CN104142331A - 一种标准紧固件机器视觉检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标准紧固件机器视觉检测系统，机台(5)顶部的一端安装振动盘(16)，机台(5)顶部的另一端设置分度转盘，在振动盘(16)与分度转盘之间设有输送零件的导轨(12)，所述导轨(12)由并排布置的固定输送轨(12a)和可调输送轨(12b)构成，在所述分度转盘的外围半环绕有防脱落挡板(9)，分度转盘的旁边还设有用于承接零件的滑道(10)。本发明通过三个CCD摄像头从不同角度拍摄零件图片，可自动完成标准紧固件的输送、检测、分拣和包装，可用于检测各种标准紧固件，在防止标准紧固件发生脱落的同时，能适应不同规格的待检零件，不仅通用性好，自动化程度高，而且检测效率高。

Description

一种标准紧固件机器视觉检测系统

技术领域

本发明属于检测装置技术领域，具体地说，特别涉及一种标准紧固件机器视觉检测系统。

背景技术

近年来，国外在利用机器视觉技术进行品质检测方面做了大量研究，并获得了许多重要成果。视觉检测具有非接触、速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，在现代制造业中有着重要的应用前景，目前在机械加工精度检测、工件尺寸测量、产品检测等领域中正得到越来越广泛的应用，视觉检测技术为解决在线测量问题提供了一种理想的手段。20世纪80年代美国国家标准局在调查的基础上曾作过预测：今后工业检测工作的80％将由视觉检测技术完成。

标准紧固件作为基础零件在汽车工业、机械制造业、建筑业、电子工业等国民经济的许多行业都有着广泛的应用。标准紧固件的在线或最终质量检测直接影响着标准紧固件的质量和企业成本的控制。以六角螺栓为例，六角螺栓作为一种最常见连接紧固件，其制造流程为:拉丝、冷镦、搓丝、热处理、镀锌或发黑等。拉丝是通过冷拔拉丝把钢厂生产的线材的直径控制到规定尺寸，并保证线材表面的光滑；冷镦是通过模具把拉丝后的线材冷镦成型为光杆螺栓；搓丝是通过自动搓丝机在光杆螺栓的螺杆部分加工螺纹；热处理是通过回火等形式消除冷加工应力，保证螺栓的强度和韧性；镀锌或发黑是为了防生锈，增强螺栓的抗腐蚀能力。每个生产环节都有相应的检测措施，以保证该环节的正确性。从质量控制的角度来看，对螺栓的检测尤为重要。

长期以来，六角螺栓的检测主要依靠人工的方式，即操作人员不时地用测量工具测量螺栓的外形尺寸，这种人工检测方法不但浪费了大量的时间和人力，而且精度差，漏检、误检的概率也很高，大大降低了企业的工作效率并增加了企业的劳务成本。

目前已有个别企业开发出基于视觉的检测装置，其中，零件分度转盘是该检测装置中的重要组成部分，待检零件达到零件分度转盘，然后由检测机构检测后分成合格品与不合格品。经分析与实际调研发现，现有检测装置仍有如下不足：

第一，检测机构能检测的功能较少，适应范围窄。如螺纹检测只能检测有无攻牙、长度是否够等基本检测，不能对螺纹螺距、牙形是否合格检测，且检测准确度不高，检测后仍有较高的瑕疵品。

第二，一种检测装置只能对一种零件进行检测，标准紧固件企业一般生产多种零件，如螺丝、螺帽、螺栓等，若都应用自动检测装置，必须购买多套不同的检测装置检测，企业生产投入增加。

第三，一种标准紧固件零件有多种规格，如公称直径不同的螺丝，其大小相差较大，如M1.4、M4、M8、M10、M12、M20等螺丝。现有检测装置的检测盘需对每个规格的零件对应制作一个检测盘，将测不同规格零件时对应更换检测盘，这样就造成检测装置成本增加、检测效率不高等问题。

