一种基于工作流全生命周期驱动的工业视觉智能体构建方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及工业机器视觉，尤其涉及一种基于工作流全生命周期驱动的工业视觉智能体构建方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

1、工业机器视觉系统广泛应用于电子制造、新能源、汽车零部件、半导体等行业的定位、测量、识别与缺陷检测。现有工业视觉软件普遍采用图形化流程编辑方式组织检测流程，将图像采集、模板定位、斑点分析、字符识别等功能模块连接为可执行的检测工程，并能够把相机曝光、增益等参数保存于工程文件中随工程加载。

2、然而，此类系统对成像硬件参数的管理停留在静态保存层面：光源通道电流、频闪脉宽、调焦参数等仍依赖调试人员依据经验手工整定，调机过程本身既不被记录也无法复用，新产品导入往往需要数小时的现场反复尝试。进入生产运行阶段后，发光二极管光衰、镜头污染、液态变焦镜头温度漂移等缓变因素持续改变成像条件，现有系统通常只能在检测指标明显恶化后由人工排查，既难以区分光照漂移、离焦漂移与来料变化，也缺少在生产间隙自动完成补偿的手段。此外，恒光控制装置虽然能够借助独立光度探头维持光源亮度，但其反馈量游离于视觉工程之外，补偿行为不产生可追溯的版本记录，无法与检测流程的验证、回滚及知识复用机制协同。

3、因此，需要一种将成像硬件参数纳入工作流全生命周期统一管理，并具备漂移自诊断、自补偿与版本演化能力的工业视觉智能体构建方法。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有工业视觉系统中成像硬件参数游离于工程生命周期之外、调机高度依赖人工经验、运行期光学漂移缺乏自诊断与自补偿手段、参数优化经验无法沉淀复用的技术问题，提供一种基于工作流全生命周期驱动的工业视觉智能体构建方法、系统、设备及存储介质。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种基于工作流全生命周期驱动的工业视觉智能体构建方法，应用于工业视觉智能体系统，工业视觉智能体系统包括工作流规划模块、工作流验证模块、工业视觉运行模块、工作流仓库、知识库、工业相机、可编程光源控制器、多通道led光源、液态变焦镜头与基准标定块，多通道led光源包括多个可独立调节电流的光源通道，基准标定块表面设有高反射率的高灰阶区、低反射率的低灰阶区以及黑白相间的边缘图案区，包括以下步骤：接收工业检测任务并生成任务对象，将图像采集tool的成像硬件参数与各算法tool的算法参数共同定义为工作流参数集合并写入工作流文件，成像硬件参数包括光源通道电流、光源频闪脉宽、相机曝光时间、相机增益与液态变焦镜头调焦电压，每项成像硬件参数与算法参数均登记取值上限、取值下限与调节步距，工作流参数集合的每次取值变化连同对应性能数据按时间顺序追加写入工作流演化记录；执行成像寻优子工作流，依次进行寻优区间确定、对焦寻优、通道电流寻优与算法参数精调，确定由成像硬件参数取值组合构成的最优光学配方以及算法参数最优取值，生成正式工作流的新版本并记录基线数据，基线数据至少包括各光源通道的基线电流；工业运行中，逐帧提取灰阶差值与清晰度评价值，并统计运行判定合格率，灰阶差值为高灰阶区平均灰度与低灰阶区平均灰度之差，清晰度评价值为对边缘图案区计算的sobel梯度平方均值，运行判定合格率为判定结果为合格的工件数量占检测工件总数量的比值，依据灰阶差值、清晰度评价值与运行判定合格率执行漂移归因，判定为光照漂移时，依据单通道点亮状态下灰阶差值相对基线的变化对各光源通道电流执行等比调整，恢复各光源通道的基线光通量贡献，判定为离焦漂移时执行对焦恢复，判定为来料变化或算法参数原因时生成算法参数优化建议；定义净偏移比例为光源通道当前电流与基线电流之差的绝对值除以基线电流，当任一光源通道的净偏移比例达到预设偏移阈值，或任一光源通道电流达到取值上限，或液态变焦镜头调焦电压相对最优光学配方中取值的偏移达到预设偏移比例时，重新执行成像寻优子工作流生成正式工作流的新版本，按版本变更涉及的参数层级选择验证通道进行版本比较，依据比较结果执行版本切换或回滚；将最优光学配方与任务对象中的工件材质类别编码、表面类型类别编码关联存入知识库，供后续工业检测任务继承并收窄寻优区间，形成工作流全生命周期闭环。

