CN107167072A - 一种用于led灯丝点焊校正的视觉检测系统及检测方法 - Google Patents

一种用于led灯丝点焊校正的视觉检测系统及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测系统及检测方法，该视觉检测系统包括：PLC控制器、图像采集卡、两个位置传感器、校正机械手、分拣机械手、两个LED光源、两个光学镜头、两台CCD相机。CCD相机与LED光源、光学镜头共同组成视觉采集系统，对焊接过程与分拣过程的产品进行图像采集，采集到的图像数据将会在图像采集卡中进行处理。位置传感器分别安装在LED灯丝点焊处与分拣处，负责采集LED灯丝的位置信息并传送给PLC控制器。PLC控制器与图像采集卡通过RS232总线进行连接，获取来自图像采集卡处理的结果后控制校正机械手与分拣机械手进行相应的操作，从而完成LED灯丝的精准焊接与快速分拣。

Description

一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及智能控制技术领域，具体涉及一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测系统及检测方法。
背景技术
进入21世纪，能源消耗、资源短缺和环境恶化等问题席卷全球，成为影响世界经济和社会发展的主要矛盾。LED灯具替换传统照明灯是节能环保的必然趋势，因此近年来LED灯具需求量越来越大。LED灯丝是LED灯具的核心部件，目前国内LED灯丝的生产制作主要以人工为主，效率低，质量良莠不齐，产能无法得到提升，由此造成LED灯具成本高。
LED灯丝的生产最关键的两个环节就是点焊与不良品的筛选。由于LED灯丝非常细，且容易变形，点焊过程中对焊接的位置和灯丝的形状要求十分严格。虽然目前国内焊接机器人发展迅猛，但是对于这种精密焊接的机器人十分少见，而国外此类机器人价格昂贵，大大增加了生产成本，因此目前国内普遍采用人工焊接的方式。人工焊接过程中很难保证灯丝不发生位移和形变，这样很难确保灯丝的质量，生产效率也十分低下。焊接之后的灯丝一定要进行检测，目前都是采用人工检测的方式，检测结果受到工人的工作状态的影响，也会存在一些人为误判的情况，检测效率也不高。因此目前LED灯丝的生产技术在量和质的方面均满足不了市场的需求。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有以人工操作为主的LED灯丝生产方式效率低下、产品精度不高、质量不稳定等问题，提供一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测系统，该检测系统既能在LED灯丝点焊过程中进行灯丝位置的自动校正功能，提高焊接精度，又能在不良品分拣过程中实现高速视觉检测功能，提高不良品的分拣速度与准确度。
本发明的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测系统的检测方法，该方法能达到提高产品质量和生产效率的目的。
本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，所述视觉检测系统包括：PLC控制器、图像采集卡、第一位置传感器、第二位置传感器、校正机械手、分拣机械手、第一LED光源、第二LED光源、第一光学镜头、第二光学镜头、第一CCD相机、第二CCD相机；
所述图像采集卡、所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述校正机械手、所述分拣机械手与所述PLC控制器相连；
所述第一位置传感器和所述第二传感器分别安装在LED灯丝点焊处与分拣处，用于采集LED灯丝的位置信息并传送给所述PLC控制器；
所述第一CCD相机、所述第二CCD相机、所述第一LED光源、所述第二LED光源与所述图像采集卡相连，所述图像采集卡控制所述第一LED光源与所述第二LED光源的开关从而配合CCD相机的采集工作，所述第一CCD相机采集LED灯丝焊接过程中的图像数据并将其传送给所述图像采集卡，所述第二CCD相机采集焊接之后的LED灯丝图像数据将其传送给所述图像采集卡；
所述PLC控制器与所述图像采集卡获取来自所述图像采集卡处理的结果后控制所述校正机械手与所述分拣机械手进行相应的操作，所述校正机械手用于校正被检测物体的位姿，所述分拣机械手用于分拣焊接之后的次品。
进一步地，所述PLC控制器与所述图像采集卡通过RS232总线进行连接。
进一步地，所述视觉检测系统还包括：第一光学镜头、第二光学镜头，所述第一光学镜头、所述第二光学镜头分别安装在所述第一CCD相机、所述第二CCD相机的前端。
进一步地，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器向所述PLC控制器发送被检测物体到位脉冲信号。
进一步地，所述校正机械手采用六轴关节机器人，机械手末端装有精密夹具，可以快速稳定夹住LED灯丝。
进一步地，所述分拣机械手采用五轴关节机器人，根据所述PLC控制器发送的命令将不合格LED灯丝分拣出去。
本发明的另一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种用于LED灯丝点焊的视觉检测方法，所述视觉检测方法包括：
