TWI818715B - 對曲面物件進行視覺檢測的方法 - Google Patents
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Abstract
一種對曲面物件進行視覺檢測的方法，經由一包含一機械手臂；一攝影機；一固定單元；以及一控制單元的一視覺檢測系統所執行，以進行以下步驟：S101：所述固定單元固定一待檢測物件；S102：所述攝影機以複數組預設參數拍攝所述待檢測物件以取得複數組物件影像，所述控制單元統計所述物件影像中各個灰階值所占像素數量；S103：所述控制單元依據所述物件影像中灰階值所占像素數量計算一最佳檢測用拍攝參數；S104：所述攝影機以所述最佳檢測用拍攝參數批量進行視覺檢測。
Description
本發明涉及一種對物件進行視覺檢測的方法，尤其是涉及一種對曲面物件進行視覺檢測，並能夠減少重新調整物件拍攝角度的視覺檢測方法。
請參閱第五圖，對物件進行視覺檢測的時候，若是待檢測物件20的表面為曲面時，由於物件表面不同部位距離光源的距離略微不同且該部位的法向量不同，或者是物件表面所使用的材質不同，即使以同樣的曝光設定進行拍攝，其最終的曝光結果亦大不相同。因此時常會出現待檢測物件20的各個表面之間具有相差極端的曝光值，無法在同一張照片中清楚辨識待檢測物件20的表面是否具有缺陷。
舉例而言如本圖中所示的一待檢測物件20在攝影機30及光源均設置於上方並向下照明及拍攝時，所述待檢測物件20的法向量指向光源且平坦的部位接受到的及反射的光線較強，而傾斜部位接受到的光照較弱。因此所述平坦部位的曝光較高，但所述傾斜部位則容易發生曝光不足的狀況。
且由於曝光不足或曝光過度將使視覺檢測系統難以辨識該部位中的結構細節，因此為了能夠清楚地辨識所述待檢測物件20的各個部位，習知的視覺檢測系統必須要常常調整攝影機30、光源以及待檢測物件20之間的位置與角度之後進行各別拍攝，才能夠確保待檢測物件20的各個表面均正確曝光。然而重新調整攝影機30、光源以及待檢測物件20之間的位置與角度相當耗時，因此對曲面物件進行視覺檢測需要耗費不少時間在重新調整拍攝角度上。綜上所述，有必要提供一種能夠減少重新調整物件拍攝角度的視覺檢測方法。
本發明的目的在於提供一種對物件進行視覺檢測的方法，尤其是涉及一種對曲面物件進行視覺檢測，並能夠減少重新調整物件拍攝角度的視覺檢測方法。
為實現以上目的，本發明的一種對曲面物件進行視覺檢測的方法，經由一視覺檢測系統所執行，所述視覺檢測系統中包含一機械手臂；一攝影機，所述攝影機裝設於所述機械手臂之末端；一固定單元，所述固定單元設置於所述攝影機的下方；以及一控制單元，所述控制單元與所述機械手臂以及所述攝影機電性相連，且所述對曲面物件進行視覺檢測的方法在被所述控制單元執行時進行以下步驟：S101：所述固定單元固定一待檢測物件；S102：所述攝影機以複數組預設參數拍攝所述待檢測物件以取得複數組物件影像，所述控制單元統計所述物件影像中各個灰階值所占像素數量；S103：所述控制單元依據所述物件影像中灰階值所占像素數量計算一最佳檢測用拍攝參數；S104：所述攝影機以所述最佳檢測用拍攝參數批量進行視覺檢測。
在一較佳實施例中，其中，所述步驟S102中進一步包含以下步驟：S201：所述攝影機以第一曝光設定拍攝待檢測物件以取得第一物件影像，且所述控制單元統計所述第一物件影像中各個灰階值所占像素數量；S202：所述攝影機保持相同拍攝角度及位置並以不同於所述第一曝光設定的曝光量拍攝待檢測物件以取得不同曝光的物件影像，且所述控制單元統計所述不同曝光的物件影像中各個灰階值所占像素數量。
在一較佳實施例中，其中，所述步驟S202中包含所述攝影機以低於所述第一曝光設定的曝光量拍攝所取得的一較低曝光物件影像，且所述控制單元統計所述較低曝光物件影像中各個灰階值所占像素數量；以及所述攝影機以高於所述第一曝光設定的曝光量拍攝所取得的一較高曝光物件影像，且所述控制單元統計所述較高曝光物件影像中各個灰階值所占像素數量。
