cè)效果。在本【技術(shù)領(lǐng)域】依照本發(fā)明的構(gòu)思通過邏輯分析、推理或有限實(shí)驗(yàn)得到技術(shù)方案，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種柔軟介質(zhì)邊緣檢測(cè)方法，其特征在于包括:被檢測(cè)的柔軟介質(zhì)經(jīng)過固定排列的刀具切割后，通過圖像采集系統(tǒng)檢測(cè)其邊緣絲線的寬度，以確定柔軟介質(zhì)邊緣與同側(cè)割刀的邊緣刀片的相對(duì)位置。
2.如權(quán)利I所述的邊緣檢測(cè)方法，其特征在于:所述的圖像采集系統(tǒng)檢測(cè)邊緣絲線的寬度，是通過圖像采集系統(tǒng)中線性CCD傳感器對(duì)待測(cè)介質(zhì)反射光線所呈的實(shí)像進(jìn)行檢測(cè)而實(shí)現(xiàn)的。
3.—種柔軟介質(zhì)邊緣檢測(cè)裝置，包括不透光黑匣子、圖像采集系統(tǒng)和光源系統(tǒng)，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(gè)圓孔；用于安裝圖像采集系統(tǒng)中的光學(xué)鏡頭，黑匣子內(nèi)部四壁是黑色磨砂層，減少反射光線對(duì)測(cè)量精度的影響；黑匣子前后兩面底邊中央部分各有一個(gè)矩形豁口，以便待測(cè)介質(zhì)穿過檢測(cè)裝置；黑匣子底座前后中間位置各固定一個(gè)條狀耐磨固定環(huán)，固定框中間有圓孔，待測(cè)介質(zhì)從此孔穿進(jìn)黑匣子矩形豁口，并保證待測(cè)介質(zhì)勻速穿過檢測(cè)裝置時(shí)，保持穩(wěn)定的張緊力，所述光源系統(tǒng)位于斜面頂端中央下方。
4.如權(quán)利3所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于:所述光源系統(tǒng)包括LED光源、光源驅(qū)動(dòng)模塊、散光板和光源系統(tǒng)外殼，其中光源驅(qū)動(dòng)模塊為LED光源提供穩(wěn)定的可調(diào)電流；LED光源傾斜放置，其下方內(nèi)嵌散光板，以確保在正常工作時(shí)產(chǎn)生一束均勻平行光，保證從光源產(chǎn)生的平行光與黑匣子內(nèi)部底面的入射角為α。
5.如權(quán)利4所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于:所述LED光源為一條狀長方體，其內(nèi)部頂端固定有一字排列的多個(gè)單色發(fā)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(quán)利3所述的邊緣檢測(cè)裝置，其特征在于:所述圖像采集系統(tǒng)包括光學(xué)鏡頭、線性CCD傳感器、傳感器驅(qū)動(dòng)模塊和信號(hào)處理模塊，其中光學(xué)鏡頭嵌在黑匣子斜面圓孔中并與圖像采集系統(tǒng)外殼相接，同時(shí)保證在黑匣子底部發(fā)生鏡面反射的反射光線垂直進(jìn)入光學(xué)鏡頭；線性CCD傳感器耦接至傳感器驅(qū)動(dòng)模塊和信號(hào)處理模塊。
【文檔編號(hào)】G01B11/00GK103968756SQ201410155146
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】朱禮堯, 吳濤, 公曉麗 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)