CN102506743A - 一种波纹管自动检测设备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种波纹管自动检测设备，该设备检测波纹管生产线所形成的波纹管外形缺陷，其特征在于，该设备包括进管孔、传送装置(1)、图像采集装置(2)、判别装置(3)和出管孔；来自波纹管生产线的波纹管从设备的进管孔进入传送装置(1)，被检测后从出管孔输出；其中所述传送装置(1)内设有用于承载波纹管的导轨(11)、用于夹紧波纹管使波纹管进行传动的弹力压轮(12)；所述图像采集装置(2)设有两个或以上的图像传感器(21)，图像传感器(21)安装于传送装置(1)内，并位于波纹管在导轨(11)上传送的轨道两旁；所述判别装置(3)与图像采集装置(2)连接，并用于根据图像采集装置(2)采集到的波纹管图像进行处理，得到被检查波纹管的实际参数，并与标准波纹管样品的数字化模版内的参数进行对比，以判断该波纹管是否存在缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及波纹管的生产和质量控制领域，特别是提出一种可连接波纹管生产线对波纹管的外形进行缺陷检测的设备和方法。
背景技术
目前，由波纹管生产线出来的波纹管普遍通过人工检查、采用人眼观看的方法判断是否存在变形缺陷。这种方法不仅浪费人力资源，同时往往会造成漏检、不能准确的识别出缺陷。
由于波纹管往往具有折皱的壳体，特别是塑料波纹管，如果采用传统的工业视频检测，检测过程中很容易造成的波纹管变形。如中国专利“管的缺陷检测装置及方法”(ZL200680036704)并不适用于波纹管；另外中国专利“波纹管变形检测装置”(ZL200920070473.3)公开了包括支撑杆、空心管、刻度盘和指针，支撑杆一端设于波纹管的一端法兰上；空心管固定在支撑杆另一端，内部设有弹性部件，另一端设有通孔螺盖；刻度盘上设有径向刻度，并设于波纹管的另一端法兰上；指针一端设于空心管内并与弹簧一端连接，另一端上设有轴向刻度，并穿出螺盖并指向刻度盘的波纹管变形检测装置。它不能与波纹管生产线连接，同时也是采用存机械的原来进行检测，不能广泛应用于各类波纹管的自动化检测。
发明内容
本发明目的是提供一种波纹管自动检测设备和方法，实现完全替代人眼检测的传统方法，实现与波纹管生产线的对接和波纹管缺陷的准确快速识别。
本发明目的通过如下实现：
一种波纹管自动检测设备，该设备检测波纹管生产线所形成的波纹管外形缺陷，其特征在于，
该设备包括进管孔、传送装置、图像采集装置、判别装置和出管孔；来自波纹管生产线的波纹管从设备的进管孔进入传送装置，被检测后从出管孔输出；
其中所述传送装置内设有用于承载波纹管的导轨、用于夹紧波纹管使波纹管进行传动的弹力压轮；
所述图像采集装置设有两个或以上的图像传感器，图像传感器安装于传送装置内，并位于波纹管在导轨上传送的轨道两旁；
所述判别装置与图像采集装置连接，并用于根据图像采集装置采集到的波纹管图像进行处理，得到被检查波纹管的实际参数，并与标准波纹管样品的数字化模版内的参数进行对比，以判断该波纹管是否存在缺陷。
其中，导轨可以由一个或一个以上呈V字形的导轨片排列组成；所述的弹力压轮包括下弹力压轮和上弹力压轮，下弹力压轮中间具有与导轨形状一致的V形凹部。
所述的图像采集装置的两个图像传感器呈180度安装，并以波纹管的中心线互为镜像；所述的判别装置的作用还包括对图像采集装置采集到的波纹管图像进行降噪、抖动补偿、图像数字化处理；对采集到的实际波纹管每一帧图像将划分为三个周期，然后确定三个周期的共同的横向中心线，通过比对波峰和波谷相对于中心线的相对位置，比对两波峰边界的距离，然后再与模版的参数进行对比。
