CN104316525A - 汽车伺服电机生产过程防错检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车伺服电机生产过程防错检测系统，所述汽车伺服电机生产过程防错检测系统包括一处理装置、至少一台取像装置；所述取像装置与处理装置相连；所述处理装置包括视觉检测模块；所述取像装置用于采集汽车伺服电机生产过程装配前、后的半成品的图像；所述视觉检测模块用于提取取像装置采集的图像中的特征集合，并将所述特征集合与防错测量的参照标准进行相似度对比用以判断汽车伺服电机生产过程中的装配是否合格，并将所述装配是否合格的结果反馈给汽车伺服电机的自动化流水线控制系统。本发明能够方便在生产过程中的每个生产环节构建防差错与测量，提高了产品的品质和生产效益。本发明还提供一种汽车伺服电机生产过程防错检测方法。

Description

汽车伺服电机生产过程防错检测系统及方法

技术领域

本发明涉及生产过程防错领域，特别涉及一种汽车伺服电机生产过程防错检测系统及方法。

背景技术

汽车空调伺服电机产品由塑料壳体、微电机、塑料齿轮组及位置传感器(碳膜电位器)等元件组成。汽车空调伺服电机通过电机加电旋转带动减速齿轮组并带动位置传感器，位置传感器反馈电压信号给控制单元(即汽车空调电子控制单元ECU)确认是否已经到达位置而断电，实现闭环控制的一个角度输出的器件，经常用于汽车空调风门位置的开度大小的执行驱动。

带有汽车空调伺服电机的车载电动空调和车载自动空调系统已成为满足驾乘舒适性的标准配置。每台自动空调系统会用3到4个不同种类的汽车空调伺服电机。由于每个整车厂和汽车空调系统集成商对汽车空调伺服电机的要求大同小异，而又不能够标准化为统一结构，所以导致伺服电机的内部组成零件和壳体品种繁多且相似，这给汽车空调伺服电机的生产过程的防错带来较大难度。

传统的生产模式在生产装配过程中靠人工肉眼检查或利用机械防错工装进行过程的防错检测。人工肉眼检查方法，由于人的主观性影响，不符合检测的客观性原则，容易受人的情绪及疲劳的影响而出现漏判错判。机械防错工装必须针对每个类型的产品进行设计制作，不仅成本高，周期长，而且由于空调伺服电机的零件部分存在重叠关系，部分生产过程难以实现甚至无法实现机械工装的防错。

发明内容

为解决以上汽车空调伺服电机生产过程防差错能力不足的问题，有必要提供一种基于机器视觉测量的非接触式的汽车伺服电机生产过程防错检测系统及方法。

一种汽车伺服电机生产过程防错检测系统，所述汽车伺服电机生产过程防错检测系统包括一处理器、至少一取像装置；所述取像装置与处理装置相连；所述处理装置包括视觉检测模块；

所述取像装置用于采集汽车伺服电机生产过程装配前、后的半成品的图像；

所述视觉检测模块用于提取取像装置采集的图像中的特征集合，并将所述特征集合与通过采集汽车伺服电机生产过程正确装配前、后的半成品的图像中的特征集合建立的防错测量的参照标准进行相似度对比用以判断汽车伺服电机生产过程中的装配是否合格，并将所述装配是否合格的结果反馈给汽车伺服电机的自动化流水线控制系统。

一种汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其通过上述汽车伺服电机生产过程防错检测系统实现，所述汽车伺服电机生产过程防错检测方法包括如下步骤：

S1、建立防错测量的参照标准；

S2、获取汽车伺服电机实际生产过程装配前、后的半成品的特征集合；

S3、将S2中的特征集合与防错测量的参照标准进行相似度对比，如果相似度大于容差值，判定该装配过程不合格，并报错；如果相似度小于容差值，判定该装配过程合格，并将装配过程是否合格的结果反馈给汽车伺服电机生产的自动化流水线控制系统。

本发明提供的汽车伺服电机生产过程防错检测系统及方法，通过将获取的汽车伺服电机实际生产过程装配前、后的半成品的特征集合与防错测量的参照标准进行相似度对比来判定装配过程是否合格，该系统及方法可以单独或嵌入自动或半自动化流水线使用，可以方便在生产过程中的每个生产环节构建防差错与测量，提高了产品的品质和生产效益。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的汽车伺服电机生产过程防错检测系统结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的汽车伺服电机生产过程防错检测方法流程图；

图3是图2中步骤S1的子流程图；

图4是图3中步骤S12的子流程图；

图5是图2中步骤S2的子流程图；

图6是本发明实施例中壳体组件的图像轮廓线的示意图；

图7是本发明实施例中壳体组件的各个齿轮的形状、位置以及组装关系的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供一种汽车伺服电机生产过程防错检测系统，所述汽车伺服电机生产过程防错检测系统包括一处理装置10、至少一台取像装置20。所述取像装置20可以是USB2.0工业相机；所述取像装置20与处理装置10通过处理装置10上的USB端口12相连。所述处理装置10包括视觉检测模块11。视觉检测模块11可以是LABVIEW软件，也可以是与LABVIEW软件功能相同的硬件模块。

