CN103822584A - 十字型钥匙齿形尺寸的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种十字型钥匙齿形尺寸的检测装置。背光源放置在U形载物台上，固定板竖直固定在载物台侧面，固定板中心安置有90度旋转气缸，十字形钥匙的柄部固定在夹具上，气泵与PLC通过电磁阀与90度旋转气缸相连；CCD相机位于待检测十字形钥匙齿形部分的上方，相机经图像采集卡与计算机主机相连，显示器与计算机主机相连，PLC与计算机主机相连。本发明用背光源照射将钥匙齿形轮廓清晰呈现在相机视野范围之内，运用图像处理去除图像干扰，定位齿形图像边界，计算出齿形对边距离。90度旋转机构，实现对钥匙齿形全方位的图像采集，根据图像采样点的间距和设定的阈值判定产品是否合格，解决了传统检测方式不能实时在线检测的问题。

Description

十字型钥匙齿形尺寸的检测装置

技术领域

本发明涉及机器视觉在线检测装置，具体涉及一种十字型钥匙齿形尺寸的检测装置。

背景技术

十字钥匙是日常生活中常用的一种钥匙类型，配合十字锁芯，多使用于防盗门上，由于其特殊的齿形结构，在同轴四个相差90度的方向上均有一个齿形，使得人工检测其齿形质量存在很多的问题：人工成本高，效率低，长时间工作由于人眼疲劳不可避免地会产生误检和漏检，人工抽检难以实现实时在线检测。

机器视觉是一种新型的检测方法，已经被广泛应用于尺寸测量、角度测量、缺陷检测等领域，具有速度快精度高等优点。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种十字型钥匙齿形尺寸的检测装置，有效的解决十字型钥匙齿形尺寸检测中人工成本高，检测速度慢，自动化程度低等问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括U形载物台、背光源、背光源电源适配器、背光源位置固定轴、固定板、90度旋转气缸、钳形夹具、气泵、PLC、CCD相机、支撑架、图像采集卡、显示器和计算机主机。

背光源水平放置在U形载物台两侧端面上，由四个背光源位置固定轴固定，背光源与背光源电源适配器相连；固定板竖直固定在载物台的一侧，在固定板中心向内水平安置一个能90度旋转气缸，待检测十字形钥匙的柄部固定在90度旋转气缸端部的钳形夹具中，钳形夹具与90度旋转气缸的旋转轴相接，钳形夹具位于背光源的上方，气泵与90度旋转气缸的进气口连接，PLC通过电磁阀与90度旋转气缸的活塞相连；支撑架竖直设置在载物台的另一侧底座上，CCD相机安装在支撑架上面，CCD相机位于待检测十字形钥匙齿形部分的上方，CCD相机经图像采集卡与计算机主机相连，显示器与计算机主机相连，PLC与计算机主机相连。

与背景技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明将机器视觉技术应用到十字型钥匙齿形尺寸检测中，用背光源照射将钥匙齿形轮廓清晰呈现在相机视野范围之内，运用图像处理技术去除图像干扰，精确定位齿形图像边界，计算出齿形对边距离。针对十字型钥匙的特殊齿形结构，设计了90度旋转机构，实现对钥匙齿形全方位的图像采集，根据图像采样点的间距和设定的阈值判定产品是否合格，解决了传统检测方式不能实时在线检测，费工费时，精度低的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中90度旋转气缸和钳形夹具的局部放大图。

图3是一种十字型钥匙的结构示意图。

图4是本发明检测方法的流程图。

图中：1、U形载物台，2、背光源，3、背光源电源适配器，4、背光源位置固定轴，5、固定板，6、90度旋转气缸，7、钳形夹具，8、气泵，9、PLC，10、CCD相机，11、支撑架，12、图像采集卡，13、显示器，14、计算机主机。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括U形载物台1、背光源2、背光源电源适配器3、背光源位置固定轴4、固定板5、90度旋转气缸6、钳形夹具7、气泵8、PLC 9、CCD相机10、支撑架11、图像采集卡12、显示器13和计算机主机14。

背光源2水平放置在U形载物台1两侧端面上，由四个背光源位置固定轴4固定，背光源2与背光源电源适配器3相连；固定板5竖直固定在载物台1的一侧，在固定板5中心向内水平安置一个能90度旋转气缸6，待检测十字形钥匙的柄部固定在90度旋转气缸6端部的钳形夹具7中，钳形夹具7与90度旋转气缸6的旋转轴相接，钳形夹具7位于背光源2的上方，气泵8与90度旋转气缸6的进气口连接，PLC 9通过电磁阀与90度旋转气缸6的活塞相连。

