[发明专利]基于机器视觉的宝石三维切工检测装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宝石切工检测领域，具体涉及一种机器视觉方法进行宝石三维切工检测的方法及其装置。

背景技术

在宝石的鉴定中切工等级直接影响该宝石商业价值，切工测量很重要，但同时难度也很大。宝石切工检测系统需要对切磨石的几何尺寸、角度和比例准确测定，并对其切工品质做出评价。目前存在的宝石测量系统主要有两类：一类用比例尺对宝石的投影图像进行人工测定，计算测量的效率较低、实用性差，而且整个过程繁琐，耗时长，一般需要几十分钟甚至数小时才能完成，并且结果严重依赖检测者的经验，很难达到检测的精确度。另一类系统将宝石置于高精度二维移动平台上，使用显微镜放大宝石，调节二维平台使宝石的尖角处于显微镜的十字丝处，通过平台上的位置传感器记录宝石的各个尖角的二维坐标，然后使用信号处理装置计算各个尖角之间的角度和距离进而确定宝石的参数。该方法同样存在效率低的缺点，同时由于仅仅记录宝石尖角坐标，该系统并不能真实反映宝石各个面的三维信息。

发明内容

本发明为了解决现有技术中计算测量的工序繁杂、效率较低、实用性差的缺点，而提出了一种基于机器视觉的宝石三维切工检测装置及其方法。

本发明的装置包括图像采集系统1、转动平台设备2和处理系统3，所述图像采集系统1由采集装置1-1、图像采集卡1-2和照明装置1-3组成，采集装置1-1的信号输出端连接图像采集卡1-2的信号输入端，图像采集卡1-2的信号输出端连接处理系统3的信号输入端，所述采集装置1-1、待测宝石A和照明装置1-3依次设置在同一条轴线上，所述转动平台设备2由平台机体2-1、驱动电机2-2和设备控制卡2-3组成，所述处理系统3的信号输出端连接设备控制卡2-3的信号输入端，设备控制卡2-3的第一控制端连接驱动电机2-2的受控端，驱动电机2-2的传动输出端连接平台机体2-1上，所述装置中至少有一个图像采集系统1。

本发明检测方法的步骤如下：

步骤一：启动系统：将待测宝石A放置在转动平台设备2上，处理系统3发出控制指令，启动图像采集系统1和转动平台设备2，通过设备控制卡2-3控制驱动电机2-2以指定速率驱动平台机体2-1进行高精度旋转；

步骤二：采集图像：通过采集装置1-1在指定时间间隔采集当前角度的宝石图像，采集的图像由图像采集卡1-2转化为多帧数字图像传入处理系统3中；

步骤三：图像预处理及分析：将采集的多帧数字图像中的每帧数字图像及对应角度参数经过处理系统3中进行预处理，之后将处理后多帧数字图像进行每一层面的图像分析；

步骤四：判断采集是否完毕：判断平台机体2-1是否旋转一周；是，图像采集过程完成，进入步骤五；否，返回步骤二继续采集图像；

步骤五：三维图像计算与检测：通过三维检测算法得到待测宝石A的三维表面和形状参数；

步骤六：对比：待测宝石A的三维表面和形状参数与保存在处理系统3中标准数据库中的宝石标准类型的参数相比较，进一步计算得到待测宝石A形状及切工参数；

步骤七：得到类型及切工参数：得到最终待测宝石A的类型及切工参数结果。

本发明的特点在于：

(1)宝石切工的整个检测过程完全自动化，无需人工干预。系统检测时间短，每颗宝石检测时间仅在10秒左右；测量方便，仅需将宝石随意置于旋转平台上，无需手工校准位置，因而可方便的进行宝石批量检测。

(2)直接计算宝石的三维切工和形状参数，并以三维方式直观的显示检测结果，用户查看方便。同画面、三维显示检测宝石与标准宝石，用户可直观的进行宝石整体和任意局部刻面的切工和参数对比。

(3)系统基于机器视觉原理，使用商业化的摄像机、控制卡、辅助光源等元件设备，相对同类系统，无需专门测量器具，因而使用便捷，性价比高。

(4)可以检测其它任意类型的小型多面体形工件。

(5)具有保存、查询，以及报表的生成与打印的功能，从而提供日后调出使用和查询。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；图2是发明方法的流程图；图3是发明方法步骤三的流程图；图4是发明方法步骤五的流程图。

具体实施方式