CN104913722A - 一种车身控制器接插件pin针正位度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种pin针正位度自动检测方法，具体涉及一种车身控制器接插件pin针正位度自动检测系统。检测系统包括图像采集单元、运动控制单元、伺服电机单元、上位机处理单元及辅助设备，根据产品接插件的分布特点设计A、B、C三个区由3个相机分区检测的方式。系统开启后，运动控制单元驱动被测产品至检测工位后触发拍照信号，由图像采集单元采集图片送交上位机处理并记录处理数据，由图像处理算法检测接插件的pin针正位度，显示检测结果并给出完成信号，之后运动控制单元驱动被测产品至下一个接插件工位。本发明能实现车身控制器接插件pin针正位度的快速、准确、自动检测。

Description

一种车身控制器接插件pin针正位度检测方法

技术领域

本发明涉及产品尺寸检测方法，尤其涉及一种基于机器视觉的车身控制器接插件pin针正位度自动检测方法，属于产品检测领域。

背景技术

汽车电子技术实现了车辆的集中控制和系统管理，成为现代汽车发展的基础技术之一，其中车身控制器提高行车的舒适性和方便性，重要性日益突出。车身控制器生产过程中对于接插件上pin针正位度的精确检测是车身控制器质量检测中的重要一环，连接器端子的平面度及正位度等差异较大，会造成短路和断路等严重后果。传统的pin针正位度检测方法依靠人工利用测量器材检测，精度不高且效益低下，自动化程度和可靠性不高。

需检测的车身控制器外观如图3所示，需检测车身控制器上6个接插件(PWR2、COC、MR2、RBA1、PWR1和MR1)的pin针正位度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于机器视觉的车身控制器接插件pin针正位度检测方法。车身控制器共有6个接插件(分别为PWR2、COC、MR2、RBA1、PWR1和MR1)需要进行正位度检测，接插件的分布见图3。

本发明所采用的技术方案是：

将车身控制器分为A、B、C三个区，由3个相机分区检测：相机1检测车身控制器A区域接插件PWR2，相机2检测B区域接插件COC、MR2，相机3检测C区域接插件RBA1、PWR1和MR1。相机安装方式为：在相机安装的俯视平面图中，水平方向上相机1位于相机2和相机3中间，相机1距离左边相机2为45mm，距离右边相机3为60mm；前后位置上相机1最前，距离相机2为100mm，距离相机3为200mm；相机1与接插件的工作距离为320mm，相机2与接插件的工作距离为226mm，相机3与接插件的工作距离为226mm。3个相机的安装方式如图4和5所示。

Pin针正位度的检测算法为：

1)对采集到的图片进行校准与标定，采用非线性校正模式，校正透视畸变、径向畸变及平面线性畸变；

2)选取图像上的不变特征用于产品粗定位，通过粗定位得到选取特征的坐标和角度并建立其与拟合圆搜索区域的坐标对应关系；

3)在相应的拟合圆搜索区域采用最小二乘法拟合接插件两边定位插销圆孔得到圆心a和b，以a和b连线的中点为原点，a和b的连线为y轴，方向向右，x轴垂直于y轴，方向向下，建立检测坐标系O′；

4)对图像进行膨胀处理，结构元素选用3*3大小的方形结构元，结构元的原点设在结构元中心，用于处理pin针因氧化导致的亮斑断裂现象；

5)检测接插件中每个pin针的亮斑图像得到亮斑质心的像素坐标并转换到检测坐标系O′下；

6)计算每个pin针与标准模板坐标的欧氏距离判断产品是否合格。

车身控制器pin针正位度检测装置包括图像采集单元、运动控制单元、伺服电机单元、上位机处理单元以及辅助设备。图像采集单元由3个黑白工业相机、1个百万像素定焦镜头、2个远心镜头、1个红色同轴LED光源、2个红色环形LED光源及图像采集卡构成，百万像素定焦镜头安装在黑白工业相机1上，2个远心镜头分别安装在黑白工业相机2和3上，红色同轴LED光源安装在黑白工业相机1镜头正下方，距离接插件检测面50mm，2个红色环形LED光源分别安装在黑白工业相机2和3镜头正下方，距离接插件检测面65mm；运动控制单元由电机控制器、触摸屏、profibus总线模块以及西门子PLC构成，伺服电机单元由伺服电机、编码器构成，上位机处理单元由工业控制机构成；黑白工业相机通过GIGE以太网通讯连接安装在工业控制机PCI插槽中的图像采集卡，工业控制机和PLC通过西门子OPC通讯连接，PLC、电机控制器和伺服电机通过profibus总线模块连接，编码器安装在伺服电机上，PLC与触摸屏通过RS485通讯连接；辅助设备包括托盘、导轨、支架，导轨安装在支架上，托盘放置在导轨上，伺服电机带动托盘运载被测产品依次通过6个检测位置对6个接插件的pin针正位度进行检测。

与现有方法相比，本发明方法的有益之处是：能实现车身控制器pin针正位度的快速、准确、自动检测。通过西门子OPC通讯联系视觉处理系统与伺服运动系统，便于系统的组态、升级与维护，提高软件可靠性和稳定性。

附图说明

图1是车身控制器接插件pin针正位度检测工作流程图。

图2是车身控制器接插件pin针正位度检测装置结构图。

附图2中编号1、2、3是黑白工业相机，编号4是焦距为25mm工业镜头，编号5、6是远心镜头，编号7是红色同轴光源，编号8、9是红色环形光源，编号10是托盘，编号11是产品(车身控制器)、编号12是导轨，编号13是伺服电机，编号14是电机控制器，编号15是触摸屏，编号16是西门子S7-300PLC，编号17是上位机。

