CN106645185A - 一种智能检测工业零件表面质量的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能检测工业零件表面质量的方法及装置，所述装置包括支撑机构、传输单元、镜头转向单元、机械手筛选单元、光电成像模块、计算机和照明单元，镜头转向单元、机械手筛选单元和照明单元分别固接在支撑机构上；光电成像模块固接在镜头转向单元上；计算机分别与传输单元、镜头转向单元、机械手筛选单元、光电成像模块和照明单元电连接，所述方法包括1）选择镜头；2）传送零件；3）发射信号；4）检测零件；5）判断；6）处理。这种装置通用性好、智能化程度高，这种方法的降低了劳动成本，提高了检测效率和检测精度；适用于危险环境中工作，避免人工作业带来的人体伤害。
Description
技术领域
本发明涉及光电检测领域，具体涉及一种智能检测工业零件表面质量的方法及装置。
背景技术
零件的表面质量检测主要指的是检测零件的表面有无划痕、缺陷、损伤、凹坑等，也包括对零件外形尺寸以及安装孔位置的检测。在现代工业自动化生产中，涉及到各种各样的待测零件识别和检测，例如电子元器件质量检测、瓶盖质量检测、工业待测零件表面质量检测等。这些检测的共同特点就是连续大批量生产、对产品外观质量有较高的要求。在国内，通常这样具有高重复性和智能性的工作只能由人工检测来完成，经常一些工厂的现代化流水线后面看到很多检测工人执行这道工序，这样的话不仅给工厂增加巨大的人工成本，而且也并不能保证比较高的检测合格率。机器视觉系统可代替人工检测，实现检测可靠、快速和精确。工业待测零件表面质量智能检测实验平台一般采用CCD图像传感器摄取被检测对象的图像转化为数字信号，再用计算机对图像数字信号进行图像处理，从而得到所需要的各种图像特征值，并由此实现模式识别、缺陷分类等功能。
最近几年，随着工业水平的不断发展，国内外的一些生产企业对在线检测系统的需求日益突出，但是不同的企业所检测的产品不尽相同，对所检测产品的质量要求水平也不一样，针对于不同待测零件的外观质量、形状尺寸等检测要素，会选择不同类型的光源和成像镜头，以及配合拍摄角度、光照角度和强度等，光源会影响缺陷在图像中的明显度、颜色等，甚至很多缺陷只有在特定的环境下才能在图像中显现，控制部分与图像处理系统相配合，需要达到高效、及时在线检测的目的。
应用机器视觉系统能够大幅度降低检测成本，提高产品检测质量，加快检测速度和效率。作为高精度、非接触的检测方式，整个机器视觉检测系统包括机械、光学、控制和图像处理四大模块，属于光机电相结合的高度一体化、专业化产品。
目前，国内一些企业所拥有的检测装置是针对于某一种待测零件表面质量的检测，现有的检测方法需要大量的人员，检测效率低，主动失误较多，检测精度不高；检测人员长时间在强光环境下工作会造成一定的眼部职业病等等。
现有的检测装置通常只能专机专检，局限性比较大、通用性比较差；所用的照明单元、成像镜头无法自动调节，智能化程度比较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种智能检测工业零件表面质量的方法及装置。
这种装置的优点是：可检测的零件尺寸和类型多，通用性好；智能化程度高，待测零件从检测到筛选剔除的过程均可实现自动化，所用的照明单元、成像镜头均可根据反馈信息进行自动调节，能有效地解决多种待测零件在同一平台上进行自动化在线实时检测的问题，从而为企业创造更大的利润。
这种方法的优点是能降低劳动成本，提高检测效率和检测精度；适用于危险环境中工作，避免人工作业带来的人体伤害。
实现本发明目的的技术方案是：
一种智能检测工业零件表面质量的装置，包括
支撑机构，所述支撑机构的作用是通过机械结构支撑各个功能单元；
传输单元，所述传输单元用于对待测零件的传送；
镜头转向单元，所述镜头转向单元的作用是在计算机的控制下旋转，根据待测零件的检测尺寸和检测要求，选择合适的检测位置对应选择镜头；
机械手筛选单元，所述机械手筛选单元的作用是当待测零件检测判定不合格时，将不合格品投入不合格品区，与合格品分离；
光电成像模块，所述光电成像模块的作用是对处于检测区域的待检测零件成像，然后将图像信息采集后传输给计算机；
计算机，所述计算机的作用是设有数据图像信息处理程序，在光电成像模块5将采集到的图像信息传输到计算机后，计算机自动的启动图像对比程序，将采集到的待测零件图像信息与标准合格零件的图像信息进行对比，判定待测零件是否合格，发出相应的控制命令，计算机对各个功能单元实施控制，控制的内容包括：a.传输单元的开停与传输速度、b.镜头转向单元的旋转与停止、c.机械手筛选单元的运动与夹持、d.光电成像模块的成像与图像信息的传输、e.光电成像模块的图像采集与传输、图像信息的比对与判定结果的传输；g.照明单元的控制，计算机可根据检测场地的现场情况，适当选择合适的安装位置；计算机通过数据线与照明单元实现双向连接，以实现对照明单元的控制；
