CN107030024A - 基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置 - Google Patents

基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，包括支撑防护单元、环形传输单元、机械手单元、光电成像单元、照明单元及处理与控制单元，支撑防护单元是整个系统的支撑和防护装置，环形传输单元负责对待测零件的进行传输，机械手单元负责对待检测零件进行上、下料，光电成像单元负责对处于检测区域的待检测零件成像，照明单元负责对待检测零件提供补光，处理与控制单元负责对图像数据信息处理及控制。本发明检测装置通用性好，可实现对不同零件的在线检测；自动化程度高，待测零件从生产线上直接被夹持到检测设备上，检测完成后合格产品又回到生产线，不合格产品则被自动剔除。

Description

基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置
技术领域
本发明属于机器视觉检测领域，尤其涉及一种基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，包括支撑防护单元、环形传输单元、机械手单元、光电成像单元及处理与控制单元。
背景技术
随着现代生产技术的提升，越来越多的工业产品生产都是依靠生产线来完成。而对零件产品外观质量的检测，国内的机器视觉产品却跟不上企业生产的要求。面对这种情况，国内企业要么高价进口国外的价格高昂机器视觉检测设备，要么依托国内低廉的人力资源成本，使用人工进行检测。随着国内人力资源成本的提高，依靠人工进行产品外观质量检测，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。此外，对工业零件外观质量的检测还存在很多不能用人眼进行检测的项目，比如零件安装孔的位置度。
随着工业水平的不断发展，最近几年，国内外也出现了很多可以用于检测诸如零件安装孔位置度的检测设备，如三坐标测量仪等。但是这类产品也存在着其固有问题，如这类设备既不能做到在线检测，也不能做到对零件的每件必检。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明解决的技术问题是如何检测流水线上生产零件的外观质量特别是零件的表面是否有裂纹和安装孔位置度是否满足设计使用要求问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，包括支撑防护单元、环形传输单元、机械手单元、光电成像单元、照明单元及处理与控制单元；
所述支撑防护单元，是整个系统的支撑和防护装置，其支撑结构主要是边缘的金属柱子，负责通过机械结构支撑各个功能单元；其下端装有用于方便移动的滚轮，从下往上算第一层平台用于安装机械手单元和处理与控制单元的计算机主机，第二层平台用于安装环形传输单元、光电成像单元和照明单元，正面板左上方开设有用于安装运行环境面板的方形孔，右下方开设有用于安装操作与控制面板的方形孔；
所述环形传输单元，负责对待测零件的传输，安装于支撑防护单元的第二层平面上，主要由安装平台、环形导轨、载物台、皮带传动装置、上下料工位定位装置、检测工位定位装置和驱动电机组成；所述安装平台可实现对整个环形传输单元的支撑；环形导轨的作用是对载物台的运动轨迹作限位；载物台是待检测零件的传输载具；皮带传动装置是环形传输单元的动力输送装置；上下料工位定位装置的作用是对上下料工位位置的载物台进行限位；检测工位定位装置的作用是对检测工位位置的载物台进行限位；驱动电机的作用是驱动皮带传动装置的转动，通过数据线与处理与控制单元单向连接，实现计算机对环形传输单元的控制带动载物台运输待检测零件；
所述机械手单元，其作用是用于对待检测零件进行上、下料，即将待检测的零件从生产流水线上抓取到环形运输单元的载物台上为上料；将检测完的零件从环形运输单元的载物台上抓取到生产流水线上或投入废品区为下料；安装在支撑防护单元的第二层平面上，在环形传输单元旁边。
优选地，所述机械手单元为六轴多关节机械手，最大工作半径可达720mm，手腕部可夹持7kg重量的零部件，自重30kg，位置反复精度为±0.02mm。
所述机械手单元，其基座通过螺钉与支撑防护单元的第二层平面相连接；通过数据线与处理与控制单元实现单向连接，实现计算机对机械手单元的控制；其主要由以下几个部分组成：机械手单元为其基座，其作用是通过螺栓与支撑防护单元的第二层平面相连接，并为机械手大臂提供旋转平台以及数据线和电源线的集中排布；机械手单元为机械手单元的机械手，其作用是实现在最多六自由度下对零件的搬运；机械手单元为电磁铁吸盘，其作用是将待检测钢质零件进行吸附，吸附零件时电磁盘圆心与零件圆心在控制系统的精确控制下使两者的圆心在误差最大为1mm的状况下吸附吻合。并随机械手移动将零件移送到载物台或者下料区。
