CN103499305B - 弹子锁锁体精度的自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弹子锁锁体精度的自动检测方法，将弹子锁锁体固定在工装条夹具上，使弹子锁锁体的具有弹子孔的面垂直朝上，工装条夹具在线运行，将拍摄相机固定在在线运行的工装条夹具的正上方，由外部触发与控制信号启动相机实时拍摄在线运行弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像，计算机通过图像算法处理，提取并测量所有弹子孔的直径、弹子孔的间距；以0.5mm的误差精度判断所有产品是否同时满足测量得到的弹子孔的直径相等、且弹子孔的间距相等，如同时满足两项相等则作为合格品，如至少有一项不相等则作为废品。本发明依靠机器视觉技术完成，具有高精度、高检测速度，适合工业自动化大生产。

Description

弹子锁锁体精度的自动检测方法

技术领域

本发明涉及机器视觉检测技术，尤其是利用机器视觉对弹子锁的锁体精度进行自动检测的方法。

背景技术

弹子锁亦称弹珠锁、珠锁、锁簧锁或销栓锁，是一种最常见的锁具结构，其是用钥匙插入锁体并旋转带动机构而实现开关动作的。弹子锁的圆柱形锁体表面上沿径向分布着若干个孔，这些孔与锁体上的孔是相对应，并保证必要的同心度。这些孔中装入上下两排不同高度的圆柱形弹子，即上弹子和下弹子。一般情况下，锁体孔中的上弹子插入锁体孔中，或锁体中的下弹子插入锁体孔中，使锁体不能任意旋转。当插入正确的钥匙后，由于钥匙齿形与弹子孔逐一对应，齿深与下弹子长度相对应，各弹子被推至相同的高度，因而使上弹子与下弹子的接触面正好与锁体与锁体的接触面相重合，锁体便被放开可以自由旋转，从而带动机构实现开关动作。

因此，弹子锁锁体的精度对弹子锁产品能否正常实现开关功能至关重要，在流水作业的弹子锁锁体生产车间现场，需要对弹子锁锁体的弹子孔直径、间距的精度进行在线检测。目前，对弹子锁锁体精度的在线检测依靠人工进行检测，在弹子锁锁体生产流水线旁安排工人进行弹子锁锁体精度的目测和判断处理，根据检测结果将产品分为合格品和不合格品，不合格品直接作为废品剔除。

人工检测弹子锁锁体精度存在的缺点主要有：检测现场环境恶劣，检测人员无法长时间不间断工作；弹子锁锁体检测的精度要求高，误差精度一般为0.5mm，人眼很难准确判断，出错机会很多，无法保证检测质量；人工肉眼观察的速度有限，检测效率低。

发明内容

针对现有技术对弹子锁锁体精度的在线检测依靠人工进行，劳动强度大，易产生视觉疲劳，无法保证产品合格率以及检测质量，检测速度低等问题，本发明提供一种依靠机器视觉技术完成的具有高精度、高检测速度，适合工业自动化大生产的弹子锁锁体精度的自动检测方法。

本发明的技术方案如下：

一种弹子锁锁体精度的自动检测方法，包括以下步骤：

1）将弹子锁锁体固定在工装条夹具上，并使弹子锁锁体的具有弹子孔的面垂直朝上，使工装条夹具在线运行，将拍摄相机固定在在线运行的工装条夹具的正上方；根据待检测弹子锁锁体的尺寸大小，调整拍摄相机的光圈大小、曝光时间，以便获取清晰的拍摄图像；

2）将弹子锁锁体的弹子孔直径以及弹子孔间距设为检测参量，并根据用户要求设置所述检测参量的检测精度以及合格范围；

3）计算机取得相机与生产进程同步的触发与控制信号，由外部触发与控制信号启动所述相机实时拍摄在线运行弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像，并将拍摄的图像传输至计算机供检测；

4）计算机通过图像算法处理，提取弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像；

5）计算机对所述弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像进行特征部位提取及测量；一是提取并测量所有弹子孔的直径；二是提取并测量所有弹子孔的间距；

6）以0.5mm的误差精度判断所有测量得到的弹子孔的直径是否相等，如相等则转入下一步，如不相等则作为废品；通过外部触发与控制信号将废品从指定的出料口进行剔除；当检测到产品为废品时，计算机通过人机界面进行图像提示，并启动报警装置；

7）以0.5mm的误差精度判断所有步骤6未剔除产品测量得到的弹子孔的间距是否相等，如相等则作为合格品，如不相等则作为废品；通过外部触发与控制信号将废品从指定的出料口进行剔除；当检测到产品为废品时，计算机通过人机界面进行图像提示，并启动报警装置。

本发明的有益技术效果是：

本发明采用机器视觉对弹子锁锁体精度进行自动检测，取代人工检测，降低人工劳动强度。本发明对弹子锁锁体精度的检测速度是人工的10倍左右，提高了生产效率。人工检测由于环境和生理的原因，无法全天候不间断进行产品检测，而采用本发明则使其成为可能，生产时间可最大限度地延长，提高了设备的利用率。人工检测的合格率很难保证，次品率居高不下，造成了生产资源和成本的极大浪费；本发明的检测精度高，可极大提高产品合格率。

