(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210692567.4 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 李安虎　孟天晨　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 宣慧兰 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种基于流水线产品的在线去模糊跟踪监 测装置及方法 (57)摘要 本发明涉及基于流水线产品的在线去模糊 跟踪监测装置及方法， 包括工业相机和旋转棱 镜， 还包括： 标定组件， 设置在监测系统的视场 内， 用于相机和棱镜的参数标定； 流水线轨道， 设 于工业相机位置的正下方， 且传送带速度可调； 待测产品， 等距放置于流水线传送带轨道上， 且 以一定速度沿传送带运动； 上位机与工业相机和 旋转棱镜组件 连接； 跟踪监测去模糊原理为通过 旋转棱镜对相机视轴的精确控制， 使待测目标始 终处于相机的成像中心位置。 与现有技术相比， 本发明具有通过构建流水线上目标运动过程与 相机成像视轴的对应关系， 由计算机控制旋转棱 镜转速实时调整目标物体所在视场内的位置， 减 小相对运动， 实现对流水线产品在线去模糊跟踪 监测等优点。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115165874 A 2022.10.11 CN 115165874 A 1.一种基于流水线产品的在线去模糊跟踪监测装置， 其特征在于， 包括工业相机(1)、 旋转棱镜组件(2)、 支撑架(3)、 标定组件(4)、 待测产品(5)、 流水线轨道(6)和上位机(7)， 所 述支撑架(3)竖直固定于流水线轨道(6)的正上方， 所述旋转棱镜组件(2)位于工业相机(1) 的正下方且固定于支撑架(3)上， 所述标定组件(4)设于支撑架(3)和流水线轨道(6)之间， 所述待测产品(5)等距分布于流水线轨道(6)上且匀 速向前移动， 所述工业相机(1)和 旋转 棱镜组件(2)均 与上位机(7)连接 。 2.根据权利要求1所述的一种基于流水线产品的在线去模糊跟踪监测装置， 其特征在 于， 所述旋转 棱镜组件(2)包括 棱镜组， 所述 棱镜组通过旋转驱动机构连接 。 3.根据权利要求2所述的一种基于流水线产品的在线去模糊跟踪监测装置， 其特征在 于， 所述棱镜组中棱镜的类型包括旋转单棱镜、 旋转双棱镜、 偏摆双棱镜以及旋转多棱镜 。 4.根据权利要求2所述的一种基于流水线产品的在线去模糊跟踪监测装置， 其特征在 于， 所述旋转驱动机构采用力矩电机直驱、 齿轮传动、 同步带传动或蜗轮蜗杆传动。 5.根据权利要求1所述的一种基于流水线产品的在线去模糊跟踪监测装置， 其特征在 于， 所述流水线轨道(6)的结构包括 直线轨道、 曲线轨道以及环形轨道。 6.根据权利要求1所述的一种基于流水线产品的在线去模糊跟踪监测装置， 其特征在 于， 所述标定组件(4)所在的位置高于流水线轨道(6)上的待测产品(5)。 7.一种使用权利要求1～6任一所述的基于流水线产品的在线去模糊跟踪监测装置的 方法， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： S1、 通过标定组件(4)对工业相机(1)与旋转棱镜组件(2)进行系统标定， 确定旋转棱镜 组件(2)中两棱镜主截面 位置并完成轴向配准； S2、 根据流水线轨道(6)上待测产品(5)的运动 轨迹及运动 速度， 获取棱镜之间的距离、 棱镜与待测产品(5)的距离， 输入上位机(7)计算得到成像视轴终端运动轨 迹； S3、 计算旋转棱镜组件(2)在跟踪过程中各棱镜所需的棱镜转速， 工业相机(1)的视场 移动与产品移动同步， 当旋转 棱镜组件(2)在棱镜转速下转至极限位置后立刻复位； S4、 从低速开始依次增加S1中的待测产品(5)的运动 速度， 采集不同棱镜转速下对待测 产品(5)的图像， 对比各组图像的跟踪去模糊效果， 得到最优产品运动速度和最优棱镜转 速， 并输出对应的产品图像。 8.