照明单元，所述照明单元的作用是在光电成像模块对待检测零件进行光电成像时对其进行补光，保证成像的质量，照明单元可在计算机的控制下实现竖直方向的移动和沿着光源安装轴的轴向转动，从而达到调节照明光强度和角度，使成像质量最佳；
镜头转向单元、机械手筛选单元和照明单元分别固接在支撑机构上；光电成像模块固接在镜头转向单元上；计算机分别与传输单元、镜头转向单元、机械手筛选单元、光电成像模块和照明单元电连接。
所述支撑机构包括第一支撑架和与之固接的支撑平台。
所述支撑平台为设有U形槽口的平板。
所述传输单元包括第二支撑架和与之固接电动传送装置。
所述第二支撑架上设有导向装置和红外传感器，导向装置可实现对传送带上待测零件传输姿态的调整与导向；红外传感器的作用为每当有一个零件通过探测器时，就发出一个电脉冲信号，通知控制系统即将有一个待检测零件到达检测区域。
所述镜头转向单元包括旋转底盘和与之套接的底座，旋转底盘可以在底座上做圆周转动，底座安装在支撑机构的支撑平台上，可以带动旋转底盘沿传输带的传输方向水平滑动。
所述机械手筛选单元为电动智能机械手，能实现零件的分拣功能。
所述光电成像模块包括成像镜头和镜头传感器，光电成像模块固定于镜头转向单元的旋转底盘上，可根据成像要求在竖直方向上下移动，使成像质量达到最佳效果；光电成像模块通过数据线与计算机实现双向连接，将采集到的待测零件成像的图像信息传输给计算机。
所述成像镜头包括带传感器的双远心成像镜头、变焦成像镜头和线阵CCD成像镜头，双远心成像镜头用于对大镜深，清晰度要求高的待测零件进行成像的；变焦成像镜头用于同时对待测零件整体外观质量和局部细节进行检测，尤其用于滚筒状零件的检测；线阵CCD成像镜头是为了得到极大的视野或极高的精度要求。
一种智能检测工业零件表面质量的方法，包括智能检测工业零件表面质量的装置，所述方法为以下步骤：
1）选择镜头：在计算机中输入待检测零件的待测指标，计算机根据待测零件的尺寸、形状和检测要求，选择合适的镜头；
2）传送零件：将待测零件放置到电动传送装置上，通过导向装置对其传输方向进行导向，使得待测零件在传送到检测区域时正好处于成像镜头的成像区域，保证成像质量；
3）发射信号：在支撑架上有红外传感器，因传送的速度一定，则待测零件通过传感器后到达检测区域的时间就是已知量，每当一个待测零件通过传感器后，传感器都能检测到待测零件的位置，从而实现对待测零件的定位，向计算机发出一个电脉冲信号，成像镜头即打开；
4）检测零件：待测零件传输到成像区域时，通过步骤3）成像镜头刚好打开，CCD镜头采集图像，再将采集到的图像信息传输到计算机中，计算机进行图像分析处理；
5）判断：计算机对待测零件的图像信息进行提取，识别出需要检测的要素，然后与标准要素进行比对，判断待测零件是否为合格零件；
6）处理：当计算机判定待测零件不合格时，计算机向机械手筛选单元发送一个抓取不合格品的信号，在不合格零件传送到机械手筛选单元4的夹持区域时，机械手筛选单元执行夹持命令，从电动传送装置上将不合格零件夹走，投入废品区；当计算机判定待测零件合格时，待测零件继续在电动传送装置上传送至合格品区。
这种装置可检测的零件尺寸和类型多，通用性好；智能化程度高，待测零件从检测到筛选剔除的过程均可实现自动化，所用的照明单元、成像镜头均可根据反馈信息进行自动调节，能有效地解决多种待测零件在同一平台上进行自动化在线实时检测的问题，从而为企业创造更大的利润。
这种方法的降低了劳动成本，提高了检测效率和检测精度；适用于危险环境中工作，避免人工作业带来的人体伤害。
附图说明
图1为实施例方法流程示意图；
图2为实施例装置结构示意图；
图3为实施例装置中传输单元结构示意图；
图4为实施例装置中镜头转向单元结构示意图。
图中，1.支撑机构 2.传输单元 3.镜头转向单元 4.机械手筛选单元 5.光电成像模块 6.计算机 7.照明单元 2-1.第二支撑架 2-2.传送装置 2-3.导向装置 2-4.红外传感器 3-1.旋转底盘 3-2.底座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明对的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
参照图2，一种智能检测工业零件表面质量的装置，包括
支撑机构1，所述支撑机构1的作用是通过机械结构支撑各个功能单元；
