CN106403814A - 视觉图像机及其检测方法 - Google Patents

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Zhejiang Xuanye Precision Manufacturing Co., Ltd.
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Abstract

本发明涉及一种视觉图像机,解决了现有技术的不足,技术方案为:包括控制按钮、检测平台、机体立柱、移动台、伺服传动系统、照明光源、镜头、成像器件、AD转换器和处理器,所述检测平台的上部与机体立柱的下部固定连接,所述检测平台上表面的中部为检测区,所述机体立柱的正面开设有移动轨道,所述移动台配设在所述移动轨道上,所述移动台对准检测区,所述成像器件配设在所述移动台内,所述移动台的下表面固定有镜头和照明光明,所述镜头与所述成像器件连接,成像器件通过AD转换器与处理器连接,所述处理器通过伺服传动系统与移动台传动连接,所述控制按钮安装在视觉图像机表面与处理器电连接,所述处理器通过电脑连接线与所述电脑连接。

Description

视觉图像机及其检测方法
技术领域
本发明涉及了视觉图像机,特别涉及一种视觉图像机及其检测方法。
背景技术
在机械制造过程中,轴类及孔类零件占有很大的比例,传统的测量方法是应用三座标测量机或者大功显微镜(它们无法在线测量)抽检来确定零件加工质量。这不仅费时且日益不能适应产品小批量、高质量制造要求。市场迫切需要在线自动的圆直径与圆度测量设备,以满足产品质量及高生产率需要,进而提高企业产品竞争力。
中国专利申请号:CN201120298076.9,公开日2012年4月18日,公开了一种工件测量治具,包括:本体,其包括二侧壁以及连接该二侧壁的连接板,所述二侧壁上相对设置一对固定孔以及与所述固定孔存在一距离的若干对变换孔,所述若干对变换孔分别对应若干个摆放角度;固定转轴,其插设于所述二固定孔内;变换转轴,其插设于所述相对的变换孔内;摆块,其一端通过所述固定转轴枢接于所述本体的二侧壁上,其另一端放置于所述变换转轴上。相较于现有技术,利用本实用新型的工件测量治具,由于采用变换孔与摆放角度对应的方式,从而使得测量起来摆放时更加简单,且测量精度更加准确。但是看得出来,现有技术实现的手段还是以老的直接测量为主。
而现在,机器视觉系统为欧美等发达国家高的产品质量及制造自动化提供了重要的保证,三十多年来,它获得了工业制造过程如汽车制造、机械制造、电子制造及半导体制造等的广泛应用。由于它是非接触测量技术,尤其适合工业现场实时在线测量与检测。许多行业高精度设备、高速测量与检测系统其核心技术是机器视觉系统。由于发达国家尤其是美国、德国及日本开展该技术应用研究近30年,技术处于垄断地位。我国仅处于初级阶段,与它们有较大差距。目前的视觉测量技术在我国还存在有计算速度慢、测量精度低,识别度差的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术视觉测量技术在我国还存在有计算速度慢、测量精度低,识别度差的问题,提供了一种视觉图像机及其检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种视觉图像机,用于工件检测,与电脑连接,包括控制按钮、检测平台、机体立柱、移动台、伺服传动系统、照明光源、镜头、成像器件、AD转换器和处理器,所述检测平台的上部与机体立柱的下部固定连接,所述检测平台上表面的中部为检测区,所述机体立柱的正面开设有移动轨道,所述移动台配设在所述移动轨道上,所述移动台对准所述的检测区,所述成像器件配设在所述移动台内,所述移动台的下表面固定有镜头和照明光明,所述镜头与所述成像器件连接,成像器件通过AD转换器与处理器连接,所述处理器通过伺服传动系统与移动台传动连接,所述控制按钮安装在视觉图像机表面与处理器电连接,所述处理器通过电脑连接线与所述电脑连接。本发明通过运动系统将被测量工件送入机器视觉测量平台,光源照亮被测量工件进而通过镜头获取高质量圆柱、孔等图像,测量算法进行相应尺寸运算,完成零件孔等直径与圆度自动测量。针对制过程中各类圆柱、孔等零件,自动完成其圆直径与圆度测量。它可直接部署于生产车间,数秒内在线完成这些零件的测量,确保制造过程产品质量及生产效率提高。