支撑架11竖直设置在载物台1的另一侧底座上，CCD相机10安装在支撑架11上面，CCD相机10位于待检测十字形钥匙齿形部分的上方， CCD相机10经相匹配的图像采集卡与计算机主机14相连，显示器13与计算机主机14相连，PLC 9与计算机主机14相连。

以上器件根据设计需要，均可在市场上选购得到。

如图2所示，当90度旋转气缸接收到PLC 9发送的控制信号，90度旋转气缸带动转轴顺时针旋转90度，即钳形夹具7也同时顺时针旋转90度，实现在检测过程中对十字型钥匙齿形全方位的图像采集。

如图3所示，是一种十字型钥匙的结构示意图，钥匙在同轴的四个方向上均有齿形，且每个齿形之间角度为90度。

如图4所示，本发明的工作过程如下：

1）把CCD相机垂直向下照射在标准尺寸的十字型钥匙的齿形部分，打开背光源电源，调整背光源亮度，并调节CCD相机的焦距和光圈，使得十字型钥匙齿形轮廓清晰显示在CCD相机的拍摄视野之内；

2）对CCD相机进行标定；

3）读取相机在线采集到的图像，在计算机显示器上观察图像，将图像中十字型钥匙齿形部分的区域选定为ROI区域，将此ROI区域的图像作为标准图像I₁；

4）通过计算机控制PLC触发90度旋转气缸，在90旋转气缸的带动下，十字型钥匙转动90度，再次将图像中十字型钥匙齿形部分的区域选定为ROI区域，将此ROI区域的图像作为标准图像I₂；

5）对获取的图像I₁、图像I₂进行图像预处理，经过图像二值化，中值滤波，图像锐化，图像分割后，提取出十字型钥匙齿形轮廓的边缘特征，在齿形上边缘处设置间距为d的采样点n个，计算每个采样点到齿形下边缘的垂直距离，在图像I₁、图像I₂中分别可得到n个采样点垂直边距，图像I₁中记为x₁，x₂，x₃，…x_n，图像I₂中记为y₁，y₂， y_3，…y_n，并设定阈值为z；

6）采集待测十字型钥匙齿形轮廓图像，选定ROI区域，选定过程同标准十字型钥匙，旋转前图像记为图像S₁，旋转90度后的图像记为图像S₂；

7）对所得图像S₁、图像S₂进行图像预处理，处理过程同标准十字型钥匙，处理完成后，图像S₁中的采样点记为α₁，α₂，α_3，…α_n，图像S₂中的采样点记为β₁，β₂，β₃，…β_n；

8）将各采样点逐一比较，图像I₁与图像S₁比较，图像I₂与图像S₂比较，判断各采样点的间距值是否在设定的阈值范围之内

9）如各采样点对比结果均在设定阈值范围内，则判定待检测十字型钥匙合格；

10）否则判定为不合格，并标记显示出超过阈值范围的齿形边缘采样点。

以上所述实施方式适用于不同尺寸的十字型钥匙齿形尺寸检测，提高了检测精度和速度。

Claims (1)

1.一种十字形钥匙齿形尺寸的检测装置，其特征在于：包括U形载物台（1）、背光源（2）、背光源电源适配器（3）、背光源位置固定轴（4）、固定板（5）、90度旋转气缸（6）、钳形夹具（7）、气泵（8）、PLC（9）、CCD相机（10）、支撑架（11）、图像采集卡（12）、显示器（13）和计算机主机（14）；背光源（2）水平放置在U形载物台（1）两侧端面上，由四个背光源位置固定轴（4）固定，背光源（2）与背光源电源适配器（3）相连；固定板（5）竖直固定在载物台（1）的一侧，在固定板（5）中心向内水平安置一个能90度旋转气缸（6），待检测十字形钥匙的柄部固定在90度旋转气缸（6）端部的钳形夹具（7）中，钳形夹具（7）与90度旋转气缸（6）的旋转轴相接，钳形夹具（7）位于背光源（2）的上方，气泵（8）与90度旋转气缸（6）的进气口连接，PLC（9）通过电磁阀与90度旋转气缸（6）的活塞相连；支撑架（11）竖直设置在载物台（1）的另一侧底座上，CCD相机（10）安装在支撑架（11）上面，CCD相机（10）位于待检测十字形钥匙齿形部分的上方，CCD相机（10）经图像采集卡与计算机主机（14）相连，显示器（13）与计算机主机（14）相连，PLC（9）与计算机主机（14）相连。

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