CN103090804A - 成品磁环图像自动检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种成品磁环图像自动检测系统及检测方法。在第一检测架的一端依次安装磁环自动上料盘、倾斜滑槽、可调宽度的直线挡板和传送带，磁环经直线挡板所限定的轨道内，通过第一面阵CCD相机进行磁环上端面的检测，第一检测架的另一端安装磁环的自动翻面装置；在磁环翻面装置后安装第二检测架，磁环通过气动的翻转推板装置推送到第二检测架上的传送带上，经直线挡板所限定的轨道内，通过第二面阵CCD相机进行磁环下端面的检测；在第二检测架后安装第三相机架，其侧面安装线阵CCD相机进行磁环侧面的检测。本发明能实现对磁环内外径尺寸、端面及侧面瑕疵的全自动检测，减少检测时间，降低人工成本，提高工作效率。

Description

成品磁环图像自动检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及图像自动检测系统及检测方法，尤其是涉及一种成品磁环图像自动检测系统及检测方法。

背景技术

磁环生产环节比较多，在生产过程中一般通过人眼对磁环是否开裂、划痕、变形、毛刺和破损进行判断。这种检测方法人工成本高，可靠性低，效率低下，而且不同人对磁环缺陷的评判标准不一样，人工检测磁环质量没有统一的标准。由于人的疲劳和眼睛的误差，其检测可靠性和检测精度也达不到质量检测的实际要求，会产生误判断误剔除，造成损失。在成品磁环检分阶段实现检测次品并进行有效地剔除是一种提高磁环质量控制的方法。

发明内容

针对现有检测技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种成品磁环图像自动检测系统及检测方法，以实现对磁环内外径、双端面及侧面缺陷的自动检测，取代原来的流水线人工检测，不同尺寸的成品磁环能在一台检测线上实现自动上料、双端面检测、自动翻面、侧面检测和剔除的一整套自动检测流程，保证了检测可靠性的同时提高了检测速度，降低了人工了成本，提高了工作效率。

为了达到上述目的，本发明采用技术方案如下：

一、一种成品磁环图像自动检测系统：

本发明包括高度相同、依次相连的第一检测架、第二检测架和第三相机架，第一检测架和第二检测架结构相同；在第一检测架的一端安装磁环自动上料盘，上料盘缺口处引出倾斜滑槽，倾斜滑槽出口安装了可调宽度的直线挡板和传送带，传送带带动磁环经直线挡板所限定的轨道内，通过第一相机架正下方上的第一面阵CCD相机进行磁环上端面的检测，第一检测架的另一端，即在可调直线挡板尾部安装磁环的自动翻面装置；在磁环翻面装置后安装第二检测架，磁环通过气动的翻转推板装置推送到第二检测架上的传送带上，传送带带动磁环经直线挡板所限定的轨道内，通过第二相机架正下方上的第二面阵CCD相机进行磁环下端面的检测；在第二检测架后安装第三相机架，第三相机架侧面安装线阵CCD相机进行磁环侧面的检测。

所述磁环自动上料盘包括直流电机、上料盘挡板、第一转盘和可调节滑槽挡板；直流电机的主轴上安装边缘有上料盘挡板的第一转盘，上料盘挡板的缺口处安装可调节滑槽挡板，磁环能从上料盘挡板的缺口和可调节滑槽挡板中滑出至传送带。

所述第一检测架上安装的传送带为传送装置，传送带边缘的第一检测架上固定了多对立柱，直线挡板通过等距多对立柱固定在第一检测架上，通过调节立柱和直线挡板之间的距离来调节直线挡板的间距，自动上料盘和第一相机架之间的一对立柱上，安装用于进行磁环上料情况判断的接近开关；第一相机架下方之前的一对立柱安装用于触发第一面阵CCD相机进行图像采集的光电对射式开关，第一相机架正下方立柱安装用于磁环上端面照明的环形光源，最后两对立柱之间安装第一剔除推板和剔除滑槽，将上端面有缺陷磁环进行剔除；传送带后安装磁环自动翻面装置。

