CN102967888A - 基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，旨在克服未加工裂解槽连杆裂解的问题，其包括机算机、可编程逻辑控制器、输出成功指示灯、输出失败指示灯、输出报警灯、继电器、光源控制器、1号相机、光源、光电开关、2号相机与电源。1号相机与计算机相机线连接，2号相机与1号相机相机线连接，计算机与可编程逻辑控制器通信线连接，光源与光源控制器电线连接，光电开关与可编程逻辑控制器的第一个输入口I 0.0电线连接，继电器与光源控制器电线连接，可编程逻辑控制器与电源电线连接，输出成功指示灯、输出失败指示灯、输出报警灯与继电器的控制引脚依次和可编程逻辑控制器的输出口Q0.0、Q0.1、Q 0.2与Q0.3电线连接。

Description

基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统

技术领域

本发明涉及一种机械零件的检测装置，更确切地说，本发明涉及一种基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统。

背景技术

自20世纪90年代汽车连杆裂解技术在汽车工业发达国家发展成熟以来，逐渐取代了传统的连杆加工工艺，并成为一个国家发动机连杆制造业发展水平的重要标志。

连杆裂解加工技术主要有三道核心工序：加工连杆大头孔初始裂解槽；施加径向力、裂解连杆以及杆盖精确复位工序；定扭矩上螺栓工序。每道工序的自动化生产工艺与设备都是保障连杆裂解质量的前提与基础。

在生产过程中，连杆大头孔初始裂解槽由激光进行加工，该过程是一个全自动化的加工流水线，但是其对称的两个裂解槽是分开进行加工的，因此出现连杆裂解槽的漏加工、加工不合格实属正常。加之该过程没有相应的检测判断机制，常常出现的情况是连杆仅一侧完成加工，当然两侧均未加工的情况有时也会出现。另外，在加工完裂解槽后送往裂解的过程中，经常会出现将一些未加工裂解槽的连杆混入其中的情况，增加了连杆裂解的失败率。裂解连杆是一个半自动化的生产操作过程，需要人工将连杆逐个放到裂解台上，此时是对连杆裂解槽是否已加工、加工是否合格进行判断的最好时机。目前，几乎所有的生产车间均采用人工肉眼识别，但是由于车间光线、连杆的金属光泽、人的视觉疲劳等等因素，人工识别的正确率很低。因此，往往会将一些裂解槽未加工完成、甚至未加工裂解槽的连杆进行了裂解，从而造成了连杆的裂解失败，既严重降低了裂解成功率，又造成了不少的经济损失。因些，在裂解之前很需要一个自动检测系统对连杆裂解槽的是否存在和是否合格进行检测判断，是则进行裂解，不是则发出警告，提醒工作人员不得进行裂解，以便增加裂解的成功率、降低损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在将一些裂解槽未加工完成的连杆进行裂解的问题，提供了一种基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统包括机算机、可编程逻辑控制器、输出成功指示灯、输出失败指示灯、输出报警灯、继电器、光源控制器、1号相机、光源、光电开关、2号相机与电源。

计算机与1号相机的一接口相机线连接，2号相机与1号相机的另一接口相机线连接，计算机与可编程逻辑控制器通信线连接，光源与光源控制器的输出口电线连接，光电开关的输出端与可编程逻辑控制器的第一个输入口I 0.0电线连接，继电器的输出端与光源控制器的输入电源口电线连接，可编程逻辑控制器与电源电线连接，输出成功指示灯、输出失败指示灯、输出报警灯与继电器的控制引脚依次接可编程逻辑控制器的输出口Q0.0、输出口Q0.1、输出口Q0.2与输出口Q 0.3电线连接。

技术方案中所述的机算机选用研华公司生产的型号为IPPC-6152A的工控机，配置型号为FWB-PCI 3202A的1394图像采集卡。所述的1号相机与2号相机结构相同，皆采用SONY公司生产的型号为XCD-SX90的CCD相机和COMPUTAR公司生产的型号为M7514-MP的75mm光学镜头。所述的可编程逻辑控制器采用西门子公司生产的型号为S7-200CN的可编程逻辑控制器。所述的光源控制器采用型号为AP12-02的光源控制器。

