一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法
专利名称：一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法
技术领域：
本发明属于机器视觉图像测量与模式识别技术领域，特别是一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法。
背景技术：
在传统的机器视觉领域，一般是使用面阵相机作为图像采集设备，但是面阵相机在高精度测量领域有很大的局限性，同时面阵的图像，在对运动物体的测量方面也有很大的局限性，因为生成的图像之间有信息的重叠，而对所生成的图像进行拼接是非常繁琐和费时的过程。与面阵相机相比，线扫描图像采集设备有许多优点。线扫描图像采集设备每次输出一条线，图像的分辨率能做得很高，同时，线扫描图像采集设备的曝光时间比较短，而且当调节扫描对象与线扫描图像采集设备的相对速度时，连续采集m线数据拼接起来就可以生成清晰完整的景物。线扫描图像采集设备对机器视觉在高速且高精度的在线检测(例如印刷、布印、玻璃缺陷检测这样的高精度定位场合)的应用场合中起着关键的作用。近年来，线扫描检测系统在机器视觉相关课程中渐渐受到重视，但是很多学生对于线扫描检测系统具体实现不清楚，难以理解讲授的理论知识，鉴于上述原因，在多年潜心研究和技术积累的基础上，研制开发了一种线扫描视觉教学创新实验方法及装置，对提高教学质量和培养创新型人才是十分必要的。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法，具有低成本、可扩展、基础性与创新性并举的优点，并且还能进行展示线扫描相机检测系统在运动场合的应用。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种线扫描相机机器装置，包括线扫描相机采集装置2，线扫描相机采集装置2同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置3相通信连接，线扫描相机采集装置2 由支架4支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置2的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置1，电机驱动的履带及控制装置1同线扫描相机采集装置2相连接。所述的电机驱动的履带及控制装置1由两个以上的滚柱11，滚柱11上带有能被滚柱11水平传动的履带12，带有同轴安装的旋转编码器14的电机13同滚柱11轴连接。所述的线扫描相机采集装置2包括带有镜头22和线光源23的线扫描相机21，线扫描相机21与采集控制卡M之间通过Camera-Link传输线25连接，采集控制卡M的控制接口同电机13的电源适配器相连接，采集控制卡M的信号输入接口同旋转编码器14相连接，而采集控制卡M的通信接口通过PCI总线同计算机装置3相通信连接。所述的计算机图形界面软件分三个面板，分别为电机转速控制面板、线扫描相机控制面板和实时显示面板，编程接口包括电机转速的控制函数接口，获取旋转编码器转速的函数接口以及与线扫描相机通讯的函数接口。所述的线扫描相机机器装置的视觉教学创新实验方法为顺次如下(1)首先开启计算机装置3，同时接通电机13的电源，将目标物放在履带12上；(2)打开计算机图形界面软件，按照默认值设定电机13的转速以及线扫描相机21 的扫描速度，随后滚柱11通过履带12带动目标物水平移动，并查看实时显示面板的图像， 是否是等比例图像，如果不是等比例图像，通过电机转速控制面板或者线扫描相机控制面板分别调整电机13的转速或者线扫描相机21的扫描速度达到等比例图像为止；(3)运行计算机装置3预设的缺陷检测的实例，查看线扫描相机机器装置在移动目标物缺陷实时检测的效果。本发明包括线扫描相机采集装置，线扫描相机采集装置同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置相通信连接，线扫描相机采集装置由支架支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置，电机驱动的履带及控制装置同线扫描相机采集装置相连接，这样通过其视觉教学创新实验方法而具有低成本、可扩展、基础性与创新性并举的优点，并且还能进行展示线扫描相机检测系统在运动场合的应用。