4、进一步地，任务对象包括检测目标、工件材质类别编码、表面类型类别编码、工件移动速度、像元当量与节拍要求，像元当量为单个像元对应的物面尺寸；工作流文件还写入运行配置，运行配置包括相机伽马系数设置为1、相机自动曝光功能与自动增益功能均处于停用状态、光源以恒流方式驱动且光源通道电流的取值上限位于led额定线性区间内；工作流规划模块依据任务对象从知识库检索历史光学配方，检索条件为工件材质类别编码与表面类型类别编码均与任务对象一致，满足检索条件的历史光学配方中取历史成像质量评价值最高者作为继承光学配方，满足检索条件的历史光学配方数量为0时，光学配方由成像寻优子工作流确定；工作流规划模块生成工作流蓝图，工作流蓝图包括tool节点类型、tool连接关系、推荐算法参数、继承光学配方、光源频闪脉宽预设值、等于光源频闪脉宽预设值与预设裕量之和的相机曝光时间以及最低档相机增益，光源频闪脉宽预设值依据工件移动速度与像元当量确定，使频闪期间工件在图像上的位移小于1个像元，相机曝光窗完整覆盖光源频闪脉冲，相机曝光与光源频闪由同1个硬件触发信号同步触发；工作流验证模块对工作流蓝图依次执行tool存在性检查、tool输入输出连接关系检查、参数取值范围检查、运动模糊约束检查与工业通信配置检查，验证通过后生成正式工作流的第1版本并存入工作流仓库；知识库还关联存储各光源通道的有效电流区间、成像寻优轨迹、补偿记录与版本演化关系。

5、进一步地，寻优区间确定包括：对每个光源通道单独执行电流扫描，仅点亮所扫描的光源通道，从取值下限起按调节步距增大电流，将高灰阶区平均灰度落入预设灰度带的电流区间确定为所扫描的光源通道的有效电流区间，预设灰度带为单通道目标灰度带，由全通道点亮状态下高灰阶区的目标灰度范围按光源通道数量折算得到；当继承光学配方存在且知识库记录有对应的有效电流区间时，读取有效电流区间并在区间中点执行1次单通道点亮采集予以复核；当继承光学配方存在时，寻优区间取以继承光学配方中光源通道电流为中心、宽度为有效电流区间宽度乘以预设收窄比例的区间与有效电流区间的交集，其余情形下寻优区间取有效电流区间；当任一光源通道电流达到取值上限而高灰阶区平均灰度低于预设灰度带下限时执行分级放宽：先将光源频闪脉宽向运动模糊约束允许的最大值放宽，相机曝光时间保持为光源频闪脉宽与预设裕量之和，再逐档提高相机增益，每级放宽后重新执行运动模糊约束检查，相机增益达到取值上限时生成光学方案变更提示。

6、进一步地，对焦寻优包括：将各光源通道电流置于各自寻优区间的中点；当继承光学配方存在时，以继承光学配方中的液态变焦镜头调焦电压为中心，在预设局部范围内按细步距逐点评价清晰度评价值，当清晰度评价值的最大值位于预设局部范围的端点时转为全范围搜索；全范围搜索为先按粗步距遍历液态变焦镜头调焦电压的全取值范围确定峰区中心，再在峰区中心两侧各1个粗步距范围内按细步距逐点评价；全部电压点均从低电压方向单向趋近设定，越过目标值时先回退预设回退量再正向趋近，每个电压点连续采集多帧并取清晰度评价值的均值，以清晰度评价值的均值最大的电压作为对焦寻优结果；对焦恢复以当前液态变焦镜头调焦电压为中心，在预设局部范围内按细步距逐点评价，恢复过程在相邻工件的检测间隙内分步执行，每个检测间隙内仅改变1次液态变焦镜头调焦电压，工件检测帧在液态变焦镜头调焦电压保持稳定的状态下采集。

7、进一步地，通道电流寻优包括：采用与光源通道数量适配的3水平正交表在寻优区间内安排各光源通道电流的初始组合，每个光源通道的3个水平取寻优区间的下端点、中点与上端点；对每组初始组合采集样本图像，样本图像为对预先标注目标区域与背景区域的样本工件采集的图像，仅当目标区域、背景区域与高灰阶区各自的99.5%分位灰度值均小于等于最大量化值乘以预设饱和裕量比例时，初始组合参与评价，计算成像质量评价值，成像质量评价值为目标区域平均灰度与背景区域平均灰度之差的绝对值除以背景区域灰度标准差，越出饱和裕量条件的组合以预设惩罚值作为成像质量评价值计入训练样本，全部初始组合均越出饱和裕量条件时，将寻优区间整体乘以预设下调比例后重新执行通道电流寻优；将各光源通道电流按寻优区间线性归一化至0到1区间，以已评价组合及成像质量评价值为训练样本建立高斯过程回归代理模型，每轮由拉丁超立方采样重新生成预设候选数量的候选组合，按期望改进准则选取期望改进值最大的候选组合作为下1组待评估组合，直至连续2轮最大成像质量评价值的增量均小于预设收敛阈值或累计评估次数达到预设次数上限；收敛后，当最大成像质量评价值低于预设质量下限或目标区域平均灰度低于预设目标灰度下限时，按分级放宽的顺序放宽后重新执行通道电流寻优。