所述磁环自动翻面装置包括上盖板、下盖板、180°转动气缸、接触开关和翻面推板；磁环位于上盖板和下盖板内，180°转动气缸安装在下盖板上，接触开关安装在翻转装置的尾部，180°转动气缸转动完成后，用气动的翻面推板将磁环推送第二检测架的入口处的传送带上。

所述第三相机架上安装线阵CCD相机，步进电机驱动第二转盘，转盘下方安装压力传感器；第三相机架后带有收料盒，次品磁环将被第二剔除推杆到次品收料盒内，合格的磁环沿着滑槽继续运动。

二、一种成品磁环图像自动检测方法，该方法步骤如下：

1）利用OpenCV开源的库函数对面阵CCD相机进行标定；

2）将标定好的面阵CCD相机设置在外触发状态下，外触发采集一张磁环图像后，对图像进行图像预处理；

3）对预处理过的图像，进行边缘处理得到被测磁环内外径，利用快速哈夫变换的求出被测磁环内外径的尺寸，被测磁环内外径的尺寸与合格品磁环内外径的尺寸进行对比，分辨是否为合格品；

4）对端面通过基于灰度特征的图像差分法进行瑕疵检测，并对瑕疵进行数字形态学的分析，分辨被测磁环端面是否存在瑕疵以及瑕疵的类型，处理中利用形态学处理方法消除纹理对裂纹检测的影响；

5）被测磁环端面存在瑕疵或内外径不合格，触发剔除推板进行剔除；

6）被测磁环双端面都检测合格后，通过线阵CCD相机对被测磁环侧面进行图像采集，通过灰度特征进行侧面瑕疵检测；

所述被测磁环端面瑕疵检测方法中的步骤4中的图像差分法，其表示如下：

Y(x,y)表示了两幅图像对应像素灰度差值的绝对值。Y(x,y)越小，则表示待检测与模板图像对应像素灰度值的差别越小，两幅图像越相似；Y(x,y)越大，则表示待检测图像与模板图像对应像素灰度值的差别越大，待检测图像与模板图像差别也就越大，根据差别的大小来判断是否存在缺陷和缺陷的位置；X(x,y)为采集图像对应像素的灰度，T(x,y)为模板对应灰度。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明提供的成品磁环自动检测系统包括第一检测架、自动翻转装置、第二检测架和相机架三四个部分。其构成了完整的成品磁环表面质量自动检测流水线，取代原来低可靠性、低效率的人工检测，使原来复杂的检测过程能在一条自动检测流水线上自动完成；本发明可检测磁环上下端面的瑕疵并可对其缺陷进行形态学分析；本发明可根据磁环的尺寸进行机械部件的调整，实现多尺寸的磁环能在一台检测装置上完成，减少了设备成本，同时降低了人工成本，提高工作效率。

附图说明

图1 是本发明所述的磁环图像自动检测装置的总装图。

图2 是本发明所述的磁环图像自动检测系统的检测台1的结构示意图。

图3 是图1中的磁环自动上料盘的结构示意图。

图4 是图1的上视图。

图5 是图1的磁环自动翻转装置的主视图。

图6 是本发明所述的磁环图像自动检测系统的第二检测台的结构示意图。

图7 是图5中的相机架三的主视图。

图8 是图1及图5中的第一相机架和第二相机架的主视图。

图9 是磁环图像瑕疵的检测方法流程图。

图10 是成品磁环图像自动检测装置的检测流程图。

图中：1、磁环自动上料盘，2、倾斜滑槽，3、可调直线挡板，4、传送带，5、第一相机架，6、第一检测架，7、自动翻面装置，8、直流电机，9、上料盘挡板，10、第一转盘，11、可调节滑槽挡板，12、接近开关，13、光电对射型传感器，14、面阵CCD相机，15、漫反射接近开关，16、第一剔除推板，17、剔除滑槽18、上盖板，19、下盖板，20、180°转动气缸，21、接触开关，22翻面推板，23、第二检测架，24、第二相机架，25、第三相机架，26、第二剔除推板，27、线阵CCD相机，28、条形光源，29、第二转盘，30、步进电机，31、压力传感器，32、环形光源。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1所示，磁环自动检测装置的包括第一检测架6、第二检测架23、第一相机架5、第二相机架24和第三相机架25。

