一種用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法與流程
本發(fā)明涉及視覺工程技術(shù)系統(tǒng)，更具體的說是涉及一種用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，機(jī)器人技術(shù)在食品行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，特別是一些自動(dòng)化要求較高的食品行業(yè)。在薯片生產(chǎn)企業(yè)中，由于機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了薯片的生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)力成本，還有效保證了食品的安全，為企業(yè)帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益。但在薯片質(zhì)檢崗位上，依然采用人工的方式進(jìn)行薯片殘次品的檢查和剔除，其主要原因是目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人仍利用“示教-再現(xiàn)”的方式，控制機(jī)器人完成點(diǎn)到點(diǎn)的工作。人工質(zhì)檢薯片的方式不僅費(fèi)時(shí)耗力，衛(wèi)生無(wú)法保證，而且長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致眼部不適，據(jù)報(bào)道人工檢測(cè)最多只能夠達(dá)到80％的有效性。為此，急需提出一種能夠提高效率的檢測(cè)方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法，通過獲取圖像、處理圖像、判斷圖像的匹配度、剔除薯片，可以提高對(duì)殘次薯片的檢測(cè)效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
一種用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法，包括以下步驟：
圖像獲取步驟：獲取當(dāng)前時(shí)刻薯片表面形貌的圖像；
圖像處理步驟：對(duì)獲取到的所述圖像依次進(jìn)行噪聲處理、hough變換檢測(cè)處理、以及輪廓提取處理；
圖像判斷步驟：將處理后的圖像與經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)上一時(shí)刻處理的圖像預(yù)測(cè)出來(lái)的參考圖像進(jìn)行比較，在兩者的匹配度大于一預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述處理后的圖像輸出檢測(cè)信號(hào)；在兩者的匹配度小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述參考圖像輸出檢測(cè)信號(hào)；
薯片剔除步驟：根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)判斷薯片是否為殘次品，并且對(duì)殘次品進(jìn)行剔除。
作為一種可實(shí)施的方式，所述薯片剔除步驟包括以下步驟：
殘次品確定步驟：根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)判斷薯片是否為殘次品，其中，判斷的根據(jù)是薯片表面的紋路寬度，提取所述檢測(cè)信號(hào)中關(guān)于薯片表面的紋路寬度的信息，再與預(yù)設(shè)的信息進(jìn)行比對(duì)，判斷薯片是否為殘次品；
跟蹤步驟：以生產(chǎn)線的速度為參考速度，控制機(jī)械手以參考速度移動(dòng)，使之與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)；
剔除步驟：在機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)后，將被確定為殘次品的薯片剔除。
作為一種可實(shí)施的方式，所述薯片剔除步驟包括以下步驟：
殘次品確定步驟：根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)判斷薯片是否為殘次品，其中，判斷的根據(jù)是薯片表面的紋路寬度，提取所述檢測(cè)信號(hào)中關(guān)于薯片表面的紋路寬度的信息，再與預(yù)設(shè)的信息進(jìn)行比對(duì)，判斷薯片是否為殘次品；
跟蹤步驟：以生產(chǎn)線的移動(dòng)速度為參考速度，控制機(jī)械手以參考速度移動(dòng)，使之與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)；
剔除步驟：在機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)后，將被確定為殘次品的薯片剔除；
攝像頭標(biāo)定步驟：根據(jù)標(biāo)定方程式對(duì)攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，其中，所述標(biāo)定方程式為pc＝r*pw+t；式中，pc為攝像頭坐標(biāo)，r為旋轉(zhuǎn)矩陣，并且r＝r(α，β，γ)，α為繞x軸旋轉(zhuǎn)角度，β為繞y軸旋轉(zhuǎn)角度，γ為繞z軸旋轉(zhuǎn)角度；式中，pw為生產(chǎn)線坐標(biāo)，t為平移向量。
作為一種可實(shí)施的方式，所述跟蹤步驟包括以下步驟：