技术方案中所述的计算机与1号相机的一接口相机线连接，2号相机与1号相机的另一接口相机线连接是指：计算机与1号相机的一接口采用1号连接线连接，2号相机与1号相机的另一接口采用2号连接线连接，1号连接线与2号连接线皆选用1394连接线中的型号为AVT 1394B的连接线。

技术方案中所述的计算机与可编程逻辑控制器通信线连接是指：计算机与可编程逻辑控制器采用可编程逻辑控制器连接线连接，可编程逻辑控制器连接线选用型号为PC/PPI的电缆或型号为西门子6ES7901-3CB30-0XA0的连接线，采用型号为PC/PP I的电缆：型号为PC/PP I的电缆的RS232端接计算机的COM1口，型号为PC/PP I的电缆的RS 485端接可编程逻辑控制器的串口。

技术方案中所述的光源位于1号相机与2号相机的中间线上，光源在竖直方向高度可调整，1号相机与2号相机位于裂解台正上方的同一水平面内，1号相机与2号相机相对光源对称地安装，光源处于被测工件连杆的正上方，光电开关安装在连杆裂解台上。

技术方案中所述的输出成功指示灯、输出失败指示灯、输出报警灯与继电器的正级和地线依次与电源的正级和地线电线连接。

技术方案中所述的可编程逻辑控制器、继电器、光源控制器与电源安装在一个盒子之内，输出成功指示灯、输出失败指示灯与输出报警灯安装在盒子表面。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.目前几乎所有连杆上的裂解槽均采用人工肉眼识别，本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统是一个全自动化的检测系统，不仅大大减少了工人工作量，而且显著提高了连杆裂解合格率和连杆裂解的效率。

2.由于采用基于机器视觉的方法对连杆裂解槽进行检测和判断，因此不需要直接接触连杆就能进行工作，也不需要对现有裂解台进行改装和修改，大大提高了基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统的接口性和实用性。

3.使用可编程逻辑控制器、工控机、工业相机等适用于工业场所的器件，由于它们均能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，因此本发明更利于应用在工业现场。

4.本发明基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统经过长时间的运行测试，证明其具有非常优秀的稳定性和正确率，完全可以应用于诸多连杆裂解工作现场。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统结构组成的示意框图；

图中：1.机算机，2.可编程逻辑控制器，3.输出成功指示灯，4.输出失败指示灯，5.输出报警灯，6.继电器，7.光源控制器，8.1号相机，9.光源，10.光电开关，11.1号连接线，12.2号连接线，13.可编程逻辑控制器连接线，14.2号相机，15.电源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统是利用机器视觉的方法实现汽车连杆裂解槽的精确检测。由于本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统主要应用在工业现场，因此各零部件要尽量选择抗干扰能力强、能适用于恶劣环境的器件。

本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统主要由机算机1、可编程逻辑控制器2、输出成功指示灯3、输出失败指示灯4、输出报警灯5、继电器6、光源控制器7、1号相机8、光源9、光电开关10、1号连接线11、2号连接线12、可编程逻辑控制器连接线13、2号相机14与电源15组成。

所述的1号相机8与2号相机14结构相同，在选择1号相机8与2号相机14过程中除了要考虑应用场所外，最主要的是其主要参数要满足本发明的要求：如要求相机是灰度相机、高分辨率、高帧率。镜头要根据已选好的相机进行选择，要求具有放大效果，能清楚看到裂解槽。本发明选择SONY公司生产的型号为XCD-SX90的CCD相机和COMPUTAR公司生产的型号为M7514-MP的75mm光学镜头。

所述的计算机1选用工控机，由于要进行图像的采集和处理，必须装有与所选1号相机8与2号相机12相应的图像采集卡；性能方面要求有较高的运算速度和较大的内存。本发明选用研华公司生产的型号为IPPC-6152A的工控机(配置默认），由于型号为XCD-SX90的CCD相机的接口为1394接口，因此，采集卡选择型号为FWB-PCI 3202A的1394图像采集卡。

所述的可编程逻辑控制器2需要跟计算机1进行数据通信，因此，可编程逻辑控制器2必须具有通信接口，此外，本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统中用到的输入输出口均不超过5个，本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统选择西门子公司生产的型号为S7-200CN（CPU222CN 8DI/6D0）的可编程逻辑控制器。

