[发明专利]基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统及方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统，其特征在于，包括检孔用显微摄像头、通针夹具、清洁通针、检针用显微摄像头、监控系统及运动机构；所述检孔用显微摄像头与监控系统、运动机构连接，用于在监控系统控制下，获得待清洁微孔的显微观测图像，并将所述显微观测图像输出给监控系统；所述通针夹具夹持所述清洁通针，与所述运动机构连接；所述检针用显微摄像头包括两组正交设置的摄像头，在所述监控系统控制下，获得所述清洁通针的图像，并输出给监控系统；所述监控系统用于对所述显微观测图像进行处理，获得微孔轮廓、微孔中心位置Ch及微孔的孔壁上附着污物的位置，对所述清洁通针的图像进行处理，获得所述清洁通针针尖的位置偏差，并根据所述微孔中心位置Ch、清洁通针针尖的位置偏差获得所述清洁通针进入微孔的位置坐标(Xc,Yc)，根据所述微孔轮廓、微孔的孔壁上附着污物的位置获得所述清洁通针的清洁轨迹Tr，根据所述清洁通针进入微孔的位置坐标(Xc,Yc)输出控制指令给运动机构；所述运动机构与监控系统连接，用于根据收到的所述控制指令，将通针夹具和清洁通针移动至所述清洁通针进入微孔的位置坐标(Xc,Yc)所指位置，将所述清洁通针下探至微孔内，并在监控系统控制下，控制清洁通针沿所述清洁轨迹Tr移动至污物位置，再沿所述微孔轮廓运动，去除微孔内的污物。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统，其特征在于，还包括空气喷嘴；所述空气喷嘴与运动机构连接，用于在运动机构驱动下移动至所述微孔中心位置Ch，采用压缩空气对准该微孔进行喷气清洁处理，去除微孔内壁中从表面剥离且未被清洁通针带出的污物。

3.根据权利要求2所述的基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统，其特征在于，还包括压力传感器；所述压力传感器与运动机构连接，用于在清洁通针去除微孔内的污物时，实时测量清洁通针与微孔孔壁的接触力，输出给监控系统，监控系统根据微孔轮廓及所述接触力控制清洁通针沿微孔轮廓运动。

4.根据权利要求1至3之一所述的基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统，其特征在于，还包括背景光源和黑色背景板；所述背景光源采用LED阵列光源；所述黑色背景板包括两个正交放置的背光板，所述两个正交放置的背光板与检针用显微摄像头中两组正交设置的摄像头相配合。

5.根据权利要求4所述的基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统，其特征在于，所述检孔用显微摄像头具体用于在运动机构驱动下，在待清洁微孔的上方下移若干次，对应获得若干组待清洁微孔的显微观测图像，输出给监控系统。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统，其特征在于，对所述显微观测图像进行处理，获得微孔轮廓、微孔中心位置Ch及微孔的孔壁上附着污物的位置，具体包括：通过Canny算子提取微孔轮廓；根据所述微孔轮廓与标准微孔模板，采用广义Hough变换算法获得微孔中心位置Ch；再根据微孔轮廓和标准微孔模板采用上下文形状描述算子分别构建微孔轮廓和标准微孔模板的形状特征矩阵H和S，采用欧几里德距离比较H与S中距离值超过给定阀值T的子矩阵，确定孔壁污物在微孔轮廓上的位置即微孔的孔壁上附着污物的位置。

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉导引的微孔内污物自动清除系统，其特征在于，所述对所述清洁通针的图像进行处理，获得所述清洁通针针尖的位置偏差，具体包括：所述清洁通针的图像为相互正交的两个视角的清洁通针图像，采用Canny算法提取清洁通针轮廓边缘，通过动态目标跟踪获取清洁通针针尖在平面坐标系的实时位置，计算清洁通针针尖与标准位置的距离偏差即清洁通针针尖的位置偏差。