第四，现有检测装置只是检测出瑕疵品，检测合格的零件还需1-2名工人进行分袋包装，企业的工作效率和劳务成本问题没有彻底解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种检测效率高、能有效防止被检零件发生脱落的标准紧固件机器视觉检测系统。

本发明的技术方案如下：一种标准紧固件机器视觉检测系统，具有机台(5)，在所述机台(5)顶部的一端安装振动盘(16)，机台(5)顶部的另一端设置分度转盘，该分度转盘由机台(5)上安装的步进电机(15)带动旋转，在所述振动盘(16)与分度转盘之间设有输送零件的导轨(12)，该导轨(12)进口端高出口端低倾斜设置，导轨(12)的进口端与振动盘(16)上的出件口相接，导轨(12)的出口端靠近所述分度转盘；

所述导轨(12)由并排布置的固定输送轨(12a)和可调输送轨(12b)构成，所述固定输送轨(12a)通过第一支撑架(13)支撑在机台(5)上，可调输送轨(12b)通过第二支撑架(14)支撑在机台(5)上，第二支撑架(14)的底部通过螺栓与机台(5)相固定，且第二支撑架(14)底部供螺栓通过的孔为条形孔；

所述固定输送轨(12a)和可调输送轨(12b)的出口端均向上弯折，形成有水平段(12c)，且导轨(12)出口端的侧边设有吹气装置(17)，所述吹气装置(17)上接有能够将零件从导轨(12)吹向分度转盘的吹气管；

在所述分度转盘边缘的上方设有第一CCD摄像头(6)，该第一CCD摄像头(6)的镜头朝下，在分度转盘的旁边设置第二CCD摄像头(7)和第三CCD摄像头(8)，所述第二CCD摄像头(7)靠近第三CCD摄像头(8)，第二CCD摄像头(7)及第三CCD摄像头(8)的镜头均朝向分度转盘；

在所述分度转盘的外围半环绕有防脱落挡板(9)，该防脱落挡板(9)为圆弧形，防脱落挡板(9)的首尾两端及靠近中部的位置通过支架固定在机台(5)上；

在所述分度转盘的旁边还设有用于承接零件的滑道(10)，该滑道(10)和第二CCD摄像头(7)分居在分度转盘的两侧，且滑道(10)位于防脱落挡板(9)尾端的下游，所述滑道(10)进口端高出口端低倾斜设置，并固定安装在机台(5)上，在滑道(10)进口端的旁边设有用于将零件拨向所述滑道(10)的分离拨叉(11)，该分离拨叉(11)位于分度转盘的上方，分离拨叉(11)的一端通过支座固定在机台(5)上，分离拨叉(11)的另一端斜向延伸至分度转盘边缘的上方。

采用以上技术方案，机台作为工作平台，便于检测装置的各部分布置。振动盘用于盛装待检标准紧固件，振动盘工作时，在自身振动作用下，使标准紧固件一个一个地通过出件口进入导轨。机台上的导轨用于待检标准紧固件输送，导轨倾斜设置，有利于待检标准紧固件自动向分度转盘滑移；导轨由并排布置的固定输送轨和可调输送轨构成，并通过支撑架支撑于机台上，一方面结构简单，易于加工制作，导轨在机台上安装牢靠，另一方面，通过松开第二支撑架底部的螺栓可以移动可调输送轨，以改变可调输送轨与固定输送轨之间的距离，从而适应不同批次待检零件大小不一的需要，调节既方便又快捷。导轨的出口端设有水平段，使待检标准紧固件在此等待，当分度转盘转动到位时，由吹气装置通过吹气管向最靠近分度转盘的一个待检标准紧固件吹气，使该待检标准紧固件进入分度转盘定位。

在分度转盘的外围半环绕有圆弧形的防脱落挡板，在步进电机带动分度转盘旋转的过程中，能有效防止被检零件从分度转盘的卡口中脱落出来，从而确保了检测过程能顺利完成，检测后的零件能够正常向分包机构输送；防脱落挡板的两端及靠近中部的位置通过支架支撑，稳定性及牢固性好，防脱落挡板不会发生晃动。