所述的光源9在选择时要考虑其光照颜色、照明强度及发光面积，要求给1号相机8与2号相机14的拍摄提供光源补偿。本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统选择盟拓公司生产的型号为MT-7230-R-G的白色环形光源。

所述的光源控制器7要根据光源9进行选择，要求其光照强度可调。本发明所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统根据型号为MT-7230-R-G的白色环形光源选择了型号为AP12-02的光源控制器。

所述的1号连接线11与2号连接线12结构相同，1号连接线11与2号连接线12需要根据1号相机8与2号相机14来配置，所以，如果选择了型号为XCD-SX90的相机时1号连接线11与2号连接线12选用1394连接线，具体选用型号为AVT 1394B的连接线；可编程逻辑控制器2与电脑1之间的可编程逻辑控制器连接线13要根据可编程逻辑控制器2来决定，如果选择型号为S7-200CN的可编程逻辑控制器时，可编程逻辑控制器连接线13采用型号为PC/PPI的电缆或型号为西门子6ES7901-3CB30-0XA0的连接线。

输出成功指示灯3、输出失败指示灯4、输出报警灯5、继电器6、光电开关10可分别选择绿色指示灯、红色指示灯、蜂鸣器、普通继电器、普通光电开关即可，电源15选择电压为24V的普通直流电源。

采用型号为AVT 1394B的1号连接线11将安装有型号为FWB-PCI 3202A的1394图像采集卡的计算机1上的型号为FWB-PCI 3202A的1394图像采集卡与1号相机8的一接口进行连接，2号相机14通过2号连接线12与1号相机8的另一接口相连（两相机形成串接的形式，相机说明书上也有相应说明）；使用型号为PC/PPI的电缆将计算机1与可编程逻辑控制器2的串口进行连接，即型号为PC/PPI的电缆的RS232端接计算机1的COM1口，型号为PC/PPI的电缆的RS485端接可编程逻辑控制器2的串口。光源9与光源控制器7的输出口电线连接，光源9应位于1号相机8与2号相机14的中间线上，光源9在竖直方向高度可调整，1号相机8与2号相机14位于裂解台正上方的同一水平面内，1号相机8与2号相机14相对光源对称安装，光源9处于放置被测工件的裂解台或者说被测工件连杆的正上方，左侧相机8应拍摄到连杆裂解槽右侧切痕的清晰图像，右侧相机8拍摄到左侧切痕的清晰图像。光电开关10要安装在连杆裂解台上，使其在放入连杆后就能触发，原则是不能影响正常的裂解加工过程又能使本系统安全运行。光电开关10的输出端与可编程逻辑控制器2的第一个输入口I 0.0电线连接。继电器6的输入端接外部220V电源，继电器6的输出端与光源控制器7的输入电源口电线连接，可编程逻辑控制器2由电源15提供24V直流电，输出成功指示灯3、输出失败指示灯4、输出报警灯5、继电器6的控制引脚依次接可编程逻辑控制器2的输出口Q0.0、输出口Q0.1、输出口Q0.2、输出口Q 0.3，输出成功指示灯3、输出失败指示灯4、输出报警灯5、继电器6的地线和电源15的地线电线连接。为了整体的安全和美观，将可编程逻辑控制器2、继电器6、光源控制器7与电源15安装在一个盒子之内，输出成功指示灯3、输出失败指示灯4与输出报警灯5安装在盒子表面。

本发明基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统的工作原理：

首先，当有连杆需要检测时，将连杆放置到裂解台的过程中会触发光电开关10发出信号，该信号做为输入触发给可编程逻辑控制器2，可编程逻辑控制器2通过通信串口给计算机1需要检测的信号，计算机1中相应检测软件接收到信号后执行以下两个操作：