作为优选,所述检测区的下部支撑平板为透明板,所述透明板的下方配设有照明灯。本发明这样配设用于将光源合理分配。
作为优选,所述伺服传动系统包括伺服电机、驱动芯片、滑块线规、丝杠、限位开关和光栅尺,所述伺服电机通过驱动芯片与处理器连接,所述丝杠固定在所述机体立柱内,滑块线规配设在丝杠机上,所述滑块线规与所述移动台连接,所述丝杠的上下两端均配设有限位开关,所述光栅尺与所述丝杠平行,所述光栅尺与所述处理器连接。本发明这样设置,可以控制私服电机的运动速度,防止过快运动损坏工件,也保证了私服电机能够保持在合理的工作距离。
作为优选,所述照明光源为低位斜角照明灯,所述照明光源与检测区形成夹角。本发明这样设置,光源与工件的夹角可以形成较好的灰度反馈,提高照明精度。
作为优选,还包括有用于标定的标定尺,所述标定尺为印制有至少六个圆环的水平薄板,所有的圆环均为同心圆。本发明中,水平薄板上配设有同心圆的形式,可以用于对抗镜头本身的曲面带来的误差和畸变,提高测量精度,一般情况下,选用的是九个同心圆。
一种视觉图像机测量方法,适用于如权利要求5所述的视觉图像机,包括以下步骤:
步骤一:视觉图像机启动进行初始化,放置被测工件在检测区上;
步骤二:根据使用者的选择确定是否为新工件,如果为新工件则执行步骤三,若测量的工件与上一个被测工件属于同一型号的工件则执行步骤五;
步骤三:伺服传动系统带动移动台上下运动,在移动台运动过程中采集当前被测工件的图像,将采集到的图像保留灰度值形成灰度图像,读取预设的若干条检测线,将所有检测线与灰度图像进行叠加,计算检测线上的亮点,若在检测线上的亮点数大于预定值则判定当前移动台与检测区的检测距离为合理位置,保持移动台的位置;
步骤四:放置标定尺在被测工件的表面,拍摄标定尺后,由处理器执行标定;
步骤五:照亮被测量工件,采集当前被测工件的图像,将采集到的图像保留灰度值形成灰度图像,读取预设的定位点,由定位点向外辐射检测射线,保留所有检测射线接触到的亮点;
步骤六:将所有亮点选出,根据标定数据和亮点在图像上的像素位置计算被测工件尺寸。
作为优选,在所述步骤四中,拍摄标定尺获取当前标定尺图像中所有圆环之间的像素距离差,每个圆环之间的间距为标定值,确定标定值对照像素距离差进行换算,去除曲面误差和畸变,完成标定。
作为优选,在所述步骤四中,采集到的标定尺图像在所有图像中占比大于80%时,保留当前采集到的图像作为标定使用。
作为优选,在步骤六中将所有亮点选出,根据标定数据和亮点在图像上的像素位置计算被测工件尺寸,若被测工件尺寸与预定值存在偏差,输出错误报告。
作为优选,在所述步骤二中确定当前被测工件的种类,确定被测工件中图像的种类和测试的要求。
本发明的实质性效果是:本发明通过运动系统将被测量工件送入机器视觉测量平台,光源照亮被测量工件进而通过镜头获取高质量圆柱、孔等图像,测量算法进行相应尺寸运算,完成零件孔等直径与圆度自动测量。针对制过程中各类圆柱、孔等零件,自动完成其圆直径与圆度测量。它可直接部署于生产车间,数秒内在线完成这些零件的测量,确保制造过程产品质量及生产效率提高。
附图说明
图1为本发明的一种电路连接示意图;
图2为本发明的一种流程图。
图中:1、处理器,2、驱动芯片,3、伺服电机,4、AD转换器,5、成像器件,6、镜头,7、光栅尺,8、限位开关,9、控制按钮,10、电脑。
