CN105403155A - 一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置。本装置主要包括底座和可移动相机支架、安装在底座上的电机和减速器组件、通过轴承和联轴器与减速器相连的旋转光源检测盘以及以单片机为核心的控制部分等机构组成。其中旋转光源检测盘是整个检测装置的核心，它包括检测壳体、LED光源、导光板、反射板、光扩散板以及载物板等部件组成。通过将光源内嵌于检测装置提高了装置的整体性。本发明主要是为了解决当前许多小微型轴类零部件尺寸检测手段不符合现代工业自动化生产的问题，该装置不仅能实现非接触在线检测，解决人工测量的低效非自动化等问题，而且可以实现比较高的测量精度以及测量速度，从而大大提高测量的效率。

Description

一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置

技术领域

本发明涉及基于机器视觉的尺寸检测领域，尤其是涉及小微型轴类部件的尺寸在线检测。

背景技术

机器视觉是使用光学器件进行非接触感知,自动获取和解释一个真实场景的图像,以获取信息和(或)控制机器或过程，即通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉可以理解为给机器加装上视觉装置,使机器具备视觉功能,在某些领域代替人眼来做测量和判断,使其能认识和看懂观察到的东西,能确定它所见范围内目标的位置。机器视觉不仅是人眼的延伸,也具有人脑的部分功能,目的是提高机器的自动化和智能化程度。因此利用机器视觉技术来实现现代工业的自动化生产已成为越来越多人关注的焦点。

在机械工业中，轴类零件是组成机器的一种重要零件。轴类零件是各种机械装置中应用最多的一种零件，随着科技的进步，对机械装置的精度、速度等性能的要求越来越高，因此在机械加工过程中经常要对轴类零件进行高精度的加工。相应的，对轴类零件的参数测量就直接影响到加工的精度。目前，针对轴类零件直径、长度等尺寸的测量方法较多，但是多存在检测精度和效率难以兼顾，且检测过程同生产过程分离，不能实现现代工业在批量检测和实时控制的要求等问题。通过对不同检测方式经行对比分析可以发现利用机器视觉技术测量轴类零件尺寸，可以实现精度比较高、测量结果稳定、实时在线测量，适应现代自动化生产要求。

发明内容

本发明提供了一种基于机器视觉的尺寸检测装置，用于实现对小微型轴类零部件的尺寸进行准确、高效、在线动态检测。该装置的特点在于将光源和检测装置集成于一体，简化了检测装置，是整个检测装置更具一体性。同时相机支架横向和纵向可调节性以及旋转光源检测盘的可更换性提升了整个检测装置的适应性，解决机器视觉中针对小微型轴类零部件检测的对象固定单一化问题。该装置在解决具有一定规则形状的小微型轴类零部件的几何尺寸的检测方面，可以实现在较高精度的前提下比较高效的完成在线检测，满足现代工业的自动化生产要求。

为了完成上述要求，本发明所采取的技术方案是：其基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置，包括一个底座，所述的底座上设有一个旋转检测盘和至少一个相机，所述的旋转检测盘呈一个竖直圆筒，中心底部通过一个电机驱动旋转，外壁上等距间隔分布有零件定位槽；所述的相机通过一支架定位在底座上，相机镜头朝向旋转检测盘；所述的电机和相机都与一控制模块连接。

作为优选，所述的旋转检测盘包括检测壳体和可更换的载物板，所述的检测壳体有上下两个圆台面，且下台面直径大于上台面直径，两台面之间设有LED灯珠、导光板、反射板和光扩散板，所述的反射板贴合检测壳体内壁设置，所述的导光板设于反射板外侧，所述的LED灯珠和光扩散板设于导光板和反射板之间；所述的载物板为透明材质，呈圆环状，内侧直径与检测壳体上台面直径匹配。

作为优选，所述的底座上设有定位滑道，可调节相机与旋转检测盘之间距离。

作为优选，所述的底座和电机之间设有硅胶垫片。

作为优选，所述的控制模块至少包括单片机和PC机，所述的步进电机与单片机相连；所述的LED灯珠（5-4）通过可控恒流源与单片机相连；所述的相机（7）与PC机相连，并且通过外触发I/O口与单片机相连；所述的单片机和PC机之间通过串口连接通信。

有益效果：本发明是一种解决有较规则几何形状的小微型零部件几何尺寸的检测装置。该装置能够配个流水线实现在线实时检测，同时由于该装置结构简单，整体性好，相应整个装置的整体体积较小且轻便机动性能好，使用灵活。所以本发明不仅大大降低了高精度测量工作的难度，提高了效率，而且促进现代工业的自动化水平的提高。