第一步，確定機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片之間的水平距離；
第二步，將所述水平距離與機(jī)械手的活動(dòng)范圍值進(jìn)行對(duì)比；
第三步，根據(jù)所述水平距離與機(jī)械手的活動(dòng)范圍值的對(duì)比結(jié)果，調(diào)整所述機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片之間的最終距離；
其中，所述水平距離根據(jù)獲取到的當(dāng)前時(shí)刻薯片表面形貌的圖像確定。
作為一種可實(shí)施的方式，在所述圖像判斷步驟中，根據(jù)以下方程式確定所述處理后的圖像與所述參考圖像的匹配度；
其中，d(a，b)為匹配度，n為圖像分割的總份數(shù)，i為第i份分割的圖像，μa(μi)為由所述處理后的圖像分割的第i份圖像的相關(guān)參數(shù)，μb(μi)為由所述參考圖像分割的第i份圖像的相關(guān)參數(shù)。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：
本發(fā)明提供了一種用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法，首先獲取薯片表面形貌的圖像，再對(duì)這圖像進(jìn)行噪聲處理、hough變換檢測(cè)處理、以及輪廓提取處理，去除圖像上的一些干擾因素；然后根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判斷出圖像中的薯片，確定薯片的信息；最后將殘次薯片剔除。以上過程全部由機(jī)器人視覺實(shí)現(xiàn)，無(wú)需人眼參與，可以提高對(duì)殘次薯片的檢測(cè)效率。
附圖說明
圖1為本發(fā)明提供的用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法流程圖；
圖2為圖1提供的用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法流程圖中薯片剔除步驟的一方法流程圖；
圖3為圖1提供的用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法流程圖中薯片剔除步驟的另一方法流程圖；
圖4為圖2或者圖3提供的薯片剔除步驟的方法流程圖中跟蹤步驟的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明提供了一種用于薯片生產(chǎn)線的視覺檢測(cè)定位方法，包括步驟s100、步驟s200、步驟s300以及步驟s400。
在步驟s100中，獲取圖像，它具體是，獲取當(dāng)前時(shí)刻薯片表面形貌的圖像；在實(shí)施的過程中，通常采用ccd攝像頭對(duì)薯片生產(chǎn)線進(jìn)行拍攝，獲取到的圖片是整條生產(chǎn)線的，當(dāng)然其中也包括當(dāng)前時(shí)刻薯片表面形貌的圖像。這里的當(dāng)前時(shí)刻是針對(duì)上一時(shí)刻而言的，以連續(xù)兩次拍攝為例，第二次拍攝相對(duì)于第一次拍攝即當(dāng)前時(shí)刻拍攝，相應(yīng)的，第一次拍攝相對(duì)于第二次拍攝即上一時(shí)刻拍攝。之所以需要區(qū)別不同的時(shí)刻，是因?yàn)楸景l(fā)明中引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為輔助，通過該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以更準(zhǔn)確地確定薯片的信息。例如，在兩個(gè)薯片之間存在一形狀與薯片類似的空格，而它的背景顏色又與薯片類似，這空格對(duì)處理器而言是識(shí)別盲區(qū)。但是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以識(shí)別出薯片，并且確定薯片的具體位置坐標(biāo)。
在步驟s200中，對(duì)圖像進(jìn)行處理，它具體是，對(duì)獲取到的圖像依次進(jìn)行噪聲處理、hough變換檢測(cè)處理、以及輪廓提取處理；通過以上的處理，可以使薯片的外形輪廓更明顯，并且是薯片表面的紋路也更明顯。當(dāng)然，這一步驟是針對(duì)整條薯片生產(chǎn)線的，并不僅針對(duì)生產(chǎn)線上的一薯片。而經(jīng)過這一步驟處理的圖像有利于處理器處理。
在步驟s300中，判斷圖像和參考圖像的匹配度，它具體是，將處理后的圖像與經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)上一時(shí)刻處理的圖像預(yù)測(cè)出來(lái)的參考圖像進(jìn)行比較，在兩者的匹配度大于一預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)處理后的圖像輸出檢測(cè)信號(hào)；在兩者的匹配度小于一預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)參考圖像輸出檢測(cè)信號(hào)。實(shí)際上，這一步驟由處理器完成，關(guān)聯(lián)到上一步驟，即對(duì)處理后的圖像進(jìn)行識(shí)別，比對(duì)的對(duì)象是參考圖像，它是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)出來(lái)的。這里，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模糊算法，根據(jù)上一時(shí)刻處理的圖像，可以預(yù)測(cè)出大體上的當(dāng)前圖像，經(jīng)過比對(duì)，可以分出兩者的差別，并輸出相應(yīng)的一個(gè)檢測(cè)信號(hào)。