分度转盘旋转的过程中，将定位其上的待检标准紧固件沿圆周方向输送，待检标准紧固件依次通过视觉传感器检测工位，由三个CCD摄像头拍摄零件图片，由于这三个CCD摄像头布置在分度转盘的不同方位，因而能对待检零件从不同角度进行拍照，从而形成全面、准确、清晰的零件图片，然后将这些零件图片传送到视觉检测识别软件系统进行分析判断零件是否合格，零件旋转至分离工位时，分离拨叉起阻挡及导向零件的作用，使零件与分度转盘分离，并将零件从分度转盘拨向滑道，由于滑道倾斜布置，进入滑道的零件自动向其出口端方向滑落，最后由分拣机构按零件是否合格进行分类收集，瑕疵品落入瑕疵品箱内，合格品进入零件分包机构，依据事先设置好的每包数量规格，自动包装好合格品，然后分袋进入合格品箱内。以上工作过程既简单又快捷，不但自动化程度高，而且有效提高了检测效率。

所述分度转盘由动盘(1)和定盘(2)组成，动盘(1)和定盘(2)为直径相等的圆盘结构，动盘(1)位于定盘(2)的正上方，两者相贴合固定，在所述动盘(1)的边缘开设有按圆周均匀分布的第一缺口(1a)，两相邻第一缺口(1a)之间形成第一凸片(1b)，定盘(2)的边缘开设有按圆周均匀分布的第二缺口(2a)，两相邻第二缺口(2a)之间形成第二凸片(2b)，所述第二缺口(2a)与第一缺口(1a)一一对应，且第二缺口(2a)与第一缺口(1a)部分重叠，形成卡口(3)，在每块第二凸片(2b)的顶部均设置有垫块(4)，该垫块(4)按圆周均匀分布，所述垫块(4)位于第一缺口(1a)中,并紧挨对应的卡口(3)，垫块(4)的顶面与第一凸片(1b)的顶面平齐。

以上结构组成分度转盘的动盘和定盘造型简单，加工制作容易，成本低；并且动盘与定盘结合紧密，连接牢靠，在步进电机带动下运转的同步性及平稳性好。动盘上的第一缺口与定盘上的第二缺口部分重叠，形成卡口，该卡口可用于定位各种标准紧固件，如螺丝、螺帽、螺栓等，通用性好，企业采用一套检测装置即可检测各种标准紧固件，由此大大降低了企业的设备投入。在定位标准紧固件的时候，垫块和动盘第一凸片共同支撑标准紧固件，由于垫块的顶面与动盘第一凸片的顶面平齐，这样能确保标准紧固件平稳地定位在对应的卡口中，有效避免了歪斜或脱落现象的发生。

为了简化结构，便于加工制作，所述分离拨叉(11)为条形块状结构。

为了方便取材，降低成本，确保防零件脱落的效果，所述防脱落挡板(9)由透明有机玻璃制成，防脱落挡板(9)各部分与分度转盘之间的距离相等。

在所述防脱落挡板(9)上对应第二CCD摄像头(7)和第三CCD摄像头(8)的位置开有一个矩形缺口(9a),该缺口(9a)靠近防脱落挡板(9)的中部。以上结构使第二、第三CCD摄像头通过缺口能够直接拍摄零件图片，从而确保了拍摄的清晰度及检测结果的准确性。