附图为本发明的整体结构工作原理连接示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更详细的说明。如附图所示，线扫描相机机器装置，包括线扫描相机采集装置2，线扫描相机采集装置2同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置3相通信连接，线扫描相机采集装置2由支架4支撑固定并且能够上下移动调整，支撑支架4采用铝合金材质，而在线扫描相机采集装置2的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置1，电机驱动的履带及控制装置1同线扫描相机采集装置2相连接。所述的电机驱动的履带及控制装置1由两个的滚柱11，滚柱11上带有能被滚柱11水平传动的履带12，带有同轴安装的旋转编码器14的电机13同滚柱11轴连接。所述的线扫描相机采集装置2包括带有镜头22和线光源23的线扫描相机21，线扫描相机21与采集控制卡M之间通过Camera-Link传输线25 连接，采集控制卡M的控制接口同电机13的电源适配器相连接，采集控制卡M的信号输入接口同旋转编码器14相连接，而采集控制卡M的通信接口通过PCI总线同计算机装置 3相通信连接。所述的计算机图形界面软件分三个面板，分别为电机转速控制面板、线扫描相机控制面板和实时显示面板，编程接口包括电机转速的控制函数接口，获取旋转编码器转速的函数接口以及与线扫描相机通讯的函数接口，采用有机玻璃材质，刚度好而惯量小， 两个滚柱11之间的距离Im ；履带12采用橡胶带，宽0. 8m ；电机13采用交流调速电机，转速最高可达1450r/min ；旋转编码器采用的分辨率是lOMpluse/r ；线扫描相机21的分辨率为7450X 1，最大帧率3. 3KHz ；镜头22采用工业镜头，焦距50mm，F型接口 ；线光源23采用高亮度的LED线光源；采集控制卡M还集成了若干模拟信号输出和数字信号的输入口，方便扩展。
所述的线扫描相机机器装置的视觉教学创新实验方法为顺次如下(1)首先开启计算机装置3，同时接通电机13的电源，将目标物放在履带12上；(2)打开计算机图形界面软件，按照默认值设定电机13的转速以及线扫描相机21 的扫描速度，随后滚柱11通过履带12带动目标物水平移动，并查看实时显示面板的图像， 是否是等比例图像，如果不是等比例图像，通过电机转速控制面板或者线扫描相机控制面板分别调整电机13的转速或者线扫描相机21的扫描速度达到等比例图像为止；(3)运行计算机装置3预设的缺陷检测的实例，查看线扫描相机机器装置在移动目标物缺陷实时检测的效果。
权利要求
1.一种线扫描相机机器装置，其特征在于包括线扫描相机采集装置O)，线扫描相机采集装置O)同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置C3)相通信连接，线扫描相机采集装置O)由支架(4)支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置O)的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置(1)，电机驱动的履带及控制装置(1)同线扫描相机采集装置(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的线扫描相机机器装置，其特征在于所述的电机驱动的履带及控制装置(1)由两个以上的滚柱(11)，滚柱(11)上带有能被滚柱(11)水平传动的履带(12)，带有同轴安装的旋转编码器(14)的电机(13)同滚柱(11)轴连接。
3.根据权利要求2所述的线扫描相机机器装置，其特征在于所述的线扫描相机采集装置(2)包括带有镜头02)和线光源03)的线扫描相机(21)，线扫描相机与采集控制卡04)之间通过Camera-Link传输线Q5)连接，采集控制卡04)的控制接口同电机(13)的电源适配器相连接，采集控制卡04)的信号输入接口同旋转编码器(14)相连接，而采集控制卡04)的通信接口通过PCI总线同计算机装置C3)相通信连接。
4.根据权利要求3所述的线扫描相机机器装置，其特征在于所述的计算机图形界面软件分三个面板，分别为电机转速控制面板、线扫描相机控制面板和实时显示面板，编程接口包括电机转速的控制函数接口，获取旋转编码器转速的函数接口以及与线扫描相机通讯的函数接口。
5.根据权利要求4所述的所述的线扫描相机机器装置的视觉教学创新实验方法，其特征为，顺次如下(1)首先开启计算机装置(3)，同时接通电机(13)的电源，将目标物放在履带(12)上；(2)打开计算机图形界面软件，按照默认值设定电机(13)的转速以及线扫描相机的扫描速度，随后滚柱(11)通过履带(12)带动目标物水平移动，并查看实时显示面板的图像，是否是等比例图像，如果不是等比例图像，通过电机转速控制面板或者线扫描相机控制面板分别调整电机(13)的转速或者线扫描相机的扫描速度达到等比例图像为止；(3)运行计算机装置C3)预设的缺陷检测的实例，查看线扫描相机机器装置在移动目标物缺陷实时检测的效果。
全文摘要
一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法，包括线扫描相机采集装置，线扫描相机采集装置同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置相通信连接，线扫描相机采集装置由支架支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置，电机驱动的履带及控制装置同线扫描相机采集装置相连接，该机器装置的视觉教学创新实验方法具有低成本、可扩展、基础性与创新性并举的优点，并且还能实现展示线扫描相机检测系统在运动场合的应用。
文档编号G09B19/00GK102509487SQ20111028658