传输单元2，所述传输单元2用于对待测零件的传送；
镜头转向单元3，所述镜头转向单元3的作用是在计算机6的控制下旋转，根据待测零件的检测尺寸和检测要求，选择合适的检测位置对应选择镜头；
机械手筛选单元4，所述机械手筛选单元4的作用是当待测零件检测判定不合格时，将不合格品投入不合格品区，与合格品分离；
光电成像模块5，所述光电成像模块5的作用是对处于检测区域的待检测零件成像，然后将图像信息采集后传输给计算机6；
计算机6，所述计算机6的作用是设有数据图像信息处理程序，在光电成像模块5将采集到的图像信息传输到计算机后，计算机自动的启动图像对比程序，将采集到的待测零件图像信息与标准合格零件的图像信息进行对比，判定待测零件是否合格，发出相应的控制命令，计算机6对各个功能单元实施控制，控制的内容包括：a.传输单元2的开停与传输速度、b.镜头转向单元3的旋转与停止、c.机械手筛选单元4的运动与夹持、d.光电成像模块5的成像与图像信息的传输、e.光电成像模块5的图像采集与传输、图像信息的比对与判定结果的传输；g. 照明单元7的控制，计算机6可根据检测场地的现场情况，适当选择合适的安装位置；计算机6通过数据线与照明单元7实现双向连接，以实现对照明单元7的控制；
照明单元7，所述照明单元7的作用是在光电成像模块5对待检测零件进行光电成像时对其进行补光，保证成像的质量，照明单元7可在计算机6的控制下实现竖直方向的移动和沿着光源安装轴的轴向转动，从而达到调节照明光强度和角度，使成像质量最佳；
镜头转向单元3、机械手筛选单元4和照明单元7分别固接在支撑机构1上；光电成像模块5固接在镜头转向单元3上；计算机6分别与传输单元2、镜头转向单元3、机械手筛选单元4、光电成像模块5和照明单元7电连接。
所述支撑机构1包括第一支撑架和与之固接的支撑平台。
所述支撑平台为设有U形槽口的平板。
参照图3，所述传输单元2包括第二支撑架2-1和与之固接电动传送装置2-2。
所述第二支撑架2-1上设有导向装置2-3和红外传感器2-4，导向装置2-3可实现对传送带上待测零件传输姿态的调整与导向；红外传感器2-4的作用为每当有一个零件通过探测器时，就发出一个电脉冲信号，通知控制系统即将有一个待检测零件到达检测区域。
参照图4，所述镜头转向单元3包括旋转底盘3-1和与之套接的底座3-2，旋转底盘3-1可以在底座3-2上做圆周转动，底座3-2安装在支撑机构1的支撑平台上，可以带动旋转底盘3-1沿传输带的传输方向水平滑动。
所述机械手筛选单元4为电动智能机械手，能实现零件的分拣功能。
所述光电成像模块5包括成像镜头和镜头传感器，光电成像模块5固定于镜头转向单元3的旋转底盘3-2上，可根据成像要求在竖直方向上下移动，使成像质量达到最佳效果；光电成像模块5通过数据线与计算机6实现双向连接，将采集到的待测零件成像的图像信息传输给计算机6。
所述成像镜头包括带传感器的双远心成像镜头、变焦成像镜头和线阵CCD成像镜头，双远心成像镜头用于对大镜深，清晰度要求高的待测零件进行成像的；变焦成像镜头用于同时对待测零件整体外观质量和局部细节进行检测，尤其用于滚筒状零件的检测；线阵CCD成像镜头是为了得到极大的视野或极高的精度要求。
本例带传感器的双远心成像镜头为BT-23144型，镜头传感器：MV-EM500型CMOS传感器；变焦镜头镜头型号为HM2812MP3IR，镜头传感器为MV-500UCUM；线阵CCD成像镜头型号为C125-2522-6M，镜头传感器为MV-500UCUM。
参照图1，一种智能检测工业零件表面质量的方法，包括智能检测工业零件表面质量的装置，所述方法为以下步骤：
1）选择镜头：在计算机6中输入待检测零件的待测指标，计算机根据待测零件的尺寸、形状和检测要求，选择合适的镜头；
2）传送零件：将待测零件放置到电动传送装置2-2上，通过导向装置2-3对其传输方向进行导向，使得待测零件在传送到检测区域时正好处于成像镜头的成像区域，保证成像质量；
3）发射信号：在支撑架2-1上有红外传感器，因传送的速度一定，则待测零件通过传感器后到达检测区域的时间就是已知量，每当一个待测零件通过传感器后，传感器都能检测到待测零件的位置，从而实现对待测零件的定位，向计算机发出一个电脉冲信号，成像镜头即打开；
4）检测零件：待测零件传输到成像区域时，通过步骤3）成像镜头刚好打开，CCD镜头采集图像，再将采集到的图像信息传输到计算,6中，计算机6进行图像分析处理；
5）判断：计算机6对待测零件的图像信息进行提取，识别出需要检测的要素，然后与标准要素进行比对，判断待测零件是否为合格零件；