下面是该装置实现波纹管缺陷自动检测方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一，通过判别装置建立标准样品的数字化模版，以获得标准波纹管样品的管直径、波纹周期、管径容差、周期容差参数；
步骤二，波纹管被弹力压轮夹着，并在弹力压轮传动下在导轨形成的轨道上以设定速度运动；
步骤三，图像采集装置的图像传感器对波纹管进行图像采集；
步骤四，判别装置对图像传感器采集图像进行降噪、抖动补偿和数字化处理，并获得被测波纹管的实际参数；
步骤五，判别装置将获得的被测波纹管的实际参数与标准样品的数字化模版参数进行比对，将超出参数容差范围的变形识别为缺陷。
上所述的判别装置比对过程中，先将采集到的实际波纹管每一帧图像分为三个周期，然后确定三个周期的共同的横向中心线，通过比对波峰和波谷相对于中心线的相对位置，比对两波峰边界的距离，最后然后与模版的参数进行对比；超出参数容差范围的部分自动形成缺陷列表，并根据每次对比结果进行缺陷列表的更新与保存，对新发现的缺陷同时进行报警。
综上所述的本发明，其包括如下特点和显著效果：
1.可完全替代现有的通过人眼进行波纹管缺陷检测的方法，实现自动化检测；
2.可与波纹管生产线对接，实现自动化检测，填补缺乏适用于波纹管缺陷检测的自动化设备问题；
3.采用由一个或一个以上呈V字形的导轨片排列组成导轨；弹力压轮包括下弹力压轮和上弹力压轮，下弹力压轮中间具有与导轨形状一致的V形凹部等技术手段，可有效降低波纹管检测过程中的失真度，同时解决传动过程，造成波纹管的变形问题；
4.双CCD图像传感器进行图像高速采集，同时配合传送装置传送，实现流水线的高速检测和准确识别。
附图说明
图1为本发明设备的结构示意图；
图2为本发明中传送装置内的局部立体示意图；
图3为正常波纹管标准样品模板图像和带缺陷实际波纹管图像；
图4是本发明设备软件部分运行时的界面之一；
图5是本发明设备软件部分运行时的界面之二。
具体实施方式
参考图1，本发明设备整体上由传送装置1、图像采集装置2、判别装置3和设备外壳体组成。其中，设备外壳体设有进管孔和出管孔(图中未示)。来自波纹管生产线的波纹管将从设备的进管孔进入传送装置1，被检测后从出管孔输出。
参考图1和图2，传送装置1内设有导轨11、弹力压轮12和制动压轮13。其中导轨11由若干个呈V字形的导轨片排列组成。如果采用普通的直板形的导轨，波纹管在移动的过程中，左右会造成抖动，不利于图像采集。而采用V字形的导轨可以使波纹管得到有效稳定传送，同时有利于图像采集时降低图像失真。V字形的导轨片的数量可以根据设备体积大小来决定。另外，弹力压轮12包括下弹力压轮和上弹力压轮；下弹力压轮中间具有与导轨形状一致的V形凹部。这样，导轨片与弹力压轮的V形凹部共同形成了一个V形的轨道供波纹管检测过程的传送。传送装置1一端还设有用于停止波纹管在导轨上传动的制动压轮13，以及包括电机、控制电路板等，由于为常见组成，所以不作重点描述。在这里，导轨11作用是承载和固定波纹管，给波纹管检测过程中一个合适的轨道，弹力压轮12的作用是通过下弹力压轮和上弹力压轮将波纹管夹住，同时在电机带动弹力压轮使波纹管在导轨11的轨道里移动传送。