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者乔宇, 刘俊, 刘涛, 刘瑞玲, 张爱民, 陈飞, 韩九强 申请人:西安交通大学
技术领域：
本发明属于机器视觉图像测量与模式识别技术领域，特别是一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法。
背景技术：
在传统的机器视觉领域，一般是使用面阵相机作为图像采集设备，但是面阵相机在高精度测量领域有很大的局限性，同时面阵的图像，在对运动物体的测量方面也有很大的局限性，因为生成的图像之间有信息的重叠，而对所生成的图像进行拼接是非常繁琐和费时的过程。与面阵相机相比，线扫描图像采集设备有许多优点。线扫描图像采集设备每次输出一条线，图像的分辨率能做得很高，同时，线扫描图像采集设备的曝光时间比较短，而且当调节扫描对象与线扫描图像采集设备的相对速度时，连续采集m线数据拼接起来就可以生成清晰完整的景物。线扫描图像采集设备对机器视觉在高速且高精度的在线检测(例如印刷、布印、玻璃缺陷检测这样的高精度定位场合)的应用场合中起着关键的作用。近年来，线扫描检测系统在机器视觉相关课程中渐渐受到重视，但是很多学生对于线扫描检测系统具体实现不清楚，难以理解讲授的理论知识，鉴于上述原因，在多年潜心研究和技术积累的基础上，研制开发了一种线扫描视觉教学创新实验方法及装置，对提高教学质量和培养创新型人才是十分必要的。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法，具有低成本、可扩展、基础性与创新性并举的优点，并且还能进行展示线扫描相机检测系统在运动场合的应用。为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是一种线扫描相机机器装置，包括线扫描相机采集装置2，线扫描相机采集装置2同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置3相通信连接，线扫描相机采集装置2 由支架4支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置2的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置1，电机驱动的履带及控制装置1同线扫描相机采集装置2相连接。所述的电机驱动的履带及控制装置1由两个以上的滚柱11，滚柱11上带有能被滚柱11水平传动的履带12，带有同轴安装的旋转编码器14的电机13同滚柱11轴连接。所述的线扫描相机采集装置2包括带有镜头22和线光源23的线扫描相机21，线扫描相机21与采集控制卡M之间通过Camera-Link传输线25连接，采集控制卡M的控制接口同电机13的电源适配器相连接，采集控制卡M的信号输入接口同旋转编码器14相连接，而采集控制卡M的通信接口通过PCI总线同计算机装置3相通信连接。所述的计算机图形界面软件分三个面板，分别为电机转速控制面板、线扫描相机控制面板和实时显示面板，编程接口包括电机转速的控制函数接口，获取旋转编码器转速的函数接口以及与线扫描相机通讯的函数接口。所述的线扫描相机机器装置的视觉教学创新实验方法为顺次如下(1)首先开启计算机装置3，同时接通电机13的电源，将目标物放在履带12上；(2)打开计算机图形界面软件，按照默认值设定电机13的转速以及线扫描相机21 的扫描速度，随后滚柱11通过履带12带动目标物水平移动，并查看实时显示面板的图像， 是否是等比例图像，如果不是等比例图像，通过电机转速控制面板或者线扫描相机控制面板分别调整电机13的转速或者线扫描相机21的扫描速度达到等比例图像为止；(3)运行计算机装置3预设的缺陷检测的实例，查看线扫描相机机器装置在移动目标物缺陷实时检测的效果。本发明包括线扫描相机采集装置，线扫描相机采集装置同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置相通信连接，线扫描相机采集装置由支架支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置，电机驱动的履带及控制装置同线扫描相机采集装置相连接，这样通过其视觉教学创新实验方法而具有低成本、可扩展、基础性与创新性并举的优点，并且还能进行展示线扫描相机检测系统在运动场合的应用。
附图为本发明的整体结构工作原理连接示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作更详细的说明。如附图所示，线扫描相机机器装置，包括线扫描相机采集装置2，线扫描相机采集装置2同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置3相通信连接，线扫描相机采集装置2由支架4支撑固定并且能够上下移动调整，支撑支架4采用铝合金材质，而在线扫描相机采集装置2的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置1，电机驱动的履带及控制装置1同线扫描相机采集装置2相连接。