为了确保待检零件能顺利卡入至对应的卡口中，并在卡口中可靠定位，所述卡口(3)从外向内宽度逐渐减小。

为了确保动盘的结构强度，所述动盘(1)顶面的中部一体形成有上小下大的台阶状凸台。

为了确保定盘的结构强度，所述定盘(2)底面的中部一体形成有上大下小的锥台。

所述动盘(1)与定盘(2)之间通过两颗按圆周均匀分布的紧固螺栓连接，动盘(1)上供紧固螺栓穿过的孔为圆弧形条孔(1c)，该条孔(1c)的圆心在动盘(1)的轴心线上。以上结构动盘与定盘之间连接牢固、可靠，拆装既简单又便捷。由于动盘上供紧固螺栓穿过的孔为圆弧形条孔，当松开紧固螺栓的时候，可以转动动盘，以改变各卡口的大小，从而适应不同外径尺寸的零件检测，这样检测不同规格零件时无需更换分度转盘，在节约生产成本的同时，大大提高了检测效率。

有益效果：本发明通过三个CCD摄像头从不同角度拍摄零件图片，可自动完成标准紧固件的输送、检测、分拣和包装，可用于检测各种标准紧固件，在防止标准紧固件发生脱落的同时，能适应不同规格的待检零件，不仅通用性好，自动化程度高，而且检测效率高。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明的主视图。

图3为导轨的结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为分度转盘的立体图。

图6为分度转盘的主视图。

图7为动盘的结构示意图。

图8为定盘的结构示意图。

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：

如图1、图2、图5、图6、图7、图8所示，在机台5顶部的一端安装振动盘16，该振动盘16由振动电机驱动。机台5顶部的另一端设置分度转盘，分度转盘布置在机台5上，由动盘1和定盘2组成。所述动盘1和定盘2为直径相等的圆盘结构，动盘1位于定盘2的正上方。所述动盘1顶面的中部一体形成有上小下大的台阶状凸台，定盘2底面的中部一体形成有上大下小的锥台，动盘1的底面与定盘2的顶面相贴合，动盘1与定盘2之间通过两颗按圆周均匀分布的紧固螺栓连接，动盘1上供紧固螺栓穿过的孔为圆弧形条孔1c，该条孔1c的圆心在动盘1的轴心线上。在所述定盘2的下方设有步进电机15，该步进电机15安装于机台5的顶部。步进电机15的输出轴竖直向上，并与定盘2及动盘1的中心相连接，当步进电机15运转的时候，能够带动整个分度转盘一起转动。

如图5、图7、图8所示，在动盘1的边缘开设有按圆周均匀分布的第一缺口1a，第一缺口1a的数目根据实际需要确定，两相邻第一缺口1a之间形成第一凸片1b。在定盘2的边缘开设有按圆周均匀分布的第二缺口2a，两相邻第二缺口2a之间形成第二凸片2b，所述第二缺口2a与第一缺口1a一一对应，且第二缺口2a与第一缺口1a部分重叠，形成卡口3，该卡口3从外向内宽度逐渐减小。在每块第二凸片2b的顶部均设置有垫块4，该垫块4为长方块，垫块4按圆周均匀分布，并通过焊接与定盘2相固定。各垫块4位于第一缺口1a中，并紧挨对应的卡口3，垫块4的顶面与第一凸片1b的顶面平齐。

如图1、图2、图3、图4所示，在振动盘16与分度转盘之间设有输送零件的导轨12，该导轨12进口端高出口端低倾斜设置，导轨12的进口端与振动盘16上的出件口相接，导轨12的出口端靠近所述分度转盘。导轨12由并排布置的固定输送轨12a和可调输送轨12b构成，固定输送轨12a与可调输送轨12b之间形成轨槽，固定输送轨12a和可调输送轨12b的出口端均向上弯折，形成有水平段12c。所述固定输送轨12a通过两个第一支撑架13支撑在机台5上，可调输送轨12b通过两个第二支撑架14支撑在机台5上，第二支撑架14的底部通过螺栓与机台5相固定，且第二支撑架14底部供螺栓通过的孔为条形孔。当松开第二支撑架14底部的螺栓时，可调节可调输送轨12b与固定输送轨12a之间的距离，以改变导轨12中间轨槽的宽度，调节到位后，重新拧紧螺栓即可。在所述导轨12出口端的侧边设有吹气装置17，吹气装置17上接有吹气管，该吹气管能够将零件从导轨12吹向分度转盘。