又见图1，图像采集装置2设有两个或以上的图像传感器21。图像传感器21可以根据需要而定，优选为两个。两个图像传感器21可以满足对波纹管360度的检测。其中，图像传感器21安装于传送装置1内，并位于波纹管在导轨11上传送的轨道两旁。两个图像传感器21安装的优选方案为：两个图像传感器21呈180度安装，并以波纹管的中心线互为镜像；或者两个图像传感器(21)呈90度安装，分别采集波纹管纵向和横向的形变。下面将以180度安装为例进行说明。图像传感器21优选为CCD图像传感器，它的图像采集频率为50-60帧/秒比较适合波纹管移动速率。图像采集装置2除了传感器外，还应该包括支持图像采集的图像/视频采集芯片以及相应的功能电路组成，可以根据现有技术和常识进行实施。
判别装置3与图像采集装置2连接，一方面对来自图像采集装置2的波纹管实际图像进行处理，另一方面通过参数对比，进行缺陷识别。判别装置3包括两部分，即由显示器、键盘、鼠标、PC机(或嵌入式处理终端)；LED开关、停止按钮、启动按钮、紧急停止按钮等组成的硬件部分，同时也包括运行各种算法，实现识别功能的软件部分。判别装置3根据图像采集装置2采集到的波纹管图像进行处理，包括降噪、抖动补偿、图像数字化处理；对采集到的实际波纹管每一帧图像将划分为三个周期，然后确定三个周期的共同的横向中心线，通过比对波峰和波谷相对于中心线的相对位置，比对两波峰边界的距离，然后再与模版的参数进行对比，以判断该波纹管是否存在缺陷。
参考图3，分别显示正常波纹管标准样品模板图像和带缺陷实际波纹管图像。图中，由于形变，波纹管具有两个缺陷41和缺陷42。在通过本发明设备和方法进行检测时，它主要包括如下步骤：
通过判别装置3建立标准样品的数字化模版，以获得标准波纹管样品的管直径、波纹周期、管径容差、周期容差参数；数字化模版建立有三个渠道：
1)可以通过图像采集装置2对标准的波纹管样品进行扫描、判别装置3对标准的波纹管样品进行降噪、抖动补偿、数字化然后获取包括但不局限于管直径、波纹周期等参数，然后再手动输入容差；
2)可以通过判别装置3读取标准样品的模版来获取样品的基本参数如管直径、波纹周期、管径容差、周期容差等参数；
3)手动在判别装置3的软件部分运行界面输入波纹管标准样品的管直径、波纹周期、管径容差、周期容差等参数，如图4所示。
为了使操作更简单，可以优先采用第三种方法。
来自波纹管生产线的波纹管从自动检测设备的进管口进入设备内的传送装置1，并放置在导轨11上；判别装置3驱动弹力压轮12将波纹管夹着，并定位在V型导轨内，在弹力压轮12电机带动下，波纹管缘导轨11的轨道在设备内以一定速度传送。
图像采集装置2的图像传感器21以设定的取样速度对被检测的波纹管实际图像进行采集。每秒的取样帧数可以根据判别装置3的数据处理性能进行设置，一般取样帧数可以设定在每秒50-60帧为佳。
图像采集装置2采集到的波纹管图像被传输至判别装置3；判别装置3通过降噪算法、抖动补偿算法、图像数字化算法进行处理。具体的降噪算法、抖动补偿算法、图像数字化实施时可参考或根据现有的与图像识别、图像补偿相关的技术进行。
判别装置3将采集到的实际波纹管图像与标准样品的数字化模版进行比对。其中比对过程中，采集到的实际波纹管每一帧图像将分三个周期，然后确定三个周期的共同的横向中心线，通过比对波峰和波谷相对于中心线的相对位置，比对两波峰边界的距离，然后与模版的参数进行对比。
如图5，判别装置3进行参数对比后，如超出管径容差、周期容差等范围，将自动形成缺陷列表，并根据每次对比结果进行缺陷列表的更新与保存，对新发现的缺陷同时进行报警。
检测完毕，判别装置3驱动弹力压轮12离开波纹管，被检测完成的波纹管可从设备拿走。
综上所述，本发明的设备具体外部形状，判别装置3内运行的算法等可以需要、根据现有技术进行调整变换，在不脱离本设备核心结构和流程的所作的变化方案应属于本发明保护范围内。
Claims (10)