在一較佳實施例中，其中，所述步驟S103中進一步包含以下步驟：S301：所述控制單元預先設定一目標灰階值；S302：所述控制單元比較所述第一物件影像中目標灰階值所占像素數量與所述不同曝光的物件影像中目標灰階值所占像素數量，並將目標灰階值所占像素數量較大的曝光設定設置為所述最佳檢測用拍攝參數。
為詳細說明本發明之技術內容，構造特徵，所達成目的及功效，以下茲舉例並配合圖式詳予說明。
現請參閱第一圖及第五圖，本發明為一種視覺檢測方法。本發明之視覺檢測方法可於不同視覺檢測設備中執行，但於此一較佳實施例中，本發明的一種對曲面物件進行視覺檢測的方法由一具有機械手臂的視覺檢測系統所執行。在所述視覺檢測系統中包含了一機械手臂40；一攝影機30，所述攝影機30裝設於所述機械手臂40之末端；一固定單元50，所述固定單元50設置於所述攝影機30的下方以固定待檢測物件20；以及一控制單元(圖未示)，所述控制單元(圖未示)與所述機械手臂40以及所述攝影機30電性相連，並透過控制所述機械手臂40以調整拍攝角度以及控制所述攝影機30以調整曝光參數。
在此一較佳實施例中，本發明的一種對曲面物件進行視覺檢測的方法透過所述控制單元執行後進行以下步驟：S101：固定一待檢測物件20；S102：以複數組具有相同拍攝位置但不同曝光設定的預設參數拍攝所述待檢測物件20以取得複數組物件影像10，並由所述控制單元統計所述物件影像10中各個灰階值所占像素數量；S103：依據所述物件影像10中灰階值所占像素數量計算一較佳的檢測用拍攝參數；S104：以所述檢測用拍攝參數對大量待檢測物件20進行視覺檢測。
再請參閱第一圖與第二圖，在步驟S102中進一步包含以下步驟：S201：以第一曝光設定拍攝待檢測物件20以取得第一物件影像11，並統計所述第一物件影像11中各個灰階值所占像素數量；S202：保持相同拍攝角度及位置並以不同於所述第一曝光設定的曝光量拍攝待檢測物件20數次以取得不同曝光的物件影像10，並統計所述不同曝光的物件影像10中各個灰階值所占像素數量。
請參閱第二圖與第四圖，在此一較佳實施例中，在步驟S201中以300毫秒的曝光時間拍攝取得一第一物件影像11。接著於步驟S202中以相同的拍攝角度、位置、光源、光圈及感光度對待檢測物件20分別以100毫秒、200毫秒、400毫秒以及500毫秒的曝光時間拍攝取得第二物件影像12至第五物件影像15以統計所述第一物件影像11至所述第五物件影像15中各個灰階值所佔的像素數量。
當曝光時間縮短時，會使所述物件影像10中的曝光不足以及所述物件影像10的整體灰階值降低，但是相對的也能避免所述物件影像10中的直接受光面或淺色區域曝光過度。而相對的當曝光時間加長時，會使所述物件影像10中的曝光過度以及所述物件影像10的整體灰階值增加，但是相對的也能避免所述物件影像10中的背光面或深色區域曝光不足。如圖中所示，在曝光時間較短的所述第二物件影像12與所述第三物件影像13中的整體灰階值較低，但是同樣的也避免了手把頂部的轉折處21以及手把的十字按鍵處22過度曝光。而曝光時間較長的所述第四物件影像14與所述第五物件影像15中的整體灰階值較高，且避免了手把表面23以及手把的搖桿帽24曝光不足。
再請參閱第一圖、第三圖與第四圖，以不同拍攝參數取得所述第一物件影像11至所述第五物件影像15之後進一步執行以下步驟：S301：預先設定一目標灰階值，在此一實施例中將所述目標灰階值設定為物件影像中灰階值範圍的中間值以避免取樣時落入曝光不足或曝光過度的範圍中，然而此一目標灰階值的選定仍須視所述待檢測物件的材質或顏色而調整。S302：比較所述第一物件影像11至所述第五物件影像15中目標灰階值所占像素數量，並將所述目標灰階值所占像素數量較大的曝光設定設置為所述檢測用拍攝參數。