如图1、图2所示，在分度转盘的外围半环绕有防脱落挡板9，该防脱落挡板9为圆弧形，并优选由透明有机玻璃制成，且防脱落挡板9各部分与分度转盘之间的距离相等。在所述防脱落挡板9靠近中部的位置开有一个矩形缺口9a，防脱落挡板9的首尾两端及靠近中部的位置通过支架固定在机台5上。

如图1、图2所示，在分度转盘边缘的上方设有第一CCD摄像头6，该第一CCD摄像头6的镜头朝下，且第一CCD摄像头6靠近防脱落挡板9的首端。在分度转盘的旁边设置第二CCD摄像头7和第三CCD摄像头8，所述第二CCD摄像头7靠近第三CCD摄像头8，第二CCD摄像头7和第三CCD摄像头8位于对应缺口9a的位置。所述第二CCD摄像头7与第三CCD摄像头8之间具有30°左右的夹角，且第二CCD摄像头7及第三CCD摄像头8的镜头均朝向分度转盘。以上第一CCD摄像头6、第二CCD摄像头7和第三CCD摄像头8各自通过对应的支架支撑在机台5上。

如图1所示，在分度转盘的旁边还设有用于承接零件的滑道10，该滑道10和第二CCD摄像头7分居在分度转盘的两侧，且滑道10位于防脱落挡板9尾端的下游，所述滑道10进口端高出口端低倾斜设置，并固定安装在机台5上，在滑道10进口端的旁边设有用于将零件拨向所述滑道10的分离拨叉11，该分离拨叉11位于分度转盘的上方，并优选为条形块状结构。分离拨叉11的一端通过支座固定在机台5上，分离拨叉11的另一端斜向延伸至分度转盘边缘的上方。

本发明的工作原理如下：

待检零件(螺丝、螺帽或螺栓)在振动盘16的振动作用下，依次滑入导轨12，并在导轨12的末端等待，步进电机15带动分度转盘旋转，当分度转盘上的空余卡口3转动至靠近防脱落挡板9首端的位置时，吹气装置17通过吹气管将最靠近分度转盘的一个待检零件吹入对应的卡口3，且待检零件由垫块4和对应的第一凸片1b支撑定位，分度转盘每转过一个设定的角度，都有一个待检零件进入分度转盘定位，分度转盘旋转的过程中，将定位其上的待检零件沿圆周方向输送，防脱落挡板9能够防止待检零件从卡口3中向外脱落；待检零件依次通过视觉传感器检测工位，由第一CCD摄像头6、第二CCD摄像头7和第三CCD摄像头8从不同方位拍摄零件图片，然后将这些零件图片传送到视觉检测识别软件系统进行分析判断零件是否合格，零件旋转至分离工位时，分离拨叉11起阻挡及导向零件的作用，使零件与分度转盘分离，并将零件从分度转盘拨向滑道10，进入滑道10的零件自动向其出口端方向滑落，最后由分拣机构按零件是否合格进行分类收集，瑕疵品落入瑕疵品箱内，合格品进入零件分包机构，依据事先设置好的每包数量规格，自动包装好合格品，然后分袋进入合格品箱内。

Claims (9)

1.一种标准紧固件机器视觉检测系统，具有机台(5)，其特征在于：在所述机台(5)顶部的一端安装振动盘(16)，机台(5)顶部的另一端设置分度转盘，该分度转盘由机台(5)上安装的步进电机(15)带动旋转，在所述振动盘(16)与分度转盘之间设有输送零件的导轨(12)，该导轨(12)进口端高出口端低倾斜设置，导轨(12)的进口端与振动盘(16)上的出件口相接，导轨(12)的出口端靠近所述分度转盘；