所述取像装置20可以为多台(比如4台)，用于采集汽车伺服电机生产过程装配前、后的半成品的图像。

所述视觉检测模块11用于提取取像装置20采集的图像中的特征集合，并将所述特征集合与通过采集汽车伺服电机生产过程正确装配前、后的半成品的图像中的特征集合建立的防错测量的参照标准进行相似度对比用以判断汽车伺服电机生产过程中的装配是否合格，并将所述装配是否合格的结果反馈给汽车伺服电机的自动化流水线控制系统。可选地，处理装置10通过处理装置10上的COM(串口)端口13将所述装配是否合格的结果反馈给汽车伺服电机的自动化流水线控制系统30。COM(串口)端口13作为汽车伺服电机生产过程防错检测系统与自动化流水线控制系统30的指令传递的通信通道。

当自动化流水线控制系统30中的流水线控制器31给出一个开始测量信号时，取像装置20通过处理装置10的USB端口12将图片信号发送给处理装置10，并通过视觉检测模块11(LABVIEW软件)对图像进行处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，调用LABVIEW软件相应的视觉测量模块工具，对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和参照标准输出结果，比如可以包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，以实现汽车伺服电机生产过程防错检测的功能。还可以通过处理装置10的COM(串口)端口13将测量结果反馈给自动化流水线控制系统30处置。取像装置20可以使USB免驱动工业相机，也可以是其他具有类似功能的图像获取装置。

如图2所示，本发明实施例提供一种汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其可以通过图1中的汽车伺服电机生产过程防错检测系统实现，所述汽车伺服电机生产过程防错检测方法包括如下步骤：

S1、建立防错测量的参照标准。

可选地，如图3所示，所述步骤S1包括如下子步骤:

S11、取像装置20采集汽车伺服电机生产过程正确装配前、后的半成品的图像作为参考图像；取像装置20将获取的参考图像发送给处理装置10。

可选地，取像装置20通过USB端口12将图像发送给处理装置10。

S12、处理装置10调用视觉检测模块11获取参考图像中的零件的形状、相对位置、装配关系的特征集合，将参考图像中的特征集合作为防错测量的参照标准存储在处理装置10中。

可选地，如图4所示，所述步骤S12包括如下子步骤：

S121、将参考图像转换成灰度图像，并对灰度图像进行二值化处理得到二值图像，提取而知图像的轮廓线。

如图6所示，本步骤中，可以通过LABVIEW软件将参考图像(采集的参考图像为彩色图像)转换成灰度图像，通过视觉助手(Vision Assistant)对灰度图像进行二值化处理后得到二值图像，提取图像轮廓线。

S122、查找壳体组件5的特征边AB与壳体特征圆，建立以壳体特征圆的圆心O为坐标原点，平行于特征边为X轴方向，垂直于X轴为Y轴方向的平面坐标系。

如图6所示，在本步骤中，建立坐标系是通过函数(Locate Features)在壳体组件上，查找壳体组件的特征边AB与壳体特征圆O，并建立以壳体特征圆的圆心O为坐标原点，平行于特征边AB方向为X轴方向，X轴方向逆时针旋转90°为Y轴方向的产品平面坐标系X-Y。

S123、获取壳体组件5上零件的形状、相对位置、装配关系的特征集合，并设置容差值，将参考图像中的特征集合以及容差值作为防错测量的参照标准存储在处理装置10中。

如图7所示，在本步骤中，以坐标系为参考位置，对齿轮1、2、3、4所在的坐标轴位置，利用函数(Locate Features)进行齿根圆直径扑捉测量，所测量得到的值，包括齿根圆直径和齿轮圆心坐标轴值，即为本工序齿轮及齿轮组装正确性的参考图像中的特征集合。如图7所述，齿轮1的直径为33.95mm，坐标为(-1.00,0.10)；齿轮2的直径为24.39mm，坐标为(21.32,6.98)；齿轮3的直径为18.66mm，坐标为(39.03,6.98)；齿轮4的直径为20.86mm，坐标为(43.20,-9.00)。

并根据汽车伺服电机中齿轮的工艺参数设置各个齿轮的齿根圆直径和齿轮圆心坐标轴值容差值。容差值可以自主设定，容差值越小，检测越精确。

对于其它工序的检测，如：壳体组件上的卡扣凸台、安装孔等重要特征部位的缺失与存在性，同样，可通过在相应的图片焦点位置上，通过处理函数(Locate Features)的模块工具查找或测量，根据其零件或部件外形特征，建立该工序检测项目的特征参数集合，并设置容差值。对于参考图像中的特征集合中标准特征参数的提取，设置的参数越充分，防差错能力就越强。