所述光电成像单元，其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处理与控制单元；主要包括：支撑装置，固定于支撑防护单元的第二层平面上，其作用是对成像镜头进行支撑，并通过安装于支撑装置上端的电机带动支撑装置内的螺杆转动，带动成像镜头做竖直运动；成像镜头，在支撑装置上，其作用是对处于检测区域的待检测零件进行成像；镜头传感器，在支撑装置上，通过数据线与处理与控制单元实现双向连接，其作用是收集成像镜头所生产的图像，然后将其传输给计算机进行计算与处理；
所述照明单元，其作用是对光电成像单元和环形传输单元的载物台上的待检测零件提供补光，通过照明支架安装于支撑单元的第二层上，位于光电成像单元和环形传输单元旁边；
所述处理与控制单元，包括用于存储数据和运行算法程序的计算机，其作用是对图像数据信息采集处理及各个功能单元进行控制；在光电成像单元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处理程序，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到机械手；
优选地，计算机配置如下：
处理器：Intel四核处理器；
运行内存：16G；
硬盘：固态硬盘120G；
散热器：风冷散热；
以及用于做为显示与控制用的触碰显示器。
采用本发明的技术方案取得的有益效果：检测装置通用性好，不需要更换或仅需要更换少量零部件，可实现对不同零件的在线检测；自动化程度高，待测零件从生产线上直接被夹持到检测设备上，检测完成后合格产品又回到生产线，不合格产品则被自动剔除。
附图说明
图1为本发明的三维立体图；
图2为本发明的正面外形示意图；
图3为环形传输单元结构示意图；
图4为机械手单元结构示意图；
图5为零件和电磁吸盘结构示意图；
图6为光电成像模块结构示意图；
图7为碗光源结构；
图8为处理与控制单元控制界面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但不是对本发明的限定。
图1示出了一种基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，包括支撑防护单元1、环形传输单元2、机械手单元3、光电成像单元4、照明单元5、处理与控制单元6。
图2示出了本发明的正面外形示意，其支撑防护单元1，是整个系统的支撑和防护装置，其支撑结构主要是边缘的金属柱子，负责通过机械结构支撑各个功能单元；其下端装有用于方便移动的滚轮，从下往上算第一层平台用于安装机械手单元3和处理与控制单元6的计算机主机，第二层平台用于安装环形传输单元2、光电成像单元4和照明单元5，正面板左上方开设有用于安装运行环境面板的方形孔，右下方开设有用于安装操作与控制面板的方形孔。
图3示出了环形传输单元结构示意，负责对待测零件的传输，安装于支撑防护单元1的第二层平面上，主要由安装平台2-1、环形导轨2-2、载物台2-3、皮带传动装置2-4、上下料工位定位装置2-5、检测工位定位装置2-6和驱动电机2-7组成；所述安装平台2-1可实现对整个环形传输单元的支撑；环形导轨2-2的作用是对载物台2-3的运动轨迹作限位；载物台2-3是待检测零件的传输载具；皮带传动装置2-4是环形传输单元的动力输送装置；上下料工位定位装置2-5的作用是对上下料工位位置的载物台进行限位；检测工位定位装置2-6的作用是对检测工位位置的载物台进行限位；驱动电机2-7的作用是驱动皮带传动装置2-4的转动，通过数据线与处理与控制单元6单向连接，实现计算机对环形传输单元的控制带动载物台运输待检测零件。
图4示出了机械手单元结构示意，用于对待检测零件进行上、下料，即将待检测的零件从生产流水线上抓取到环形运输单元2的载物台2-3上为上料；将检测完的零件从环形运输单元2的载物台2-3上抓取到生产流水线上或投入废品区为下料；安装在支撑防护单元1的第二层平面上，在环形传输单元2旁边。
优选地，所述机械手单元3为六轴多关节机械手，最大工作半径可达720mm，手腕部可夹持7kg重量的零部件，自重30kg，位置反复精度为±0.02mm。
所述机械手单元3的基座3-1通过螺钉与支撑防护单元1的第二层平面相连接；通过数据线与处理与控制单元6实现单向连接，实现计算机对机械手单元的控制；其主要由以下几个部分组成：机械手单元3-1为其基座，其作用是通过螺栓与支撑防护单元1的第二层平面相连接，并为机械手大臂提供旋转平台以及数据线和电源线的集中排布；机械手单元3-2为机械手单元的机械手，其作用是实现在最多六自由度下对零件的搬运；机械手单元3-3为电磁铁吸盘，其作用是将待检测钢质零件进行吸附，吸附零件时电磁盘圆心与零件圆心在控制系统的精确控制下使两者的圆心在误差最大为0.4mm的状况下吸附吻合。并随机械手移动将零件移送到载物台或者下料区。零件和电磁铁吸盘结构示意如图5所示。