参见图2所示，本磁环图像自动检测装置包括第一检测架6，在第一检测架6前部安装一个磁环自动上料盘1，上料盘缺口处引出倾斜滑槽2，其后为传送装置，安装了可调直线挡板3、传送带4。传送带带动磁环通过所述直线挡板3所限定的轨道内通过第一相机架5正下方进行上端面的检测，根据所采集图像进行上端面内外径检测及上端面瑕疵检测。经过图像处理分析，若磁环上端面检测为次品则在第一剔除推板16处进行剔除。在所述可调直线挡板3尾部安装磁环自动翻面装置7，在所述磁环自动翻面装置7后安装第二检测架23，磁环通过气动翻面推板装置推送到第二检测架23上的传送带上,，如所述第一检测架6流程进行磁环下端面检测。在第二检测架后安装的第三相机架25进行磁环侧面的检测。

参见图3所示，上述的磁环自动上料盘1中，直流电机8转动，带动上方的第一转盘10进行顺时针旋转，磁环放置于第一转盘10内，在上料盘挡板9和第一转盘10的相互作用下，磁环依靠离心力的原理会从所述可调节滑槽挡板11内滑出，实现自动的磁环上料。

参见图4和图5所示，所述的可调节滑槽挡板11可根据所放置磁环的尺寸进行调节，以保证磁环是依次进入传送带4。磁环进入传送带4后，通过可调直线挡板3所设定的通道内传送。如果磁环长时间没有通过接近开关12，会自动断开传送带4的电机并进行报警。磁环通过光电对射传感器13后，发出开关信号给可编程控制器，经过延时后当磁环到达第一相机架一正下方，触发第一面阵CCD相机14进行拍照，采集图像完毕后，对磁环上端面图像进行图像处理，判断是否为次品，若为次品则在第一剔除推板16处剔除。合格磁环由传送带4传送至自动翻转装置7，上盖板17和下盖板18内可容纳多个磁环，当磁环到达自动翻转装置7尾部安装的接触开关，可编程控制器根据接触开关的输入信号，控制180°转动气缸20进行翻转，翻转动作完成后，可编程控制器控制翻面推板将自动翻转装置7内的磁盘推送到第二检测架23的传送带上进行磁环下表面的检测。

参见图6、图7和图8所示，磁环在第二检测架23上按照第一检测架6流程进行磁环下端面检测后，合格磁环通过导轨进入第三相机架25，磁环到达第三相机架25后，触发压力传感器31，PLC停止第二检测架22的传送带电机，同时步进电机30带动磁环转动360°，线阵CCD相机27采集磁环侧面图像，判断磁环侧面的瑕疵，若为次品则通过第二剔除推板26进行剔除，剔除到次品槽中，图像采集完毕后第二检测架23的传送带电机气动，合格的磁环沿着滑槽继续运动。

本发明的工作原理是：

参见图9所示，磁环上下端面检测的原理是将被测磁环与标准磁环图像进行图像配准，提取磁环缺陷类型并进行分类，并对缺陷进行标注。当面阵CCD相机14采集到一个待测磁环的端面图像后通过算法进行预处理，提取图像特征后再与预先设定好的标准磁环图像特征进行图像配准，配准过程中首先从预处理过后的图像进行边缘提取，利用快速哈夫变换测量待测磁环内外径尺寸与合格磁环内外径尺寸进行对比，针对磁环端面的瑕疵检测利用图像差方法，进行图像差分对比。