6）处理：当计算机6判定待测零件不合格时，计算机6向机械手筛选单元4发送一个抓取不合格品的信号，在不合格零件传送到机械手筛选单元4的夹持区域时，机械手筛选单元4执行夹持命令，从电动传送装置2-2上将不合格零件夹走，投入废品区；当计算机6判定待测零件合格时，待测零件继续在电动传送装置2-2上传送至合格品区。
Claims (10)
1.一种智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，包括
支撑机构，所述支撑机构的作用是通过机械结构支撑各个功能单元；
传输单元，所述传输单元用于对待测零件的传送；
镜头转向单元，所述镜头转向单元的作用是在计算机的控制下旋转，根据待测零件的检测尺寸和检测要求，选择合适的检测位置对应选择镜头；
机械手筛选单元，所述机械手筛选单元的作用是当待测零件检测判定不合格时，将不合格品投入不合格品区，与合格品分离；
光电成像模块，所述光电成像模块的作用是对处于检测区域的待检测零件成像，然后将图像信息采集后传输给计算机；
计算机，所述计算机的作用是设有数据图像信息处理程序，在光电成像模块将采集到的图像信息传输到计算机后，计算机自动的启动图像对比程序，将采集到的待测零件图像信息与标准合格零件的图像信息进行对比，判定待测零件是否合格，发出相应的控制命令；
照明单元，所述照明单元的作用是在光电成像模块对待检测零件进行光电成像时对其进行补光，保证成像的质量；
镜头转向单元、机械手筛选单元和照明单元分别固接在支撑机构上；光电成像模块固接在镜头转向单元上；计算机分别与传输单元、镜头转向单元、机械手筛选单元、光电成像模块和照明单元电连接。
2.根据权利要求1所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述支撑机构包括第一支撑架和与之固接的支撑平台。
3.根据权利要求2所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述支撑平台为设有U形槽口的平板。
4.根据权利要求1所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述传输单元包括第二支撑架和与之固接电动传送装置。
5.根据权利要求4所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述第二支撑架上设有导向装置和红外传感器。
6.根据权利要求1所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述镜头转向单元包括旋转底盘和与之套接的底座，旋转底盘可以在底座上做圆周转动。
7.根据权利要求1所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述机械手筛选单元为电动智能机械手，能实现零件的分拣功能。
8. 根据权利要求1所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述光电成像模块包括成像镜头和镜头传感器。
9.根据权利要求8所述的智能检测工业零件表面质量的装置，其特征是，所述
成像镜头包括带传感器的双远心成像镜头、变焦成像镜头和线阵CCD成像镜头。
10.一种智能检测工业零件表面质量的方法，其特征是，包括智能检测工业零件表面质量的装置，所述方法为以下步骤：
1）选择镜头：在计算机中输入待检测零件的待测指标，计算机根据待测零件的尺寸、形状和检测要求，选择合适的镜头；
2）传送零件：将待测零件放置到电动传送装置上，通过导向装置对其传输方向进行导向，使得待测零件在传送到检测区域时正好处于成像镜头的成像区域，保证成像质量；
3）发射信号：在支撑架上有红外传感器，因传送的速度一定，则待测零件通过传感器后到达检测区域的时间就是已知量，每当一个待测零件通过传感器后，传感器都能检测到待测零件的位置，从而实现对待测零件的定位，向计算机发出一个电脉冲信号，成像镜头即打开；
4）检测零件：待测零件传输到成像区域时，通过步骤3）成像镜头刚好打开，CCD镜头采集图像，再将采集到的图像信息传输到计算机中，计算机进行图像分析处理；
5）判断：计算机对待测零件的图像信息进行提取，识别出需要检测的要素，然后与标准要素进行比对，判断待测零件是否为合格零件；
6）处理：当计算机判定待测零件不合格时，计算机向机械手筛选单元发送一个抓取不合格品的信号，在不合格零件传送到机械手筛选单元的夹持区域时，机械手筛选单元执行夹持命令，从电动传送装置上将不合格零件夹走，投入废品区；当计算机判定待测零件合格时，待测零件继续在电动传送装置上传送至合格品区。
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