附图说明

图1是弹子锁锁体的示意图。

图2是本发明所拍摄的检测图像。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

将Basler ACA640-100GM型工业相机固定在弹子锁锁体检测用皮带传输系统的两侧，相机距弹子锁锁体上表面的距离约为20mm，使用施耐得50倍放大变焦变倍镜头，焦距调至16mm，光圈调到最大值，曝光时间调为0.41ms。检测精度设置为0.1mm度，设定合格品的弹子锁锁体的弹子孔直径及间距尺寸误差均为0.5mm度。采用专用白色LED碗光源，从相机的同侧方进行照射（正光），并使用半封闭遮挡金属框体来屏蔽外界杂光的影响，以便比较稳定地取得视觉图像，体现弹子锁锁体表面的明显特征。本项目的LED碗光源使用CCS公司的机器视觉专用光源（也可使用其他公司的LED碗光源），以便能比较稳定地拍摄到清晰的图像，并显示于计算机的屏幕。将图1所示的弹子锁锁体固定在工装条夹具上，并使弹子锁锁体的具有弹子孔的面（图1的下表面）垂直朝上，采用生产线上的皮带传输系统进行弹子锁锁体的输送，保证弹子锁锁体按一定的方向和速度，稳定地进入检测装置。

计算机根据不同生产厂商所生产设备的不同控制系统，取得相机与生产进程同步的触发与控制信号，启动所述工业相机拍摄在线运行的弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像（如图2所示），并将获取的弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像，贮存于计算机中。

计算机对所拍摄的图像通过边缘提取、平滑去噪、二值化处理、傅利叶变换等算法进行图像处理，使图像更清晰，更符合弹子锁锁体的真实情况。上述图像处理过程中所采用的算法均为现有技术中的常规算法。

计算机对所述弹子锁锁体的图像进行计算与比较。一方面，提取并测量所有弹子孔的直径，如图2中所示的尺寸a1、a2、a3、a4；另一方面，提取并测量所有弹子孔的间距，如图2中所示的尺寸b1、b2、b3。

然后，首先以0.5mm的误差精度判断所有测量得到的弹子孔的直径a1、a2、a3、a4是否相等，如相等则转入下一步，如不相等则作为废品；接着，以0.5mm的误差精度判断所有经过上述弹子孔的直径判断后未剔除产品测量得到的弹子孔的间距b1、b2、b3是否相等，如相等则作为合格品，如不相等则作为废品；通过外部触发与控制信号将废品从指定的出料口进行剔除；当检测到产品为废品时，计算机通过人机界面进行图像提示，并启动报警装置。即，只有同时满足所有测量得到的弹子孔的直径误差小于0.5mm，且所有测量得到的弹子孔的间距误差小于0.5mm这两项条件时，才判断为合格品。

例如，计算出图2中a1、a2、a3、a4的值均为3.0mm，b1、b2的值均为4.5mm，b3的值为4.7mm，但b3与b1、b2的误差在合格范围0.5mm之内，则该产品为合格品；计算机对该类合格品进行记录、分类、统计入库。如计算出图2中a1、a2、a3、a4的值均为3.5mm，b1、b3的值均为5.0mm，b2的值为5.6mm，b2与b1、b3的误差在合格范围0.5mm之外，则该产品为不合格品。计算机通过友好人机界面在图像中提示不合格品情况，并给予声、光报警提示，对该类不合格品进行记录、分类、统计入库。

以上所有实施例中使用的图像采集设备（相机、照射光源、电源、图像采集卡等）及存贮设备（硬盘、光盘、软盘等）、图像处理设备（图像处理器的硬件及软件）、图像显示设备（硬件及软件）、报警装置以及上述各部分的控制系统（硬件及软件）皆采用已有技术设计制作或直接采用相关市售产品。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种弹子锁锁体精度的自动检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将弹子锁锁体固定在工装条夹具上，并使弹子锁锁体的具有弹子孔的面垂直朝上，使工装条夹具在线运行，将拍摄相机固定在在线运行的工装条夹具的正上方；根据待检测弹子锁锁体的尺寸大小，调整拍摄相机的光圈大小、曝光时间，以便获取清晰的拍摄图像；

2)将弹子锁锁体的弹子孔直径以及弹子孔间距设为检测参量，并根据用户要求设置所述检测参量的检测精度以及合格范围；

3)计算机取得相机与生产进程同步的触发与控制信号，由所述触发与控制信号启动所述相机实时拍摄在线运行弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像，并将拍摄的图像传输至计算机供检测；

4)计算机通过图像算法处理，提取弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像；

5)计算机对所述弹子锁锁体的具有弹子孔的面的图像进行特征部位提取及测量；一是提取并测量所有弹子孔的直径；二是提取并测量所有弹子孔的间距；

6)以0.5mm的误差精度判断所有测量得到的弹子孔的直径是否相等，如相等则转入下一步，如不相等则作为废品；通过外部触发与控制信号将废品从指定的出料口进行剔除；当检测到产品为废品时，计算机通过人机界面进行图像提示，并启动报警装置；

7)以0.5mm的误差精度判断所有步骤6未剔除产品测量得到的弹子孔的间距是否相等，如相等则作为合格品，如不相等则作为废品；通过外部触发与控制信号将废品从指定的出料口进行剔除；当检测到产品为废品时，计算机通过人机界面进行图像提示，并启动报警装置。