8、进一步地，算法参数精调包括：将样本工件按预设划分比例划分为寻优集与验证集，在寻优集上按tool拓扑顺序对各算法tool的算法参数执行2轮逐项搜索，以样本识别率最大为准，样本识别率为判定结果与预先已知类别相符的样本工件数量占样本工件总数量的比值，样本识别率的最大值对应连续取值区间时取区间中点，在验证集上复核样本识别率，复核结果达到预设合格线时进入基线标定，复核结果低于预设合格线时扩充样本工件并重新执行算法参数精调，重复次数达到预设重试次数上限时生成寻优失败提示；基线标定前执行线性区校验：校验高灰阶区的99.5%分位灰度值小于等于最大量化值乘以预设饱和裕量比例，且低灰阶区平均灰度大于预设低灰度下限，任一项越出时将寻优区间整体乘以预设下调比例并重新执行通道电流寻优；基线数据还包括全通道点亮状态下灰阶差值的基线均值及标准差、各光源通道单通道点亮状态下的灰阶差值基线值与清晰度评价值基线值。

9、进一步地，漂移归因按光照、对焦、过程的固定优先顺序执行，灰阶差值的灰度提取区域分别取高灰阶区与低灰阶区的中心部位，且与区域边界的距离大于预设最大弥散半径；采用指数加权移动平均控制图对全通道点亮状态下的灰阶差值进行监控，控制图越限时判定为光照漂移；灰阶差值处于控制限以内且清晰度评价值低于下限阈值时判定为离焦漂移，下限阈值为清晰度评价值基线值乘以预设清晰度比例；灰阶差值与清晰度评价值均处于各自限值以内且运行判定合格率越出运行判定合格率基线带时判定为来料变化或算法参数原因，运行判定合格率基线带依据投产初期的合格率统计确定；等比调整包括：在相邻工件的检测间隙内逐通道单独频闪采集标定帧，得到各光源通道单通道点亮状态下的灰阶差值当前值，对每个光源通道，调整后的光源通道电流等于调整前的光源通道电流乘以单通道点亮状态下的灰阶差值基线值与单通道点亮状态下的灰阶差值当前值的比值，调整结果限制在取值上限与取值下限之间，补偿后复测全通道点亮状态下的灰阶差值，复测值与基线均值的偏差处于3%以内时判定补偿完成，重复次数达到3次后偏差仍超过3%时转为生成算法参数优化建议，补偿完成后重新统计运行判定合格率，越出运行判定合格率基线带时转为生成算法参数优化建议，各光源通道补偿比例的极差小于预设一致性阈值时判定为共光路衰减并生成维护提示；版本比较中，仅涉及算法参数的版本变更采用回放比较，即在滚动保存的生产图像上并行运行2个版本的算法参数，并对判定结果存在差异的图像执行人工复核；涉及光学配方的版本变更采用交替实拍比较，即在同一工件的检测窗口内连续触发2次采集，分别按2个版本的光学配方成像与判定，2次触发的间隔大于液态变焦镜头预设稳定时间与光源电流建立时间中的较大者，检测窗口时长小于2次采集所需时长，或2次触发间隔内工件位移使目标区域偏移超过预设定位容差时，改为按预设组内工件数量逐组交替应用2个版本；回滚后在预设抑制周期内暂停同一触发条件的自动重寻优并生成维护提示，版本切换完成后重新记录基线数据并重建运行判定合格率基线带。

10、一种工业视觉智能体系统，包括工作流规划模块、工作流验证模块、工业视觉运行模块、工作流演化管理模块、工作流仓库、知识库、工业相机、可编程光源控制器、多通道led光源、液态变焦镜头与基准标定块，可编程光源控制器支持按触发序列逐帧切换光源通道电流与光源频闪脉宽，工业视觉智能体系统被配置为执行上述基于工作流全生命周期驱动的工业视觉智能体构建方法。

11、一种电子设备，包括存储器与处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述基于工作流全生命周期驱动的工业视觉智能体构建方法的步骤。

12、一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述基于工作流全生命周期驱动的工业视觉智能体构建方法的步骤。

13、采用以上技术方案，本发明产生了以下有益效果：

14、本发明将光源通道电流、光源频闪脉宽、相机曝光时间、相机增益与液态变焦镜头调焦电压等成像硬件参数与算法参数统一纳入工作流参数集合，使长期依赖人工经验的调光、对焦与参数整定过程转化为可自动执行、可记录、可回溯的成像寻优子工作流，明显缩短新产品导入阶段的现场调机时间，降低对专业调试人员的依赖；借助基准标定块的灰阶差值与清晰度评价值构成的双通道物理量监测，配合运行判定合格率统计，能够在生产中把光照漂移、离焦漂移与来料变化相互区分，避免盲目调参或整线停机排查；逐通道执行的等比调整在检测间隙内自动恢复各光源通道的基线光通量贡献，使发光二极管光衰、镜头污染等缓变劣化被持续抵消，检测指标长期保持稳定；以净偏移比例作为光学退化程度的量化度量并据此触发重新寻优，使版本演化由被动响应转变为主动调度，配合按参数层级选择的回放比较与交替实拍比较，版本切换的正确性得到同条件对比数据的支撑；寻优轨迹、补偿记录与最优光学配方沉淀入知识库并被后续同类任务继承，寻优所需的评估次数随工程积累不断减少，工业视觉平台由此获得持续成长能力。