附图说明

图1是本发明装置总的立体示意图。

图2是所示装置底座及相机支架滑道结构示意图。

图3是所示装置旋转光源检测圆盘拆分结构示意图。

图4是本发明所涉及的基于单片机的控制流程图。

1、底座；1-1、滑道；1-2、螺帽螺栓；2、硅胶垫片；3、电机；4、减速器；5、旋转光源检测盘；5-1、载物板；5-2、载物板螺纹；5-3、零件定位槽；5-4、LED灯珠；5-5、检测壳体；5-6、反射板；5-7、导光板；5-8、光扩散板；5-9、壳体螺纹；5-10、壳体内壁；5-11、下面板；5-12、上面板；6、轴承；7、相机；8、相机支架；8-1、相机支撑杆；8-2、相机固定板；9、控制模块。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的实施例，详细说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置，其特征在于本装置包括底座1和可移动相机支架8、安装在底座上的电机3和减速器4组件、通过轴承6和联轴器6与减速器相连的旋转光源检测盘5以及以单片机为核心的控制部分组成。

所诉底座1和相机支架配合，用于固定整个装置，同时如图2所示，通过滑道和相应连接件调节图像获取设备相对于被测对象的横向与纵向距离，以实现在最合适的位置获取被测对象的最佳实时图像数据。

所诉硅胶垫片用于在将电机和减速器组件固定在底座1上时，实现减小整个装置的振动情况，特别是减轻旋转光源检测盘5的振动，这样会很好改善后续图像处理阶段的边缘定位的精度，即提升整个检测装置的检测精度。

所述旋转光源检测盘5通过轴承6和联轴器6安装到减速器上，利用减速器实现检测装置的稳定，在线检测，进而提升检测装置的测量精度。

如图3所示，所述旋转光源检测盘5包括可更换载物板5-1、检测壳体5-5、LED灯珠5-4、导光板5-7、反射板5-6以及光扩散板5-8等部件组成。所诉旋转光源检测盘5的载物板5-1是可跟换的，不同载物板的边上零件定位槽5-3的大小以及凹槽间距都可以是不同的，因此，可以实现对不同种类的小微型轴类零部件进行检测。所述反射板5-6、LED灯珠5-4、导光板5-7和光扩散板5-8共同构成一个均匀的背光光源内嵌于旋转光源检测盘5，为实时在线检测提供稳定亮度可调的光源。

如图4所示，所述的控制模块是由嵌入式单片机为核心的控制器及其外围电路构成。所述由LED灯珠5-4构成的背光单元通过可控恒流源与单片机相连，由单片机控制可控恒流源输出不同电流来调节LED灯珠的亮度；所述步进电机3转速由单片机进行调节，单片机通过控制电机驱动控制器调节步进电机的转速；激光对射传感器为单片机提供启动检测信号；当所诉相机7采用外部触发方式采集图像数据时，单片机可通过外触发I/O口为相机提供触发信号。单片机通过串口与PC机通信，PC机将检测结果反馈给单片机，然后由单片机控制剔除装置对检测对象进行筛选。

Claims (5)

1.一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置，包括一个底座（1），其特征在于：所述的底座（1）上设有一个旋转检测盘（5）和至少一个相机（7），所述的旋转检测盘（5）呈一个竖直圆筒，中心底部通过一个电机（4）驱动旋转，外壁上等距间隔分布有零件定位槽；所述的相机（7）通过一支架（8）定位在底座上，相机（7）镜头朝向旋转检测盘（5）；所述的电机（4）和相机（7）都与一控制模块（9）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置，其特征在于：所述的旋转检测盘（5）包括检测壳体（5-5）和可更换的载物板（5-1），所述的检测壳体（5-5）有上下两个圆台面，且下台面直径大于上台面直径，两台面之间设有LED灯珠（5-4）、导光板（5-7）、反射板（5-6）和光扩散板（5-8），所述的反射板（5-6）贴合检测壳体内壁（5-10）设置，所述的导光板（5-7）设于反射板（5-6）外侧，所述的LED灯珠（5-4）和光扩散板（5-8）设于导光板（5-7）和反射板（5-6）之间；所述的载物板（5-1）为透明材质，呈圆环状，内侧直径与检测壳体（5-5）上台面直径匹配。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置，其特征在于：所述的底座上设有定位滑道，可调节相机（7）与旋转检测盘（5）之间距离。

4.根据权利要求1或2所述的一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置，其特征在于：所述的底座和电机之间设有硅胶垫片（2）。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的小微型轴类部件尺寸在线检测装置，其特征在于：所述的控制模块至少包括单片机和PC机，所述的步进电机与单片机相连；所述的LED灯珠（5-4）通过可控恒流源与单片机相连；所述的相机（7）与PC机相连，并且通过外触发I/O口与单片机相连；所述的单片机和PC机之间通过串口连接通信。