步骤S1、第一位置传感器当检测到采集对象1达到指定焊接位置时向PLC控制器发送“探测到被检测物体”的脉冲信号；
步骤S2、PLC控制器经过运算后向图像采集卡发送触发信号，图像采集卡检测到触发信号后会向第一CCD相机发出采集图像命令，第一CCD相机采集LED灯丝焊接过程中的图像数据并将其传送给图像采集卡；
步骤S3、图像采集卡将图像信号经过处理之后得到位置偏差信号传递给PLC控制器，PLC控制器将位置偏差信号处理之后给校正机械手发送校正信号；
步骤S4、校正机械手根据PLC控制器的命令调整灯丝的位置和角度；
步骤S5、采集对象1进行校正之后继续进入图像采集环节，直到采集对象1的位置偏差值在允许的范围内，将采集对象1转移到不良品分拣工位，此时称其为采集对象2；
步骤S6、第二位置传感器当检测到采集对象2达到指定分拣位置时向PLC控制器发送“探测到被检测物体”的脉冲信号；
步骤S7、PLC控制器经过运算后向图像采集卡发送触发信号，图像采集卡检测到触发信号后会向第二CCD相机发出采集图像命令，第二CCD相机采集LED灯丝焊接过程中的图像数据并将其传送给图像采集卡；
步骤S8、图像采集卡将图像信号经过处理之后将采集对象2是否合格的信号反馈给PLC控制器，当PLC控制器接收到采集对象2不合格的信号时将向分拣机械手发出命令；
步骤S9、分拣机械手根据PLC控制器的命令对不良品进行分拣。
进一步地，所述视觉检测方法包括：
所述图像采集卡检测到触发信号后会向第一CCD相机发出采集图像命令的同时，控制第一LED光源的打开。
进一步地，所述图像采集卡检测到触发信号后会向第二CCD相机发出采集图像命令的同时，控制第二LED光源的打开。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
本发明提供的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，既能在LED灯丝点焊过程中进行灯丝位置的自动校正功能，提高焊接精度，又能在不良品分拣过程中实现高速视觉检测功能，提高不良品的分拣速度与准确度。
附图说明
图1是本发明中公开的一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测系统的结构框图；
图2是本发明中公开的一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，包括：PLC控制器、图像采集卡、第一位置传感器、第二位置传感器、校正机械手、分拣机械手、第一LED光源、第二LED光源、第一光学镜头、第二光学镜头、第一CCD相机、第二CCD相机。所述第一CCD相机、所述第二CCD相机、所述第一光学镜头、所述第二光学镜头、所述第一LED光源、所述第二LED光源共同组成视觉采集系统，对焊接过程与分拣过程的产品进行图像采集。
所述图像采集卡与所述第一LED光源与所述第二LED光源、所述第一CCD相机与所述第二CCD相机直接相连，所述图像采集卡控制所述第一LED光源与所述第二LED光源的开关从而配合CCD相机的采集工作，采集到的图像数据将会在图像采集卡中进行处理。所述第一位置传感器和所述第二传感器分别安装在LED灯丝点焊处与分拣处，与所述PLC控制器直接相连，负责采集LED灯丝的位置信息并传送给所述PLC控制器。其中，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器向所述PLC控制器发送被检测物体到位脉冲信号
所述PLC控制器与所述图像采集卡通过RS232总线进行连接，获取来自所述图像采集卡处理的结果后控制校正机械手与分拣机械手进行相应的操作，从而完成LED灯丝的精准焊接与快速分拣。
所述校正机械手用于校正被检测物体的位姿，所述分拣机械手用于分拣焊接之后的次品。
其中，所述校正机械手采用六轴关节机器人，机械手末端装有精密夹具，可以快速稳定夹住LED灯丝。
所述分拣机械手采用五轴关节机器人，与PLC控制器实时通信，根据PLC发送的命令将不合格LED灯丝分拣出去。
所述第一光学镜头和所述第二光学镜头分别按照在所述第一CCD相机和所述第二CCD相机的前端。所述第一CCD相机采集LED灯丝焊接过程中的图像数据并将其传送给所述图像采集卡。所述第二CCD相机采集焊接之后的LED灯丝图像数据将其传送给所述图像采集卡。
所述图像采集卡能实时接收来自CCD相机采集到的图像数据，并采用模板匹配算法进行图像处理，将处理之后的结果发送到PLC控制器。
实施例二