具体实施方式
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例:
一种视觉图像机(参见附图1),用于工件检测,与电脑连接,包括控制按钮、检测平台、机体立柱、移动台、伺服传动系统、照明光源、镜头、成像器件、AD转换器和处理器,所述检测平台的上部与机体立柱的下部固定连接,所述检测平台上表面的中部为检测区,所述机体立柱的正面开设有移动轨道,所述移动台配设在所述移动轨道上,所述移动台对准所述的检测区,所述成像器件配设在所述移动台内,所述移动台的下表面固定有镜头和照明光明,所述镜头与所述成像器件连接,成像器件通过AD转换器与处理器连接,所述处理器通过伺服传动系统与移动台传动连接,所述控制按钮安装在视觉图像机表面与处理器电连接,所述处理器通过电脑连接线与所述电脑连接。还包括有用于标定的标定尺,所述标定尺为印制有九个圆环的水平薄板,所有的圆环均为同心圆。所述检测区的下部支撑平板为透明板,所述透明板的下方配设有照明灯。所述伺服传动系统包括伺服电机、驱动芯片、滑块线规、丝杠、限位开关和光栅尺,所述伺服电机通过驱动芯片与处理器连接,所述丝杠固定在所述机体立柱内,滑块线规配设在丝杠机上,所述滑块线规与所述移动台连接,所述丝杠的上下两端均配设有限位开关,所述光栅尺与所述丝杠平行,所述光栅尺与所述处理器连接。所述照明光源为低位斜角照明灯,所述照明光源与检测区形成夹角。
一种视觉图像机测量方法(参见附图2),适用于如上所述的视觉图像机,包括以下步骤:
步骤一:视觉图像机启动进行初始化,放置被测工件在检测区上;
步骤二:根据使用者的选择确定是否为新工件,如果为新工件则执行步骤三,若测量的工件与上一个被测工件属于同一型号的工件则执行步骤五;在所述步骤二中确定当前被测工件的种类,确定被测工件中图像的种类和测试的要求。一般是圆柱形的检测或圆孔的检测。
步骤三:伺服传动系统带动移动台上下运动,在移动台运动过程中采集当前被测工件的图像,将采集到的图像保留灰度值形成灰度图像,读取预设的若干条检测线,将所有检测线与灰度图像进行叠加,计算检测线上的亮点,若在检测线上的亮点数大于预定值则判定当前移动台与检测区的检测距离为合理位置,保持移动台的位置;
步骤四:放置标定尺在被测工件的表面,拍摄标定尺后,由处理器执行标定;在所述步骤四中,拍摄标定尺获取当前标定尺图像中所有圆环之间的像素距离差,每个圆环之间的间距为标定值,确定标定值对照像素距离差进行换算,去除曲面误差和畸变,完成标定。例如每个圆环之间都被标定为10mm,那么圆环对应的中心点位置到第一个圆环之间的所有像素之和对应的距离值为10mm,所有第一圆环到第二圆环之间的像素之和对应的距离值为10mm,即使第一圆环到第二圆环之间的像素之和小于中心点位置到第一个圆环之间的所有像素之和。同时每个像素点的距离可以通过直接除法计算,也可以以递增的形式计算,如果是以递增的形式计算,可以,通过预设比例进行计算。也可以,通过计算第一圆环到第二圆环之间的像素之和与圆环对应的中心点位置到第一个圆环之间的所有像素之和的比值确定。
在所述步骤四中,采集到的标定尺图像在所有图像中占比大于80%时,保留当前采集到的图像作为标定使用。
步骤五:照亮被测量工件,采集当前被测工件的图像,将采集到的图像保留灰度值形成灰度图像,读取预设的定位点,由定位点向外辐射检测射线,保留所有检测射线接触到的亮点;
步骤六:将所有亮点选出,根据标定数据和亮点在图像上的像素位置计算被测工件尺寸。在步骤六中将所有亮点选出,根据标定数据和亮点在图像上的像素位置计算被测工件尺寸,若被测工件尺寸与预定值存在偏差,输出错误报告。