1.一种波纹管自动检测设备，该设备检测波纹管生产线所形成的波纹管外形缺陷，其特征在于，
该设备包括进管孔、传送装置(1)、图像采集装置(2)、判别装置(3)和出管孔；来自波纹管生产线的波纹管从设备的进管孔进入传送装置(1)，被检测后从出管孔输出；
其中所述传送装置(1)内设有用于承载波纹管的导轨(11)、用于夹紧波纹管使波纹管进行传动的弹力压轮(12)；
所述图像采集装置(2)设有两个或以上的图像传感器(21)，图像传感器(21)安装于传送装置(1)内，并位于波纹管在导轨(11)上传送的轨道两旁；
所述判别装置(3)与图像采集装置(2)连接，并用于根据图像采集装置(2)采集到的波纹管图像进行处理，得到被检查波纹管的实际参数，并与标准波纹管样品的数字化模版内的参数进行对比，以判断该波纹管是否存在缺陷。
2.如权利要求1所述的波纹管自动检测设备，其特征在于，所述的传送装置(1)还包括用于停止波纹管在导轨上传动的制动压轮(13)。
3.如权利要求2所述的波纹管自动检测设备，其特征在于，所述的导轨(11)由一个或一个以上呈V字形的导轨片排列组成；所述的弹力压轮(12)包括下弹力压轮和上弹力压轮，下弹力压轮中间具有与导轨形状一致的V形凹部。
4.如权利要求1或2或3任一所述的波纹管自动检测设备，其特征在于，所述的图像采集装置(2)的两个图像传感器(21)呈180度安装，并以波纹管的中心线互为镜像。
5.如权利要求1或2或3任一所述的波纹管自动检测设备，其特征在于，所述的图像采集装置(2)的两个图像传感器(21)呈90度安装。
6.如权利要求4所述的波纹管自动检测设备，其特征在于，所述的图像采集装置(2)的两个图像传感器(21)为CCD图像传感器。
7.如权利要求6所述的波纹管自动检测设备，其特征在于，所述的两个图像传感器(21)的图像采集频率为50-60帧/秒。
8.如权利要求1或2或3或任一所述的波纹管自动检测设备，其特征在于，所述的判别装置(3)的作用还包括对图像采集装置(2)采集到的波纹管图像进行降噪、抖动补偿、图像数字化处理；对采集到的实际波纹管每一帧图像将划分为三个周期，然后确定三个周期的共同的横向中心线，通过比对波峰和波谷相对于中心线的相对位置，比对两波峰边界的距离，然后再与模版的参数进行对比。
9.一种波纹管自动检测方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一，通过判别装置(3)建立标准样品的数字化模版，以获得标准波纹管样品的管直径、波纹周期、管径容差、周期容差参数；
步骤二，波纹管被弹力压轮(12)夹着，并在弹力压轮(12)传动下在导轨(11)形成的轨道上以设定速度运动；
步骤三，图像采集装置(2)的图像传感器(21)对波纹管进行图像采集；
步骤四，判别装置(3)对图像传感器采集图像进行降噪、抖动补偿和数字化处理，并获得被测波纹管的实际参数；
步骤五，判别装置(3)将获得的被测波纹管的实际参数与标准样品的数字化模版参数进行比对，将超出参数容差范围的变形识别为缺陷。
10.如权利要求9所述波纹管自动检测方法，其特征在于，步骤五中，判别装置(3)比对过程中，先将采集到的实际波纹管每一帧图像分为三个周期，然后确定三个周期的共同的横向中心线，通过比对波峰和波谷相对于中心线的相对位置，比对两波峰边界的距离，最后然后与模版的参数进行对比；超出参数容差范围的部分自动形成缺陷列表，并根据每次对比结果进行缺陷列表的更新与保存，对新发现的缺陷同时进行报警。
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