Y(x,y)表示了两幅图像对应像素灰度差值的绝对值。Y(x,y)越小，则表示待测磁环图像与合格磁环的模板图像对应像素灰度值的差别越小，两幅图像越相似；Y(x,y)越大，则表示待检测图像与模板图像对应像素灰度值的差别越大，待检测图像与模板图像差别也就越大，根据差别的大小来判断是否存在缺陷和缺陷的位置；X(x,y)为采集待测磁环图像对应像素的灰度，T(x,y)为合格磁环模板图像对应灰度，根据所设定的差分阈值进行瑕疵检测及瑕疵分析推导出图像特征和数据，通过特征及数据判断待测磁环的端面内外径尺寸是否合格、端面是否存在瑕疵，并对瑕疵进行数字形态学的分析，处理中利用形态学处理方法消除纹理对裂纹检测的影响。

参见图10所示，磁环图像自动检测装置的检测流程是磁环自动上料盘1将待测磁环进行上料操作，待测磁环经过倾斜滑槽2进入到第一检测架6上的传送带4上，待测磁环通过第一检测架6上安装的第一相机架5，面阵CCD相机14采集待测磁环的上端面图像与标准合格品磁环进行图像配准，判断上端面是否存在缺陷，上端面合格的待测磁环进入磁环自动翻面装置7，上端面缺陷磁环通过第一剔除推板16推送到剔除滑槽17中，当磁环自动翻面装置7触发后，上端面合格的待测磁环进行翻面，翻面推板22将上、下盖板内的待测磁环推送到第二检测架23传送带上，按照如待测磁环上端面检测流程所述，通过第二相机架24上的面阵CCD相机14进行图像采集，图像处理后判断待测磁环下端面是否存在缺陷，若待测磁环下端面存在缺陷则通过剔除推板进行剔除，上下端面都合格的待测磁环将通过传送带传送到第三相机架24上，当磁环传送到第二转盘29上方，压力传感器会触发第二转盘29下方的步进电机30，步进电机驱动转盘旋转360°，线阵CCD相机27完成待测磁环侧面的图像采集，通过图像特征及形态学分析进行待测磁环侧面的缺陷判断，若待测磁环侧面不合格则进行剔除，待测磁环侧面合格后继续沿滑槽运动，由人工进行合格品收集或置于合格品收料箱内。

以上所述实施方式是一种流水线作业，适用于对不同尺寸磁环进行内外径、双端面和侧面的检测，实现了成品磁环自动化检测装置提高了检测速度、精度和效率。

Claims (7)

1.一种成品磁环图像自动检测系统，其特征在于：包括高度相同、依次相连的第一检测架(6)、第二检测架(23)和第三相机架(25)，第一检测架(6)和第二检测架(23)结构相同；在第一检测架(6)的一端安装磁环自动上料盘(1)，上料盘缺口处引出倾斜滑槽(2)，倾斜滑槽(2)出口安装了可调宽度的直线挡板(3)和传送带(4)，传送带(4)带动磁环经直线挡板(3)所限定的轨道内，通过第一相机架 (5)正下方上的第一面阵CCD相机进行磁环上端面的检测，第一检测架(6)的另一端，即在可调直线挡板(3)尾部安装磁环的自动翻面装置(7)；在磁环自动翻面装置(7)后安装第二检测架(23)，磁环通过气动的翻面推板装置推送到第二检测架(23)上的传送带上，传送带带动磁环经直线挡板所限定的轨道内，通过第二相机架 (24)正下方上的第二面阵CCD相机进行磁环下端面的检测；在第二检测架(23)后安装第三相机架(25)，第三相机架(25)侧面安装线阵CCD相机进行磁环侧面的检测。