根据权利要求7所述的一种方法， 其特征在于， 所述旋转棱镜组件(2)中各棱镜的光 学系数相同， 所述 光学系数包括楔角、 折 射率和薄端厚度。 9.根据权利要求7所述的一种方法， 其特征在于， 所述步骤S3 中由迭代算法计算旋转棱 镜组件(2)在跟踪过程中各棱镜所需的棱镜转速 。 10.根据权利要求7所述的一种方法， 其特征在于， 所述步骤S1中轴向配准的过程具体 包括： S11、 固定工业相机(1)的位置， 通过工业相机(1)对准标定组件(4)确定标定组件(4)的 位置； S12、 工业相机(1)分别透过旋转棱镜组件(2)中单个棱镜拍 摄标定组件(4)的图像， 从 而标定单个棱镜的主截面， 完成相机—旋转 棱镜组件轴向配准。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115165874 A 2一种基于流水 线产品的在线去模糊跟踪监测装 置及方法 技术领域 [0001]本发明涉及 光学成像及视觉跟踪领域， 尤其是涉及一种基于流水线产品的在线去 模糊跟踪监测装置及方法。 背景技术 [0002]随着新一轮科技革命的发展， 对智能化工厂、 智能化车间以及智能化生产线提出 了更高的要求， 加之计算机图像处理和模式识别技术的快速进步， 机器视觉在工业检测等 各个领域得到了广泛的应用。 智能化生产线 上产品在加工及运输过程中不可避免的会受到 损坏而出现残次品， 如何及时且准确的识别出残次品是提高工业生产质量和生产效率的关 键。 因此， 流水线产品的在线去模糊跟踪监测技术具有重要的应用价值和现实意义。 现阶段 自动化流水线 上主要采用人工目检法或者利用固定相机依次拍摄产品图像进 行检测， 效率 较低且对于高精度产品难以满足工业检测精度的要求。 相比而言， 单相 机跟踪扫描监测方 法仅需要驱动部分光学元件， 即可有效调整相 机的成像视轴， 保证在流水线正常传输过程 中， 使相机视场能够伴 随流水线上运动产品进行跟踪成像， 具有较好的灵活性以及环境适 应性。 [0003]以下现有技 术提出了几种典型的流水线产品监测视 觉成像方法： [0004]现有技术(申请号： CN201710821742.4， 申请日： 2017年9月13 日“一种产品质量监 测视觉传感器 ”)提出了一种产品质量监测 视觉传感器， 包括两个探头、 AD转换器、 计算机、 显示器。 通常使用的单探头对焦距离固定， 在流水线上产品通过时会有一定的误差而导致 监测数据的不准确； 通过双探头同时探测， 由于本身两个探头之间有一定的距离， 以及双探 头分别对被测物所测得模拟量， 通过AD转换器转换为数字信号后， 发送到计算机并对这三 个量进行计算， 最 终可以得到一个准确的对焦距离， 由此使对图像的对焦更加准确。 但在工 业生产场合， 该装置对于流水线上动态运动产品的测量 仍存在有图像模糊等问题。 [0005]现有技术(申请号： CN201721540753.7， 申请日： 2017年11月15日 “流水线监测系统 及流水线生产系统 ”)提出了一种流水线监测系统及流水线生产系统， 涉及流水线监控技术 领域， 包括： 监测装置、 传送装置、 驱动装置和处理器； 任意两个监测装置可依次扫描识别区 域， 并将扫描时监测装置记录的实时时间信息传递至处理器中， 处理器用于处理实时时间 信息， 以得出产品在 任意两个监测装置之间的位移时间， 但对于单独产品状态、 质量的监测 尚有不足。 [0006]现有技术(申请号： CN202023095375.0， 申请日： 2020年12月21日 “一种流水线视觉 扫描装置 ”)提出了一种流水线视觉扫描装置， 包括装置本体， 所述装置本体包括机架， 所述 机架上设置有第一运输带、 第二运输带和第三运输带， 用于固定产品， 使产品不在运输过程 中发生偏移； 龙门吊上的扫描相机呈品字型排列， 可从左、 右、 上对包装盒进行三个角度扫 描， 从而提高扫描相机的工作效率。 但该装置结构 较为复杂， 且难以应用于快速传输的流水 线生产。 [0007]现有技术(申请号： CN202121180873.7， 申请日： 2021年5月28日 “一种流水线视觉说　明　书 1/5 页 3 CN 115165874 A 3