如图2所示，一种用于LED灯丝点焊校正的视觉检测方法，具体工作流程如下：当采集对象1达到指定焊接位置时，第一位置传感器会向PLC控制器发送“探测到被检测物体”的脉冲信号，PLC控制器经过运算后向图像采集卡发送触发信号，图像采集卡检测到此信号后会立即向第一CCD相机发出采集图像命令，并同时控制第一LED光源的打开。第一CCD相机把采集到的图像信号传回给图像采集卡，图像采集卡将图像信号经过处理之后得到位置偏差信号传递给PLC控制器，PLC控制器将位置偏差信号处理之后给校正机械手发送校正信号，采集对象进行校正之后继续进入图像采集环节，直到采集对象1的位置偏差值在允许的范围内，将采集对象1转移到不良品分拣工位，此时称其为采集对象2。第二位置传感器接收到采集对象2的信号后向PLC控制器发送“探测到被检测物体”的脉冲信号，PLC控制器经过运算后向图像采集卡发送触发信号，图像采集卡检测到此信号后会立即向第二CCD相机发出采集图像命令，并同时控制第二LED光源的打开。第二CCD相机把采集到的图像信号传回给图像采集卡，图像采集卡将图像信号经过处理之后将采集对象2是否合格的信号反馈给PLC控制器，当PLC控制器接收到采集对象2不合格的信号时将向分拣机械手发出命令，将不合格品分拣出去。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，其特征在于，所述视觉检测系统包括：PLC控制器、图像采集卡、第一位置传感器、第二位置传感器、校正机械手、分拣机械手、第一LED光源、第二LED光源、第一CCD相机、第二CCD相机，
所述图像采集卡、所述第一位置传感器、所述第二位置传感器、所述校正机械手、所述分拣机械手与所述PLC控制器相连；
所述第一位置传感器和所述第二传感器分别安装在LED灯丝点焊处与分拣处，用于采集LED灯丝的位置信息并传送给所述PLC控制器；
所述第一CCD相机、所述第二CCD相机、所述第一LED光源、所述第二LED光源与所述图像采集卡相连，所述图像采集卡控制所述第一LED光源与所述第二LED光源的开关从而配合CCD相机的采集工作，所述第一CCD相机采集LED灯丝焊接过程中的图像数据并将其传送给所述图像采集卡，所述第二CCD相机采集焊接之后的LED灯丝图像数据将其传送给所述图像采集卡；
所述PLC控制器与所述图像采集卡获取来自所述图像采集卡处理的结果后控制所述校正机械手与所述分拣机械手进行相应的操作，所述校正机械手用于校正被检测物体的位姿，所述分拣机械手用于分拣焊接之后的次品。
2.根据权利要求1所述的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，其特征在于，所述PLC控制器与所述图像采集卡通过RS232总线进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，其特征在于，所述视觉检测系统还包括：第一光学镜头、第二光学镜头，所述第一光学镜头、所述第二光学镜头分别安装在所述第一CCD相机、所述第二CCD相机的前端。
4.根据权利要求1所述的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，其特征在于，所述第一位置传感器和所述第二位置传感器向所述PLC控制器发送被检测物体到位脉冲信号。
5.根据权利要求1所述的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，其特征在于，所述校正机械手采用六轴关节机器人，根据所述PLC控制器发送的命令调整灯丝的位置和角度。
6.根据权利要求1所述的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测系统，其特征在于，所述分拣机械手采用五轴关节机器人，根据所述PLC控制器发送的命令将不合格LED灯丝分拣出去。
7.一种用于LED灯丝点焊的视觉检测方法，其特征在于，所述视觉检测方法包括：
步骤S1、第一位置传感器当检测到采集对象1达到指定焊接位置时向PLC控制器发送“探测到被检测物体”的脉冲信号；
步骤S2、PLC控制器经过运算后向图像采集卡发送触发信号，图像采集卡检测到触发信号后会向第一CCD相机发出采集图像命令，第一CCD相机采集LED灯丝焊接过程中的图像数据并将其传送给图像采集卡；
步骤S3、图像采集卡将图像信号经过处理之后得到位置偏差信号传递给PLC控制器，PLC控制器将位置偏差信号处理之后给校正机械手发送校正信号；
步骤S4、校正机械手根据PLC控制器的命令调整灯丝的位置和角度；
步骤S5、采集对象1进行校正之后继续进入图像采集环节，直到采集对象1的位置偏差值在允许的范围内，将采集对象1转移到不良品分拣工位，此时称其为采集对象2；
步骤S6、第二位置传感器当检测到采集对象2达到指定分拣位置时向PLC控制器发送“探测到被检测物体”的脉冲信号；
步骤S7、PLC控制器经过运算后向图像采集卡发送触发信号，图像采集卡检测到触发信号后会向第二CCD相机发出采集图像命令，第二CCD相机采集LED灯丝焊接过程中的图像数据并将其传送给图像采集卡；
步骤S8、图像采集卡将图像信号经过处理之后将采集对象2是否合格的信号反馈给PLC控制器，当PLC控制器接收到采集对象2不合格的信号时将向分拣机械手发出命令；
步骤S9、分拣机械手根据PLC控制器的命令对不良品进行分拣。
8.根据权利要求7所述的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测方法，其特征在于，所述视觉检测方法包括：
所述图像采集卡检测到触发信号后会向第一CCD相机发出采集图像命令的同时，控制第一LED光源的打开。
9.根据权利要求7所述的一种用于LED灯丝点焊的视觉检测方法，其特征在于，所述视觉检测方法包括：
所述图像采集卡检测到触发信号后会向第二CCD相机发出采集图像命令的同时，控制第二LED光源的打开。
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