2.根据权利要求1所述的一种成品磁环图像自动检测系统，其特征在于：所述磁环自动上料盘(1)包括直流电机(8)、上料盘挡板(9)、第一转盘(10)和可调节滑槽挡板(11)；直流电机(8)的主轴上安装边缘有上料盘挡板(9)的第一转盘(10)，上料盘挡板(9)的缺口处安装可调节滑槽挡板(11)，磁环能从上料盘挡板(9)的缺口和可调节滑槽挡板(11)中滑出至传送带(4)。

3.根据权利要求1所述的一种成品磁环图像自动检测系统，其特征在于：所述第一检测架(6)上安装的传送带(4)为传送装置，传送带边缘的第一检测架(6)上固定了多对立柱，直线挡板(3)通过等距多对立柱固定在第一检测架(6)上，通过调节立柱和直线挡板(3)之间的距离来调节直线挡板(3)的间距，自动上料盘(1)和第一相机架(5)之间的一对立柱上，安装用于进行磁环上料情况判断的接近开关(12)；第一相机架(5)下方之前的一对立柱安装用于触发第一面阵CCD相机(14)进行图像采集的光电对射式开关(13)，第一相机架(5)正下方立柱安装用于磁环上端面照明的环形光源(32)，最后两对立柱之间安装第一剔除推板(17)和剔除滑槽(16)，将上端面有缺陷磁环进行剔除；传送带(4)后安装磁环自动翻面装置(7)。

4.根据权利要求1所述的一种成品磁环图像自动检测系统，其特征在于：所述磁环自动翻面装置(7)包括上盖板(18)、下盖板(19)、180°转动气缸(20)、接触开关(21)和翻面推板(22)；磁环位于上盖板(18)和下盖板(19)内，180°转动气缸(20)安装在下盖板(19)上，接触开关(21)安装在自动翻转装置(7)的尾部，180°转动气缸(20)转动完成后，用气动的翻面推板(22)将磁环推送到第二检测架(23)的入口处的传送带上。

5.根据权利要求1所述的一种成品磁环图像自动检测系统，其特征在于：所述第三相机架(25)上安装线阵CCD相机(27)，步进电机(30)驱动第二转盘(29)，转盘下方安装压力传感器(31)； 第三相机架(25)后带有收料盒，次品磁环将被第二剔除推杆(25)到次品收料盒内，合格的磁环沿着滑槽继续运动。

6.根据权利要求1所述的检测装置的一种成品磁环图像自动检测方法，其特征在于，该方法步骤如下：

1）利用OpenCV开源的库函数对面阵CCD相机进行标定；

2）将标定好的面阵CCD相机设置在外触发状态下，外触发采集一张磁环图像后，对图像进行图像预处理；

3）对预处理过的图像，进行边缘处理得到被测磁环内外径，利用快速哈夫变换的求出被测磁环内外径的尺寸，被测磁环内外径的尺寸与合格品磁环内外径的尺寸进行对比，分辨是否为合格品；

4）对端面通过基于灰度特征的图像差分法进行瑕疵检测，并对瑕疵进行数字形态学的分析，分辨被测磁环端面是否存在瑕疵以及瑕疵的类型，处理中利用形态学处理方法消除纹理对裂纹检测的影响；

5）被测磁环端面存在瑕疵或内外径不合格，触发剔除推板进行剔除；

6）被测磁环双端面都检测合格后，通过线阵CCD相机对被测磁环侧面进行图像采集，通过灰度特征进行侧面瑕疵检测。

7.根据权利要求6所述的检测装置的一种成品磁环图像自动检测方法，其特征在于：所述被测磁环端面瑕疵检测方法中的步骤4中的图像差分法，其表示如下：

Y(x,y)表示了两幅图像对应像素灰度差值的绝对值，Y(x,y)越小，则表示待检测与模板图像对应像素灰度值的差别越小，两幅图像越相似；Y(x,y)越大，则表示待检测图像与模板图像对应像素灰度值的差别越大，待检测图像与模板图像差别也就越大，根据差别的大小来判断是否存在缺陷和缺陷的位置；X(x,y)为采集图像对应像素的灰度，T(x,y)为模板对应灰度。

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