[其他]基于STD总线的通用工业视觉处理器

说明书

本发明是一种快速模式识别软件及硬件系统，属于模式识别与智能自动化技术。

当前，国内外计算机视觉系统大多采用电视摄象机（包括电磁偏转扫描摄象机、CCD摄象机）A/D转换器及辅助电路，还有数字化图象存贮及显示电路，图象识别处理软硬件部分构成。由于处理对象与使用场合的不同此类视觉系统在性能、规模、造价上差别极大。

如美国国际机器人/智能公司推出的IRIP    256视觉系统可用于工业应用，其规模和价格仍有由实验室脱胎而出的特点，其系统建立在阵列图象处理机和68000计算机的基础上，基本设备价值1万多美元。尽管该系统具有较完善和较强的多种图象处理功能，但其价格和机器规模都限制了它在工业生产中广泛应用的可能。又如英国的爱丁堡视觉实验系统和剑桥的视觉应用产品多用32位机实现。还有K&S公司、FOTON、ESEC等公司生产的半导体加工设备中都配有专用视觉处理器，并以实现单机自动化的专用型部件出现。以K&S1419全自动压焊机为例，该机为八十年代新产品，销量很大，配有对IC芯片焊点位置自动识别的专用模式识别器。代表了当前国际工业用视觉系统的水平。但其硬件代价高，识别时间长，主机体积大;同时由于是专用型设计，故广泛应用受到限制。

国内在视觉单机自动化规模上所做的工作有1982年6月中国科学院沈阳自动化所鉴定的自动压焊机（含专用视觉装置）该机的识别速度在2～3秒之间。中国科学院自动化所也在同年推出了性能接近的样机。

近期搞视觉应用的单位其主机多采用IBMPC以上的机型。对于大量工业应用其代价仍过高。

本发明的目的在于采用通用硬件及通用、专用相结合的模块化软件方法，来达到工业视觉系统应当满足的小型、廉价、通用、快速的要求;以解决较简单的工业应用问题。

本发明的目的是由以下方案来实现的，如附图所示工业用计算机视觉系统是由电视摄象机〔1〕、同步信号发生电路〔8〕、图象监视器〔3〕、图象预处理电路〔2〕、图象帧存贮体〔4〕和快速图象识别处理软件、硬件及微处理系统〔5〕构成。而上述的帧存贮体〔4〕具有五种数据输入输出方式组合为一体的图象控制板;上述的模式识别软件及硬件能快速提取图象的有用信息。帧存贮体图象控制板既可以整帧、实时地接收摄象机经预处理后的图象信号又可以实时地向图象监视器输出数据以支持屏幕显示，也可以成批地由计算机接收数据，还可以逐点地从计算机接收数据及逐点地向计算机输出数据。

该发明中的微处理器系统〔5〕是基于STD（IEEE961）总线的Z80A芯片系列的微处理器系统;该微处理器系统可对动态模拟图象、动态二值图象、帧存贮体内的图象进行控制，以完成分别显示或任意两种图象的组合显示。本发明还可加入到任何一个以STD总线为标准的Z80A控制微机系统中，使整个微机系统方便地增加视觉功能，也可以通过标准外部总线（如RS-232C）与其他微机联网使用，而本通用工业视觉处理器则作为前端视觉信息的预处理单元。本发明配上伺服系统和机械臂即可形成简单的具有视觉功能的智能工业用机器人。这为单机自动化和CIMS整体制造系统提供了实现的手段。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

该通用工业视觉处理器采用二值化图象处理技术，以求快速与廉价。最适于采用该方法的工业过程是垂直照明下的集成电路芯片。

对于电极的识别只要采取适当的阀值处理即可以很好地将它们与衬底的图形区分开来。同样，文字处理、传送带上的工件、空中的飞机等都可以简化到这种情况中。由于工业环境中多数情况下照明是可以人为控制的，因此很多问题都可以采用二值化方法解决。

由于采用了阀值随亮度极值快速浮动，并采用了高性能的采样保持技术，使该发明在适应照度快速变化及在一场中进行均匀稳定的二值化处理方面性能优良，本发明阀值漂移优于100mv/sec。

本发明还采用了将视场按长度比1∶1的空间分割方式，为处理不断转动的物体提供了一致性很强的手段。这是非接触尺寸测量和旋转不变性几何特征提取方法的基础。

在对图象的识别处理方面，本发明采用了针对不同对象抽取不同几何特征的方法，并对这些特征进行运算和处理，压缩了图象信息量，加快了处理识别速度和可靠性。

本发明与K&S1419模式识别器的对比如下：

由上表可以看出本发明的性能/价格比有其优越性。

本发明是在国际工业控制机标准总线STD系统上实现的，具有该标准所特有的通用性、灵活性、可扩性，高可靠性。整个系统具有体积小、重量轻、结构紧凑、适应性强等优点。