基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统的制作方法

本发明涉及工业视觉检测及边缘计算，具体为基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统。

背景技术：

1、现有的伞架视觉检测系统通过采集图像并提取基准点以计算尺寸和识别结构；

2、然而，现有技术存在以下核心缺陷：受输送振动、光源变化、图像过曝及边缘计算资源占用等因素干扰，图像帧质量易下降，导致基准点提取不稳定、尺寸测量波动及支杆数量识别错误；现有系统多按固定参数处理单帧图像，无法根据振动状态、过曝程度及系统负载动态调整曝光时间、模拟增益与图像处理区域；在连续采集时，缺乏对帧号、时间戳、输送位置及缓存回收状态的关联管理，易造成图像丢帧、帧序号不连续或被误覆盖，导致检测结果与实物图像无法准确对应。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，避免因振动和过曝等因素造成检测准确性下降，并提升系统的抗干扰能力、资源利用率以及检测结果的可追溯性；本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

2、基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，包括：输送定位机构、图像采集单元、状态监测单元、边缘计算单元、环形缓存单元、尺寸测量单元、异常判定单元和记录输出单元；

3、输送定位机构用于检测伞架并输出输送位置；

4、图像采集单元用于根据输送位置触发采集伞架图像帧，并输出曝光时间、模拟增益、饱和像素比例和过曝标志；

5、状态监测单元用于采集图像采集单元的相机支架的振动有效值和边缘计算单元的资源数据；

6、环形缓存单元用于连续存储伞架图像帧；

7、边缘计算单元用于根据伞架图像帧以及接收的曝光时间、模拟增益、饱和像素比例、过曝标志、振动有效值和资源数据确定检测模式，并调用连续图像帧及控制曝光时间和模拟增益；

8、尺寸测量单元用于接收筛选后的连续图像帧，基于提取的伞架基准点获取伞架尺寸数据及支杆数量识别结果；

9、异常判定单元用于将伞架尺寸数据及支杆数量识别结果与当前产品规格的标准参数进行比较，并基于比较结果和伞架基准点的位置偏移量生成检测结果；

10、记录输出单元用于输出检测结果，并以伞架标识或帧号为关联键记录伞架图像帧及运行数据。

11、优选地，图像采集单元、状态监测单元和环形缓存单元分别与边缘计算单元通信连接；边缘计算单元与尺寸测量单元通信连接；尺寸测量单元与异常判定单元通信连接；异常判定单元与记录输出单元通信连接。

12、优选地，输送定位机构包括：输送带、定位挡块、夹持机构、到位传感器和输送带编码器；

13、输送带编码器用于输出累计脉冲数，输送定位机构根据累计脉冲数和预先标定的单脉冲输送位移确定输送位置；

14、图像采集单元的光源包括频闪光源，图像采集单元还包括工业相机；图像采集单元用于根据输送位置触发频闪光源和工业相机，并控制频闪光源的发光时段与工业相机的曝光时段部分或完全重叠。

15、优选地，图像采集单元的光源包括背光光源和侧向辅助光源，图像采集单元还包括镜头、图像处理器和图像采集接口；

16、背光光源和侧向辅助光源在同一输送位置下交替点亮触发采集不同图像帧；背光光源用于形成伞架支杆的轮廓图像，侧向辅助光源用于采集铰链、孔位和端部结构的图像；

17、图像处理器用于基于产品规格模板确定的伞架有效成像区域内满足预设灰度饱和条件的像素情况确定饱和像素比例。

18、优选地，状态监测单元包括：安装于相机支架上的六轴惯性传感器；六轴惯性传感器用于采集三轴加速度；

19、边缘计算单元用于对三轴加速度进行高通滤波，并计算预设时间段内的振动有效值。

20、优选地，边缘计算单元用于基于振动有效值、饱和像素比例、过曝标志和资源数据确定检测模式；

21、其中，资源数据包括神经网络处理器利用率、图像接口队列长度和芯片结温；边缘计算单元用于提取神经网络处理器利用率、图像接口队列长度以及芯片结温与其各自标定上限的比例关系，并将这三项比例关系中的最大值确定为系统负载值。

22、优选地，边缘计算单元用于在振动有效值达到预设的振动干扰阈值且持续预设进入时间时，或在饱和像素比例达到预设的过曝触发阈值或接收到过曝标志时，进入干扰处理模式；

