机器视觉检测控制装置、系统和方法与流程

1.本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种机器视觉检测控制装置、系统和方法。


背景技术：

2.在机器视觉检测领域中，一般检测系统包括：icw(图像控制工作台)、ipu(图像处理单元)、采图相机、剔废分仓机构。一般都使用plc(可编程逻辑控制器)来完成产品管理、相机采图控制、产品剔废分仓控制等需求。plc具有抗干扰性强、使用灵活等优点，是一种通用性很强的控制器，适用于绝大多数的电气自动化控制场合。但是，对于机器视觉检测领域，plc存在控制效率低、精度不足的缺陷。针对这种情况，很多企业会自主研发控制系统，实现对机器视觉系统的控制，但通常只能在特定场合使用，通用性不强。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种机器视觉检测控制装置、系统和方法。
4.本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种机器视觉检测控制装置，包括控制板，所述控制板包括单片机单元、fpga单元、存储单元、icw接口单元、编码器接口单元、io接口单元、多个ipu接口单元，ipu接口单元为n个，则分别表示为ipu1接口单元、ipu2接口单元
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ipun-1接口单元、ipun接口单元，其中，存储单元、icw接口单元以及多个ipu接口单元中的rs232信号分别与单片机单元连接；编码器接口单元、io接口单元以及多个ipu接口单元中的rs422信号分别与fpga单元连接；单片机单元与fpga单元之间由32位数据线连接。
5.具体的，所述控制装置还包括机箱，所述机箱的侧面设有电源接口、io接口、编码器接口、ipu接口、icw接口、多个指示灯以及电源开关。机箱上各个接口的位置根据实际情况进行排布，接口位置不影响整体的功能。作为优选，多个指示灯以及电源开关横向分布在机箱的正面，电源接口、io接口、编码器接口、ipu接口以及icw接口分布在机箱的背面。
6.具体的，所述ipu接口的内部由rs232和rs422两路信号组成，分别用于传输产品id号和相机触发采图信号。
7.具体的，所述多个指示灯至少包括相机触发信号指示、剔废信号指示、参数设置指示以及触发信号输入指示。
8.具体的，所述io接口包括8位输入接口和8位输出接口，其中，输入触发信号占用一个输入接口，输出剔废分仓信号占用一个输出接口，其余接口留作备用。
9.一种机器视觉检测系统，包括上述控制装置，还包括流水线、编码器、接近开关、相机和剔废分仓机构，所述编码器、接近开关、相机和剔废分仓机构沿流水线的运行方向从上游向下游依次设置；所述编码器用于记录传送带传送速度，且通过信号线与控制装置的编码器接口连接；接近开关用于输入触发信号，且通过信号线与控制装置的一个输入接口连
ipu1接口单元，37-ipu2接口单元，38-ipu3接口单元，39-ipu4接口单元。
具体实施方式
25.现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
26.本发明中相机的数量由实际情况进行设置，本实施例中采用四个相机进行说明，四个相机分别表示为ipu1相机、ipu2相机、ipu3相机、ipu4相机，因此，相机对应的ipu接口单元和ipu接口也分别为四个，ipu接口单元分别为ipu1接口单元、ipu2接口单元、ipu3接口单元和ipu4接口单元，ipu接口分别为ipu1接口、ipu2接口、ipu3接口和ipu4接口，下面进行详细说明。
27.如图1所示为机器视觉检测系统的一实例应用场景示意图，在该应用场景的机器视觉检测系统中，包括控制装置、流水线、编码器、接近开关、四个相机、和剔废分仓机构，所述编码器、接近开关、四个相机和剔废分仓机构沿流水线的运行方向从上游向下游依次设置。
28.如图2所示，机器视觉检测控制装置包括单片机单元30、fpga单元31、存储单元32、icw接口单元33、编码器接口单元34、io接口单元35、ipu1接口单元36、ipu2接口单元37、ipu3接口单元38、ipu4接口单元39。其中存储单元32、icw接口单元33以及各ipu接口单元中的rs232信号分别与单片机单元30连接；编码器接口单元34、io接口单元35以及各ipu接口单元中的rs422信号分别与fpga单元31连接；单片机单元30与fpga单元31之间由32位数据线连接。