1.通过通信串口给可编程逻辑控制器2打开光源信号，可编程逻辑控制器2接收到信号后控制继电器6导通，进而打开光源控制器7使光源9点亮；

2.通过1号连接线11与2号连接线12依次开启1号相机8与2号相机14并进行图片采集。

将采集到的图片通过计算机1中相应检测软件进行分析处理，判断是否存在裂解槽，完成检测后通过通信口给可编程逻辑控制器2输出检测结果信号。

可编程逻辑控制器2接收到信号后，控制输出结果显示，如果检测结果为成功则将输出成功指示灯3置亮，检测结果为失败（包括一侧检测失败和两侧均检测失败）则将输出失败指示灯4置亮，并执行输出报警灯4发出报警，提醒工作人员不得进行裂解操作。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，其特征在于，所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统包括机算机（1）、可编程逻辑控制器（2）、输出成功指示灯（3）、输出失败指示灯（4）、输出报警灯（5）、继电器（6）、光源控制器（7）、1号相机（8）、光源（9）、光电开关（10）、2号相机（14）与电源（15）；

计算机（1）与1号相机（8）的一接口相机线连接，2号相机（14）与1号相机（8）的另一接口相机线连接，计算机（1）与可编程逻辑控制器（2）通信线连接，光源（9）与光源控制器（7）的输出口电线连接，光电开关（10）的输出端与可编程逻辑控制器（2）的第一个输入口I 0.0电线连接，继电器（6）的输出端与光源控制器（7）的输入电源口电线连接，可编程逻辑控制器（2）与电源（15）电线连接，输出成功指示灯（3）、输出失败指示灯（4）、输出报警灯（5）与继电器（6）的控制引脚依次接可编程逻辑控制器（2）的输出口Q 0.0、输出口Q 0.1、输出口Q 0.2与输出口Q 0.3电线连接。

2.按照权利要求1所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，其特征在于，所述的机算机（1）选用研华公司生产的型号为IPPC-6152A的工控机，配置型号为FWB-PCI 3202A的1394图像采集卡；

所述的1号相机（8）与2号相机（14）结构相同，皆采用SONY公司生产的型号为XCD-SX90的CCD相机和COMPUTAR公司生产的型号为M7514-MP的75mm光学镜头；

所述的可编程逻辑控制器（2）采用西门子公司生产的型号为S7-200CN的可编程逻辑控制器；

所述的光源控制器（7）采用型号为AP12-02的光源控制器。

3.按照权利要求1所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，其特征在于，所述的计算机（1）与1号相机（8）的一接口相机线连接，2号相机（14）与1号相机（8）的另一接口相机线连接是指：

计算机（1）与1号相机（8）的一接口采用1号连接线（11）连接，2号相机（14）与1号相机（8）的另一接口采用2号连接线（12）连接，1号连接线（11）与2号连接线（12）皆选用1394连接线中的型号为AVT 1394B的连接线。

4.按照权利要求1所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，其特征在于，所述的计算机（1）与可编程逻辑控制器（2）通信线连接是指：

计算机（1）与可编程逻辑控制器（2）采用可编程逻辑控制器连接线（13）连接，可编程逻辑控制器连接线（13）选用型号为PC/PPI的电缆或型号为西门子6ES7901-3CB30-0XA0的连接线，采用型号为PC/PPI的电缆：型号为PC/PPI的电缆的RS232端接计算机（1）的COM1口，型号为PC/PPI的电缆的RS485端接可编程逻辑控制器（2）的串口。

5.按照权利要求1所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，其特征在于，所述的光源（9）位于1号相机（8）与2号相机（14）的中间线上，光源（9）在竖直方向高度可调整，1号相机（8）与2号相机（14）位于裂解台正上方的同一水平面内，1号相机（8）与2号相机（14）相对光源（9）对称地安装，光源（9）处于被测工件连杆的正上方，光电开关（10）安装在连杆裂解台上。

6.按照权利要求1所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，其特征在于，所述的输出成功指示灯（3）、输出失败指示灯（4）、输出报警灯（5）与继电器（6）的正级和地线依次与电源（15）的正级和地线电线连接。

7.按照权利要求1所述的基于机器视觉的汽车连杆裂解槽检测系统，其特征在于，所述的可编程逻辑控制器（2）、继电器（6）、光源控制器（7）与电源（15）安装在一个盒子之内，输出成功指示灯（3）、输出失败指示灯（4）与输出报警灯（5）安装在盒子表面。

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