S2、获取汽车伺服电机实际生产过程装配前、后的半成品的特征集合。

可选地，如图5所示，所述步骤S2包括如下子步骤：

S21、取像装置20采集汽车伺服电机实际生产过程装配前、后的半成品的图像；取像装置20将获取的图像发送给处理装置10。

S22、处理装置10调用视觉检测模块11获取图像中的零件的形状、相对位置、装配关系的特征集合。

比如在装配过程中，将本工序组装后的半产品，通过程序控制，获取过程中的产品图像，执行本实施例的步骤，提取各个齿轮及齿轮组装的齿根圆直径和齿轮圆心坐标轴值。

S3、将S2中的特征集合与防错测量的参照标准进行相似度对比。如果相似度大于容差值，判定该装配过程不合格，并报错；如果相似度小于容差值，判定该装配过程合格，并将装配过程是否合格的结果反馈给汽车伺服电机生产的自动化流水线控制系统30。

可选地，处理装置10通过COM(串口)13将装配过程是否合格的结果反馈给汽车伺服电机生产的自动化流水线控制系统30。

将装配过程中提取各个齿轮及齿轮组装的齿根圆直径和齿轮圆心坐标轴值与齿轮及齿轮组装正确性的参考图像中的特征集合的齿根圆直径和齿轮圆心坐标轴值比较，如所测得齿轮数据不在设置的容差值范围内，说明齿轮漏装或混装了其它齿轮，将结果显示，并反馈给防差错端口处置；如在设置的容差值范围内，说明组装的齿轮正确，并将结果显示，程序进入下一等待检测。

可选地，本发明实施例提供的汽车伺服电机生产过程防错检测方法还可以包括如下步骤:

S4、根据装配过程是否合格的结果，控制汽车伺服电机生产是否进入下一装配过程。

本发明提供的汽车伺服电机生产过程防错检测系统及方法，通过将获取的汽车伺服电机实际生产过程装配前、后的半成品的特征集合与防错测量的参照标准进行相似度对比来判定装配过程是否合格，该系统及方法可以单独或嵌入自动或半自动化流水线使用，可以方便在生产过程中的每个生产环节构建防差错与测量，提高了产品的品质和生产效益。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能性一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应超过本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可檫除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种汽车伺服电机生产过程防错检测系统，其特征在于，所述汽车伺服电机生产过程防错检测系统包括一处理装置、至少一台取像装置；所述取像装置与处理装置相连；所述处理装置包括视觉检测模块； 

所述取像装置用于采集汽车伺服电机生产过程装配前、后的半成品的图像； 

所述视觉检测模块用于提取取像装置采集的图像中的特征集合，并将所述特征集合与通过采集汽车伺服电机生产过程正确装配前、后的半成品的图像中的特征集合建立的防错测量的参照标准进行相似度对比用以判断汽车伺服电机生产过程中的装配是否合格，并将所述装配是否合格的结果反馈给汽车伺服电机的自动化流水线控制系统。 

2.一种汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，其通过权利要求1中的汽车伺服电机生产过程防错检测系统实现，所述汽车伺服电机生产过程防错检测方法包括如下步骤： 

S1、建立防错测量的参照标准； 

S2、获取汽车伺服电机实际生产过程装配前、后的半成品的特征集合； 

S3、将S2中的特征集合与防错测量的参照标准进行相似度对比，如果相似度大于容差值，判定该装配过程不合格，并报错；如果相似度小于容差值，判定该装配过程合格，并将装配过程是否合格的结果反馈给汽车伺服电机生产的自动化流水线控制系统。 

3.如权利要求2所述的汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，其还包括如下步骤: 

S4、根据装配过程是否合格的结果，控制汽车伺服电机生产是否进入下 一装配过程。 

4.如权利要求2所述的汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，在装配过程不合格时，对装配过程进行防差错处置。 

5.如权利要求2至4中任一项所述的汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括如下子步骤: 

S11、取像装置采集汽车伺服电机生产过程正确装配前、后的半成品的图像作为参考图像；取像装置将获取的参考图像发送给处理装置； 

S12、处理装置调用视觉检测模块获取参考图像中的零件的形状、相对位置、装配关系的特征集合，将参考图像中的特征集合作为防错测量的参照标准存储在处理装置中。 

6.如权利要求5所述的汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，取像装置通过USB端口将图像发送给处理装置。 

7.如权利要求5所述的汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，所述步骤S12包括如下子步骤： 

S121、将参考图像转换成灰度图像，并对灰度图像进行二值化处理得到二值图像，提取而知图像的轮廓线； 

S122、查找壳体组件的特征边与壳体特征圆，建立以壳体特征圆的圆心为坐标原点，平行于特征边为X轴方向，垂直于X轴为Y轴方向的平面坐标系； 

S123、获取壳体组件上零件的形状、相对位置、装配关系的特征集合，并设置容差值，将参考图像中的特征集合以及容差值作为防错测量的参照标准存储在处理装置中。 

8.如权利要求2所述的汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括如下子步骤： 

S21、取像装置采集汽车伺服电机实际生产过程装配前、后的半成品的图像；取像装置将获取的图像发送给处理装置； 

S22、处理装置调用视觉检测模块获取图像中的零件的形状、相对位置、装配关系的特征集合。 

9.如权利要求2所述的汽车伺服电机生产过程防错检测方法，其特征在于，处理装置通过串口端口将装配过程是否合格的结果反馈给汽车伺服电机生产的自动化流水线控制系统。