所述的电机驱动的履带及控制装置1由两个的滚柱11，滚柱11上带有能被滚柱11水平传动的履带12，带有同轴安装的旋转编码器14的电机13同滚柱11轴连接。所述的线扫描相机采集装置2包括带有镜头22和线光源23的线扫描相机21，线扫描相机21与采集控制卡M之间通过Camera-Link传输线25 连接，采集控制卡M的控制接口同电机13的电源适配器相连接，采集控制卡M的信号输入接口同旋转编码器14相连接，而采集控制卡M的通信接口通过PCI总线同计算机装置 3相通信连接。所述的计算机图形界面软件分三个面板，分别为电机转速控制面板、线扫描相机控制面板和实时显示面板，编程接口包括电机转速的控制函数接口，获取旋转编码器转速的函数接口以及与线扫描相机通讯的函数接口，采用有机玻璃材质，刚度好而惯量小， 两个滚柱11之间的距离Im ；履带12采用橡胶带，宽0. 8m ；电机13采用交流调速电机，转速最高可达1450r/min ；旋转编码器采用的分辨率是lOMpluse/r ；线扫描相机21的分辨率为7450X 1，最大帧率3. 3KHz ；镜头22采用工业镜头，焦距50mm，F型接口 ；线光源23采用高亮度的LED线光源；采集控制卡M还集成了若干模拟信号输出和数字信号的输入口，方便扩展。
所述的线扫描相机机器装置的视觉教学创新实验方法为顺次如下(1)首先开启计算机装置3，同时接通电机13的电源，将目标物放在履带12上；(2)打开计算机图形界面软件，按照默认值设定电机13的转速以及线扫描相机21 的扫描速度，随后滚柱11通过履带12带动目标物水平移动，并查看实时显示面板的图像， 是否是等比例图像，如果不是等比例图像，通过电机转速控制面板或者线扫描相机控制面板分别调整电机13的转速或者线扫描相机21的扫描速度达到等比例图像为止；(3)运行计算机装置3预设的缺陷检测的实例，查看线扫描相机机器装置在移动目标物缺陷实时检测的效果。
权利要求
1.一种线扫描相机机器装置，其特征在于包括线扫描相机采集装置O)，线扫描相机采集装置O)同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置C3)相通信连接，线扫描相机采集装置O)由支架(4)支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置O)的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置(1)，电机驱动的履带及控制装置(1)同线扫描相机采集装置(2)相连接。
2.根据权利要求1所述的线扫描相机机器装置，其特征在于所述的电机驱动的履带及控制装置(1)由两个以上的滚柱(11)，滚柱(11)上带有能被滚柱(11)水平传动的履带(12)，带有同轴安装的旋转编码器(14)的电机(13)同滚柱(11)轴连接。
3.根据权利要求2所述的线扫描相机机器装置，其特征在于所述的线扫描相机采集装置(2)包括带有镜头02)和线光源03)的线扫描相机(21)，线扫描相机与采集控制卡04)之间通过Camera-Link传输线Q5)连接，采集控制卡04)的控制接口同电机(13)的电源适配器相连接，采集控制卡04)的信号输入接口同旋转编码器(14)相连接，而采集控制卡04)的通信接口通过PCI总线同计算机装置C3)相通信连接。
4.根据权利要求3所述的线扫描相机机器装置，其特征在于所述的计算机图形界面软件分三个面板，分别为电机转速控制面板、线扫描相机控制面板和实时显示面板，编程接口包括电机转速的控制函数接口，获取旋转编码器转速的函数接口以及与线扫描相机通讯的函数接口。
5.根据权利要求4所述的所述的线扫描相机机器装置的视觉教学创新实验方法，其特征为，顺次如下(1)首先开启计算机装置(3)，同时接通电机(13)的电源，将目标物放在履带(12)上；(2)打开计算机图形界面软件，按照默认值设定电机(13)的转速以及线扫描相机的扫描速度，随后滚柱(11)通过履带(12)带动目标物水平移动，并查看实时显示面板的图像，是否是等比例图像，如果不是等比例图像，通过电机转速控制面板或者线扫描相机控制面板分别调整电机(13)的转速或者线扫描相机的扫描速度达到等比例图像为止；(3)运行计算机装置C3)预设的缺陷检测的实例，查看线扫描相机机器装置在移动目标物缺陷实时检测的效果。
全文摘要
一种线扫描相机机器装置及其视觉教学创新实验方法，包括线扫描相机采集装置，线扫描相机采集装置同带有计算机图形界面软件及编程接口的计算机装置相通信连接，线扫描相机采集装置由支架支撑固定并且能够上下移动调整，而在线扫描相机采集装置的相机采集范围内设置有电机驱动的履带及控制装置，电机驱动的履带及控制装置同线扫描相机采集装置相连接，该机器装置的视觉教学创新实验方法具有低成本、可扩展、基础性与创新性并举的优点，并且还能实现展示线扫描相机检测系统在运动场合的应用。
文档编号G09B19/00GK102509487SQ20111028658
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者乔宇, 刘俊, 刘涛, 刘瑞玲, 张爱民, 陈飞, 韩九强 申请人:西安交通大学
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