29.单片机单元30由stm32f407zet6芯片实现，在开机准备阶段负责与存储单元32通讯，获取初始参数，在运行中负责跟踪检测产品、控制相机采集图像信号产生、控制剔废信号产生、id号发送。fpga单元31由10m08sce144c8g芯片实现，负责编码器信号预处理、相机触发信号转发、剔废信号转发、单片机运行状态监测。存储单元32由存储芯片m24c02实现，在设置参数流程中，参数由icw(图像控制工作台)下发至单片机单元30，单片机单元30经过转换，将参数存入存储单元32，同时将部分fpga所需的参数发送给fpga单元31。icw接口单元33以及各ipu接口单元的rs232口均由max3232芯片实现，通信形式为rs232，通信波特率9600。编码器接口单元34由am26ls32芯片实现，负责接收编码器信号并转换为ttl信号发送给fpga单元31。各ipu接口单元中的rs422口由am26ls31实现，负责将fpga单元31产生的编码器信号转换为rs422信号发出。io接口单元35采用tlp281光耦隔离，负责转换输入输出信号的电平。
30.如图3所示，为机器视觉检测控制装置外观正面示意图。外形为1u服务器机箱1，左边横向分布有八个红色指示灯10，右边布置一个船型带灯电源开关11。指示灯10从左向右分别是：ipu1相机采集图像触发信号指示、ipu2相机采集图像触发信号指示、ipu3相机采集图像触发信号指示、ipu4相机采集图像触发信号指示、剔废信号i指示、剔废信号ii指示、参数设置指示、触发信号输入指示。船型带灯电源开关11向上拨动，且电源灯熄灭表示电源关闭。船型带灯电源开关11向下拨动，且电源灯亮起表示电源打开。
31.如图4所示，为机器视觉检测控制装置外观背面示意图。背面包括电源接口20、io接口21、编码器接口22、ipu1接口23、ipu2接口24、ipu3接口25、ipu4接口26、icw接口27。电
源接口20使用品字电源插头，220vac/50hz电源。io接口21包括8位输入和8位输出数字量接口，其中，输入触发信号以及输出剔废分仓信号各占用一个接口，其余为备用端口。编码器接口22用于连接增量式编码器，接口为rs422。ipu1接口23、ipu2接口24、ipu3接口25、ipu4接口26四个相同，内部由rs232和rs422两路信号组成，分别负责传输id号和相机触发采集图像信号。icw接口27为通讯接口，连接icw(图像控制工作台)，用于设置参数以及下发产品检测结果。
32.一种机器视觉检测方法，基于上述检测系统，还包括以下步骤：
33.s1：产品位于流水线上向前运行，编码器与流水线的传送带联动，用于记录传送带传送速度；编码器信号输入控制装置的fpga单元，进行信号编码转换，经转换后的信号输入到单片机单元，用于跟踪传送带上产品的位置；编码器与流水线的传送带机械连接，编码器跟随传送带运动，并发出rs422电信号。
34.s2：当产品在接近开关触发时，触发信号输入控制装置的fpga单元，经过滤波处理后转发给单片机单元，单片机单元生成对应产品的id号，并根据id号开始实时跟踪产品位置；接近开关在整套系统的最前面位置，产品运行经过接近开关时触发。
35.s3：当产品运行到流水线上的ipu1相机位置时，控制装置中的单片机单元生成触发信号，发送至fpga单元，fpga单元将触发信号进行脉宽调整后输出至ipu1相机，触发ipu1相机采集图像，同时由单片机单元通过rs232串口向ipu1相机对应的ipu1单元发送该产品id号；ipu1单元从ipu1相机获取图片进行处理，并将处理结果与串口接收到的id号绑定后发送至icw单元；当产品沿流水线运行到后序的ipu2相机、ipu3相机、ipu4相机位置时，按照与ipu1相机同样方式处理；
36.s4：icw单元在汇总四个ipu单元发送来的多个结果后通过rs232串口发送至控制装置的单片机单元，单片机单元将id号以及对应的结果存入单片机单元内部的ng/ok列表；
37.s5：当产品运行到剔废分仓机构位置时，控制装置的单片机单元在ng/ok列表中查询该产品id号对应的结果，并将结果发送至fpga单元，fpga单元根据结果输出是否剔废动作。图1中，icw和ipu均连接到交换机是用于互相之间的通讯，ipu的结果要通过交换机发送至icw。icw再汇总各个ipu发来的结果。
38.具体的，所述控制装置从接近开关触发开始到剔废分仓结束，中间最大能够管理256个产品队列。
39.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。