進(jìn)一步的，對(duì)圖像的判斷是根據(jù)以下方程式確定處理后的圖像與參考圖像的匹配度；
在步驟s400中，剔除薯片。具體是，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)判斷薯片是否為殘次品，并且對(duì)殘次品進(jìn)行剔除。其實(shí)，經(jīng)過上一步驟，可以確定出殘次薯片。這一步驟，實(shí)際上是一執(zhí)行步驟，它能夠?qū)埓问砥蕹?/p>
參照?qǐng)D2，在一個(gè)實(shí)施例中，薯片剔除步驟s400包括步驟s410、步驟s420以及步驟s430，以下具體分析。
在步驟s410中，確定殘次薯片。它具體是，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)判斷薯片是否為殘次品，其中，判斷的根據(jù)是薯片表面的紋路寬度，提取檢測(cè)信號(hào)中關(guān)于薯片表面的紋路寬度的信息，再與預(yù)設(shè)的信息進(jìn)行比對(duì)，判斷薯片是否為殘次品；在任一薯片上，表面都有一些紋路，假如紋路寬度較大，說明該薯片可能已經(jīng)破損，這是判斷形狀較大的薯片的一種方法，針對(duì)另一種形狀較小的薯片，它本身就屬于殘次品，在步驟s300中通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即可辨認(rèn)出。
在步驟s420中，跟蹤殘次品。它具體是，以生產(chǎn)線的速度為參考速度，控制機(jī)械手以參考速度移動(dòng)，使之與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)。這一過程可以使生產(chǎn)線在保持運(yùn)作的情況下將殘次薯片剔除。
在步驟s430中，剔除殘次薯片。它具體是，在機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)后，將被確定為殘次品的薯片剔除。
參照?qǐng)D3，在另一個(gè)實(shí)施例中，薯片剔除步驟s400包括步驟s410、步驟s420、步驟s430、以及步驟s440，以下具體分析。
在步驟s410中，確定殘次薯片。它具體是，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)判斷薯片是否為殘次品，其中，判斷的根據(jù)是薯片表面的紋路寬度，提取檢測(cè)信號(hào)中關(guān)于薯片表面的紋路寬度的信息，再與預(yù)設(shè)的信息進(jìn)行比對(duì)，判斷薯片是否為殘次品；在任一薯片上，表面都有一些紋路，假如紋路寬度較大，說明該薯片可能已經(jīng)破損，這是判斷形狀較大的薯片的一種方法，針對(duì)另一種形狀較小的薯片，它本身就屬于殘次品，在步驟s300中通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)即可辨認(rèn)出。
在步驟s420中，跟蹤殘次品。它具體是，以生產(chǎn)線的速度為參考速度，控制機(jī)械手以參考速度移動(dòng)，使之與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)。這一過程可以使生產(chǎn)線在保持運(yùn)作的情況下將殘次薯片剔除。
在步驟s430中，剔除殘次薯片。它具體是，在機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片同步移動(dòng)后，將被確定為殘次品的薯片剔除。
在步驟s440中，標(biāo)定攝像頭。它具體是，根據(jù)標(biāo)定方程式對(duì)攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，其中，標(biāo)定方程式為pc＝r*pw+t；式中，pc為攝像頭坐標(biāo)，r為旋轉(zhuǎn)矩陣，并且r＝r(α，β，γ)，α為繞x軸旋轉(zhuǎn)角度，β為繞y軸旋轉(zhuǎn)角度，γ為繞z軸旋轉(zhuǎn)角度；式中，pw為生產(chǎn)線坐標(biāo)，t為平移向量。這是步驟s430之后的一個(gè)附加步驟，它確定了攝像頭的相對(duì)位置，在回到步驟s100，可以落實(shí)到某一時(shí)刻，某一位置上的圖像。假如，生產(chǎn)線上的某一位置出現(xiàn)的殘次薯片最多，可以通過這一步驟鑒定出來(lái)，設(shè)備維修人員也便于開展相關(guān)的排故工作。
參照?qǐng)D4，跟蹤步驟430包括步驟s431、步驟s432以及步驟s433。
在步驟s431中，確定機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片之間的水平距離；
在步驟s432中，將水平距離與機(jī)械手的活動(dòng)范圍值進(jìn)行對(duì)比；
在步驟s433中，根據(jù)水平距離與機(jī)械手的活動(dòng)范圍值的對(duì)比結(jié)果，調(diào)整機(jī)械手與被確定為殘次品的薯片之間的最終距離；
其中，水平距離根據(jù)獲取到的當(dāng)前時(shí)刻薯片表面形貌的圖像確定。
這是一個(gè)根據(jù)圖像確定機(jī)械手動(dòng)作的步驟，充分地利用了機(jī)器人視覺技術(shù)。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
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