图3是车身控制器示意图。

附图3中待检测的6种接插件名称分别为PWR2、COC、MR2、RBA1、PWR1和MR1分别在A、B、C三个分区中。

图4是3个黑白工业相机安装的俯视图及与车身控制器的位置关系。

附图4中黑白工业相机1、2、3分别对准产品检测区域A区、B区、C区。

图5是3个黑白工业相机安装的正视图。

图6是RBA1型接插件的检测坐标系O′。

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。

首先在PLC(16)中设定6个检测工位的坐标，在上位机(17)中设定当前批次车身控制器的工艺参数，然后启动检测。

开始检测时，待测产品(11)由人工放置在托盘(10)上，PLC(16)通过电机控制器(14)驱动伺服电机(13)运载被测产品(11)至A区域第一个接插件(PWR2)检测工位，到位后PLC(16)通过OPC通讯发出到位信号，上位机(17)触发相机(1)拍照，获得图片后图像处理由以下5个步骤完成：

(1)校准与标定采集到的图像，选用网格大小为1mm*1mm的棋盘格标定板，采用非线性校正模式，校正透视畸变、径向畸变及平面线性畸变；

(2)采用美国Cognex公司的VisionPro视觉软件开发包中的CogPMAlignTool函数离线训练用于产品粗定位的图像特征，并通过特征匹配算法找到该图像特征得到匹配到的图像特征的坐标和角度，根据该图像特征与拟合圆搜索区域的坐标对应关系计算出拟合圆搜索区域的位置信息；

(3)在相应的拟合圆搜索区域采用最小二乘法拟合接插件两边定位插销圆孔得到圆心a和b，以a和b连线的中点为原点，a和b的连线为y轴，方向向右，x轴垂直于y轴，方向向下，建立检测坐标系O′；其中RBA1型接插件的检测坐标系O′如图6所示，其余接插件的检测坐标系O′建立方法相同；

(4)对图像进行膨胀处理，结构元素选用3*3大小的方形结构元，结构元的原点设在结构元中心，这步操作用于处理pin针因氧化导致的亮斑断裂现象；

(5)检测接插件中每个pin针的亮斑图像得到亮斑质心的图像坐标P(v_p,h_p)，并通过公式将图像坐标P(v_p,h_p)转换到检测坐标系O′下的坐标P(x_p,y_p)，式中为检测坐标系相对于图像坐标系的旋转角度，v_o和h_o为检测坐标系原点相对于图像坐标系原点的偏移大小。

计算检测到的pin针坐标与标准模板坐标的欧氏距离判断产品是否合格，上位机(17)实时显示检测结果，将检测数据生成报表记录在上位机(17)中并给出检测完成信号到PLC(16)，PLC(16)通过电机控制器(14)驱动伺服电机(13)运载被测产品(11)至下一个接插件检测工位，即B区域第一个接插件(COC)检测工位；接下来依次检测B区域第二个接插件MR2、C区域第一个接插件RBA1以及C区域第二个接插件PWR1，直到C区域最后一个接插件(MR1)检测完成，此时伺服电机(13)驱动托盘(10)回到原点，准备下一个工件检测。

需要说明的是车身控制器A区域由黑白工业相机(1)采集图像，B区域由黑白工业相机(2)采集图像，C区域由黑白工业相机(3)采集图像，黑白工业相机布局见附图4和5，系统的工作流程如图1所示。

以上是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种车身控制器接插件pin针正位度检测方法，其特征在于，

(1)采集图像，在相应的拟合圆搜索区域采用最小二乘法拟合接插件两边定位插销圆孔得到圆心a和b，以a和b连线的中点为原点，a和b的连线为y轴，方向向右，x轴垂直于y轴，方向向下，建立检测坐标系O′；

(2)对图像进行膨胀处理，结构元素选用3*3大小的方形结构元，结构元的原点设在结构元中心；

(3)检测接插件中每个pin针的亮斑图像得到亮斑质心的图像坐标P(v_p,h_p)，并通过公式

$\left\{\begin{array}{c}{x}_p=v_{p}cos\∂-h_{p}sin\∂+v_o\\ y_p=v_{p}sin\∂+h_p\cos \∂+h_o\end{array}\right.$

将图像坐标P(v_p,h_p)转换到检测坐标系O′下的坐标P(x_p,y_p)，式中为检测坐标系相对于图像坐标系的旋转角度，v_o和h_o为检测坐标系原点相对于图像坐标系原点的偏移大小；

(4)计算每个pin针与标准模板坐标的欧氏距离判断产品是否合格。

2.根据权利要求1所述的一种车身控制器接插件pin针正位度检测方法，其特征在于，将车身控制器分为A、B、C三个区，由3个相机分区检测，相机1检测车身控制器A区域接插件PWR2，相机2检测B区域接插件COC、MR2，相机3检测C区域接插件RBA1、PWR1和MR1；相机安装方式为：在相机安装的俯视平面图中，水平方向上相机1位于相机2和相机3中间，相机1距离左边相机2为45mm，距离右边相机3为60mm；前后位置上相机1最前，距离相机2为100mm，距离相机3为200mm；相机1与接插件的工作距离为320mm，相机2与接插件的工作距离为226mm，相机3与接插件的工作距离为226mm。