所述导轨(12)由并排布置的固定输送轨(12a)和可调输送轨(12b)构成，所述固定输送轨(12a)通过第一支撑架(13)支撑在机台(5)上，可调输送轨(12b)通过第二支撑架(14)支撑在机台(5)上，第二支撑架(14)的底部通过螺栓与机台(5)相固定，且第二支撑架(14)底部供螺栓通过的孔为条形孔；

所述固定输送轨(12a)和可调输送轨(12b)的出口端均向上弯折，形成有水平段(12c)，且导轨(12)出口端的侧边设有吹气装置(17)，所述吹气装置(17)上接有能够将零件从导轨(12)吹向分度转盘的吹气管；

在所述分度转盘边缘的上方设有第一CCD摄像头(6)，该第一CCD摄像头(6)的镜头朝下，在分度转盘的旁边设置第二CCD摄像头(7)和第三CCD摄像头(8)，所述第二CCD摄像头(7)靠近第三CCD摄像头(8)，第二CCD摄像头(7)及第三CCD摄像头(8)的镜头均朝向分度转盘；

在所述分度转盘的外围半环绕有防脱落挡板(9)，该防脱落挡板(9)为圆弧形，防脱落挡板(9)的首尾两端及靠近中部的位置通过支架固定在机台(5)上；

在所述分度转盘的旁边还设有用于承接零件的滑道(10)，该滑道(10)和第二CCD摄像头(7)分居在分度转盘的两侧，且滑道(10)位于防脱落挡板(9)尾端的下游，所述滑道(10)进口端高出口端低倾斜设置，并固定安装在机台(5)上，在滑道(10)进口端的旁边设有用于将零件拨向所述滑道(10)的分离拨叉(11)，该分离拨叉(11)位于分度转盘的上方，分离拨叉(11)的一端通过支座固定在机台(5)上，分离拨叉(11)的另一端斜向延伸至分度转盘边缘的上方。

2.根据权利要求1所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：所述分度转盘由动盘(1)和定盘(2)组成，动盘(1)和定盘(2)为直径相等的圆盘结构，动盘(1)位于定盘(2)的正上方，两者相贴合固定，在所述动盘(1)的边缘开设有按圆周均匀分布的第一缺口(1a)，两相邻第一缺口(1a)之间形成第一凸片(1b)，定盘(2)的边缘开设有按圆周均匀分布的第二缺口(2a)，两相邻第二缺口(2a)之间形成第二凸片(2b)，所述第二缺口(2a)与第一缺口(1a)一一对应，且第二缺口(2a)与第一缺口(1a)部分重叠，形成卡口(3)，在每块第二凸片(2b)的顶部均设置有垫块(4)，该垫块(4)按圆周均匀分布，所述垫块(4)位于第一缺口(1a)中,并紧挨对应的卡口(3)，垫块(4)的顶面与第一凸片(1b)的顶面平齐。

3.根据权利要求1所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：所述分离拨叉(11)为条形块状结构。

4.根据权利要求1所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：所述防脱落挡板(9)由透明有机玻璃制成，防脱落挡板(9)各部分与分度转盘之间的距离相等。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：在所述防脱落挡板(9)上对应第二CCD摄像头(7)和第三CCD摄像头(8)的位置开有一个矩形缺口(9a),该缺口(9a)靠近防脱落挡板(9)的中部。

6.根据权利要求2所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：所述卡口(3)从外向内宽度逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：所述动盘(1)顶面的中部一体形成有上小下大的台阶状凸台。

8.根据权利要求7所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：所述定盘(2)底面的中部一体形成有上大下小的锥台。

9.根据权利要求2所述的标准紧固件机器视觉检测系统，其特征在于：所述动盘(1)与定盘(2)之间通过两颗按圆周均匀分布的紧固螺栓连接，动盘(1)上供紧固螺栓穿过的孔为圆弧形条孔(1c)，该条孔(1c)的圆心在动盘(1)的轴心线上。