且為了擴大物件影像中可供視覺檢測的區域範圍，在此一較佳實施例中採取由所述第一物件影像11至所述第五物件影像15中任取兩個物件影像10為一組的方式，並統計及比較不同的物件影像組中落於所述目標灰階值的像素數量多寡。且經過統計與必較之後得到結合所述第三物件影像13及所述第四物件影像14可以使上述使目標灰階值的像素數量最大化的結果，因此在步驟S103中將第三物件影像13及第四物件影像14兩組拍攝參數組合做為所述檢測用拍攝參數。
接著在步驟S104中，以步驟S103中所得到的所述檢測用拍攝參數對後續的待檢測物件20進行批次檢測，即後續每個待檢測物件20均使用200毫秒以及400毫秒的曝光時間分別拍攝一張物件影像10並對拍攝所得的物件影像10進行視覺檢測。
本發明中的視覺檢測方法通過使物件影像中所述目標灰階值所佔的像素點最大化的方式決定所述檢測用拍攝參數，進而使每個拍攝角度下能夠觀測的物件特徵最大化，並減少重新調整物件拍攝角度的次數。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
S101~S302:步驟
10:物件影像
11:第一物件影像
12:第二物件影像
13:第三物件影像
14:第四物件影像
15:第五物件影像
20:待檢測物件
21:轉折處
22:十字按鍵處
23:手把表面
24:搖桿帽
30:攝影機
40:機械手臂
50:固定單元
第一圖系本發明中一種對曲面物件進行視覺檢測的流程圖。
第二圖系本發明中以預設參數拍攝取得物件影像的流程圖。
第三圖系本發明中依據所述物件影像中灰階值所占像素數量計算檢測用拍攝參數的流程圖。
第四圖系本發明中以不同拍攝參數所擷取的物件影像示意圖。
第五圖系對物件進行視覺檢測的示意圖。
S101~S104:步驟
Claims (3)
- 一種對曲面物件進行視覺檢測的方法，經由一視覺檢測系統所執行，所述視覺檢測系統中包含一機械手臂；一攝影機，所述攝影機裝設於所述機械手臂之末端；一固定單元，所述固定單元設置於所述攝影機的下方；以及一控制單元，所述控制單元與所述機械手臂以及所述攝影機電性相連，且所述對曲面物件進行視覺檢測的方法在被所述控制單元執行時進行以下步驟：S101：所述固定單元固定一待檢測物件；S201：所述攝影機以第一曝光設定拍攝待檢測物件以取得第一物件影像，且所述控制單元統計所述第一物件影像中各個灰階值所占像素數量；S202：所述攝影機保持相同拍攝角度及位置並以不同於所述第一曝光設定的曝光量拍攝待檢測物件以取得不同曝光的物件影像，且所述控制單元統計所述不同曝光的物件影像中各個灰階值所占像素數量；S103：所述控制單元依據所述物件影像中灰階值所占像素數量計算一最佳檢測用拍攝參數；S104：所述攝影機以所述最佳檢測用拍攝參數批量進行視覺檢測。
- 如申請專利範圍第2項所述之對曲面物件進行視覺檢測的方法，其中，所述步驟S202中包含所述攝影機以低於所述第一曝光設定的曝光量拍攝所取得的一較低曝光物件影像，且所述控制單元統計所述較低曝光物件影像中各個灰階值所占像素數量；以及所述攝影機以 高於所述第一曝光設定的曝光量拍攝所取得的一較高曝光物件影像，且所述控制單元統計所述較高曝光物件影像中各個灰階值所占像素數量。
- 如申請專利範圍第2項所述之對曲面物件進行視覺檢測的方法，其中，所述步驟S103中進一步包含以下步驟：S301：所述控制單元預先設定一目標灰階值；S302：所述控制單元比較所述第一物件影像中目標灰階值所占像素數量與所述不同曝光的物件影像中目標灰階值所占像素數量，並將目標灰階值所占像素數量較大的曝光設定設置為所述最佳檢測用拍攝參數。
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