图6示出了光电成像模块结构示意，其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处理与控制单元6；主要包括：支撑装置4-1，固定于支撑防护单元1的第二层平面上，其作用是对成像镜头进行支撑，并通过安装于支撑装置上端的电机带动支撑装置内的螺杆转动，带动成像镜头做竖直运动；成像镜头4-2，在支撑装置上，其作用是对处于检测区域的待检测零件进行成像；镜头传感器4-3，在支撑装置上，通过数据线与处理与控制单元6实现双向连接，其作用是收集成像镜头所生产的图像，然后将其传输给计算机进行计算与处理。
图7示出了碗光源结构示意，其属于球面漫反射无影光源，适用于检测表面起伏不平，反光的零部件。优选地，照明单元5选择AFT-RD230型无影光源LED碗形光源。其参数如下：
额定电压：18-22V；
额定功率：15W；
重量：1900g；
大径：D1=240mm；
照明口径：D2=152mm；
安装平面尺寸：D3=100×70mm；
小径：D4=40mm；
图8示出了处理与控制单元控制界面图示意。
本发明检测装置通用性好，不需要更换或仅需要更换少量零部件，可实现对不同零件的在线检测；自动化程度高，待测零件从生产线上直接被夹持到检测设备上，检测完成后合格产品又回到生产线，不合格产品则被自动剔除。
以上结合附图对本发明的实施方式做出了详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，对这些实施方式进行各种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，其特征在于：包括支撑防护单元（1）、环形传输单元（2）、机械手单元（3）、光电成像单元（4）、照明单元（5）及处理与控制单元（6）；
所述支撑防护单元（1）是整个系统的支撑和防护装置，其边缘由金属柱子构成，下端装有滚轮，内部有上下二层平台，从下往上算第一层平台用于安装处理与控制单元的计算机主机和第二层的加强支撑架；第二层平台用于安装环形传输单元2、机械手单元3、光电成像单元4和照明单元6；正面板左上方及右下方均开设有方形孔用于安装运行环境面板及操作与控制面板；
所述环形传输单元（2）安装于支撑防护单元（1）的第二层平面上，主要由安装平台（2-1）、环形导轨（2-2）、载物台（2-3）、皮带传动装置（2-4）、上下料工位定位装置（2-5）、检测工位定位装置（2-6）和驱动电机（2-7）组成，负责对待测零件的进行传输；
所述机械手单元（3）安装在支撑防护单元（1）的第二层平面上，在环形传输单元（2）旁边，负责对待检测零件进行上、下料；
所述光电成像单元（4）安装在支撑防护单元（1）的第二层平面上，主要包括：支撑装置（4-1）、成像镜头（4-2）及镜头传感器（4-3），负责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处理与控制单元（6）；
所述处理与控制单元（6）主要包括用于存储数据和运行算法程序的计算机，负责对图像数据信息采集处理及各个功能单元进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，其特征在于：所述机械手单元（3）为六轴多关节机械手，由基座（3-1）、机械手（3-2）、电磁铁吸盘（3-3）组成。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，其特征在于：所述机械手单元（3）最大工作半径可达720mm，手腕部可夹持7kg重量的零部件，自重30kg，位置反复精度为±0.02mm。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，其特征在于：所述计算机包括如下配置：
处理器：Intel四核处理器；
运行内存：16G；
硬盘：固态硬盘120G；
散热器：风冷散热；
触碰显示器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，其特征在于：还包括照明单元（5），所述照明单元（5）安装于所述支撑单元（1）的第二层上，位于所述光电成像单元（4）和所述环形传输单元（2）上方，负责对所述光电成像单元（4）和所述环形传输单元（2）的所述载物台（2-3）上的待检测零件提供补光。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，其特征在于：所述的照明单元（5）选用的是碗形光源。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的汽车膜片弹簧离合器在线智能检测装置，其特征在于：所述的碗形光源，参数为：
额定电压：18-22V；
额定功率：15W；
重量：1900g；
大径：D1=240mm；
照明口径：D2=152mm；
安装平面尺寸：D3=100×70mm；
小径：D4=40mm。
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