23、当同时发生振动干扰和过曝干扰时保持干扰处理模式；在振动有效值低于预设的振动恢复阈值且饱和像素比例低于预设的过曝恢复阈值，并且满足预设恢复条件时，退出干扰处理模式；

24、其中，振动恢复阈值低于振动干扰阈值，过曝恢复阈值低于过曝触发阈值。

25、优选地，每一伞架图像帧在环形缓存单元中关联存储帧号、输送位置、时间戳、曝光时间、模拟增益、过曝标志和检测模式；

26、边缘计算单元用于在进入干扰处理模式时记录当前写入位置的触发索引，将触发时刻前的连续图像帧复制至保护缓存区，并继续写入及采集触发时刻后的连续图像帧。

27、优选地，图像采集单元包含光源控制器，边缘计算单元用于在干扰处理模式下控制光源相位调整值及工业相机的曝光时间，并在伞架图像帧的平均灰度低于预设的最低有效灰度值，或轮廓对比度低于预设对比度阈值时提高模拟增益；

28、尺寸测量单元用于基于提取的触发时刻前后的连续图像帧的尺寸测量结果确定伞架尺寸数据中位数及其平均绝对偏差；在平均绝对偏差小于预设偏差允许阈值时将中位数作为伞架尺寸数据，否则生成待复核标志，由异常判定单元基于该标志生成待复核的检测结果。

29、优选地，边缘计算单元用于在系统负载值达到预设的降级触发阈值或图像接口队列长度满足预设高负载条件时进入降级运行模式；

30、在系统负载值低于降级恢复阈值并持续预设恢复时间时恢复全部任务，降级恢复阈值低于降级触发阈值；

31、降级运行模式与干扰处理模式可叠加，当同时满足进入条件时，优先执行干扰处理模式的曝光控制并在该模式下采用关键区域处理。

32、与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

33、1.本发明通过采用输送带编码器、到位传感器、定位挡块和夹持机构对伞架输送位置进行联合确定，并根据累计脉冲数与检测区域起始位置的脉冲差值计算输送位置，结合触发窗口和伞架关联窗口控制图像采集时机，能够减少输送位置不准确、重复触发以及不同伞架图像帧相互关联的问题；

34、2.本发明通过使频闪光源的发光时段与工业相机的曝光时段重叠，并对发光确认、曝光开始确认及发光时段与曝光时段的重叠量进行校验，能够将时序无效的图像帧排除在尺寸测量之外，从而降低光照时序不一致对图像质量和基准点提取稳定性的影响。

1.基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，包括：输送定位机构、图像采集单元、状态监测单元、边缘计算单元、环形缓存单元、尺寸测量单元、异常判定单元和记录输出单元；

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述图像采集单元、状态监测单元和环形缓存单元分别与所述边缘计算单元通信连接；边缘计算单元与尺寸测量单元通信连接；尺寸测量单元与异常判定单元通信连接；异常判定单元与记录输出单元通信连接。

3.根据权利要求1所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述输送定位机构包括输送带、定位挡块、夹持机构、到位传感器和输送带编码器；

4.根据权利要求1所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述图像采集单元的光源包括背光光源和侧向辅助光源，所述图像采集单元还包括镜头、图像处理器和图像采集接口；

5.根据权利要求1所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述状态监测单元包括安装于所述相机支架上的六轴惯性传感器；所述六轴惯性传感器用于采集三轴加速度；

6.根据权利要求1所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述边缘计算单元用于基于所述振动有效值、饱和像素比例、过曝标志和资源数据确定检测模式；

7.根据权利要求6所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述边缘计算单元用于在所述振动有效值达到预设的振动干扰阈值且持续预设进入时间时，或在所述饱和像素比例达到预设的过曝触发阈值或接收到所述过曝标志时，进入干扰处理模式；

8.根据权利要求7所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，每一所述伞架图像帧在所述环形缓存单元中关联存储帧号、输送位置、时间戳、曝光时间、模拟增益、过曝标志和检测模式；

9.根据权利要求8所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述图像采集单元包含光源控制器，所述边缘计算单元用于在干扰处理模式下控制光源相位调整值及工业相机的曝光时间，并在所述伞架图像帧的平均灰度低于预设的最低有效灰度值，或轮廓对比度低于预设对比度阈值时提高模拟增益；

10.根据权利要求7所述的基于边缘计算的伞架尺寸异常在线检测系统，其特征在于，所述边缘计算单元用于在所述系统负载值达到预设的降级触发阈值或图像接口队列长度满足预设高负载条件时进入降级运行模式；