本实施例通过运动系统将被测量工件送入机器视觉测量平台,光源照亮被测量工件进而通过镜头获取高质量圆柱、孔等图像,测量算法进行相应尺寸运算,完成零件孔等直径与圆度自动测量。针对制过程中各类圆柱、孔等零件,自动完成其圆直径与圆度测量。它可直接部署于生产车间,数秒内在线完成这些零件的测量,确保制造过程产品质量及生产效率提高。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种视觉图像机,用于工件检测,与电脑连接,其特征在于:包括控制按钮、检测平台、机体立柱、移动台、伺服传动系统、照明光源、镜头、成像器件、AD转换器和处理器,所述检测平台的上部与机体立柱的下部固定连接,所述检测平台上表面的中部为检测区,所述机体立柱的正面开设有移动轨道,所述移动台配设在所述移动轨道上,所述移动台对准所述的检测区,所述成像器件配设在所述移动台内,所述移动台的下表面固定有镜头和照明光明,所述镜头与所述成像器件连接,成像器件通过AD转换器与处理器连接,所述处理器通过伺服传动系统与移动台传动连接,所述控制按钮安装在视觉图像机表面与处理器电连接,所述处理器通过电脑连接线与所述电脑连接。
2.根据权利要求1所述的视觉图像机,其特征在于:所述检测区的下部支撑平板为透明板,所述透明板的下方配设有照明灯。
3.根据权利要求1所述的视觉图像机,其特征在于:所述伺服传动系统包括伺服电机、驱动芯片、滑块线规、丝杠、限位开关和光栅尺,所述伺服电机通过驱动芯片与处理器连接,所述丝杠固定在所述机体立柱内,滑块线规配设在丝杠机上,所述滑块线规与所述移动台连接,所述丝杠的上下两端均配设有限位开关,所述光栅尺与所述丝杠平行,所述光栅尺与所述处理器连接。
4.根据权利要求1所述的视觉图像机,其特征在于:所述照明光源为低位斜角照明灯,所述照明光源与检测区形成夹角。
5.根据权利要求1所述的视觉图像机,其特征在于:还包括有用于标定的标定尺,所述标定尺为印制有至少六个圆环的水平薄板,所有的圆环均为同心圆。
6.一种视觉图像机检测方法,适用于如权利要求5所述的视觉图像机,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:视觉图像机启动进行初始化,放置被测工件在检测区上;
步骤二:根据使用者的选择确定是否为新工件,如果为新工件则执行步骤三,若测量的工件与上一个被测工件属于同一型号的工件则执行步骤五;
步骤三:伺服传动系统带动移动台上下运动,在移动台运动过程中采集当前被测工件的图像,将采集到的图像保留灰度值形成灰度图像,读取预设的若干条检测线,将所有检测线与灰度图像进行叠加,计算检测线上的亮点,若在检测线上的亮点数大于预定值则判定当前移动台与检测区的检测距离为合理位置,保持移动台的位置;
步骤四:放置标定尺在被测工件的表面,拍摄标定尺后,由处理器执行标定;
步骤五:照亮被测量工件,采集当前被测工件的图像,将采集到的图像保留灰度值形成灰度图像,读取预设的定位点,由定位点向外辐射检测射线,保留所有检测射线接触到的亮点;
步骤六:将所有亮点选出,根据标定数据和亮点在图像上的像素位置计算被测工件尺寸。
7.根据权利要求6所述的视觉图像机检测方法,其特征在于:在所述步骤四中,拍摄标定尺获取当前标定尺图像中所有圆环之间的像素距离差,每个圆环之间的间距为标定值,确定标定值对照像素距离差进行换算,去除曲面误差和畸变,完成标定。
8.根据权利要求6所述的视觉图像机检测方法,其特征在于:在所述步骤四中,采集到的标定尺图像在所有图像中占比大于80%时,保留当前采集到的图像作为标定使用。
9.根据权利要求6所述的视觉图像机检测方法,其特征在于:在步骤六中将所有亮点选出,根据标定数据和亮点在图像上的像素位置计算被测工件尺寸,若被测工件尺寸与预定值存在偏差,输出错误报告。
10.根据权利要求6所述的视觉图像机检测方法,其特征在于:在所述步骤二中确定当前被测工件的种类,确定被测工件中图像的种类和测试的要求。
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