CN108269255B - 一种基于机器视觉的电连接器检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的电连接器检测装置及方法，检测平台，其上设置有若干用于放置电连接器的检测工位；三轴移动机构，其设置在检测平台外周；双目相机，其转动设置在三轴移动机构的活动端上，双目相机用于对放置在检测工位上的电连接器进行拍摄成像，双目相机的输出端连接一信号处理机构，信号处理机构根据双目相机的拍摄图像识别出电连接器上针脚和插孔的特征，并将针脚和插孔特征与设定的标准模板特征比对，得出比对结果；其中，双目相机由左相机和右相机构成，左相机和右相机的型号一致，左、右相机平行对齐放置，左、右相机分别对同一个电连接器上的针脚进行成像，用以判断针脚是否发生凸针或缩针。本发明大大提高检测效率。

Description

一种基于机器视觉的电连接器检测方法

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于机器视觉的电连接器检测方法。

背景技术

航空电连接器作为各航空子系统之间重要的信号传输与控制元件，分布在航空系统的各个部位。在航空系统的运行过程中，各个环节之间的连接是否可靠，直接影响整个系统运行的稳定性，一旦其中一个或者几个连接器发生工作异常，就会造成不可估量的损失。在航空电连接器的插接工作中，若出现针脚缺失、收缩、凸出、歪针以及插孔堵塞，则会造成插接阻力增大，插接失败以及针脚、插孔受损，严重时会直接导致航空子系统的连接故障，整个系统无法工作。因此，航空电连接器针脚异常状态检测具有十分重要的意义。

航空电连接器检测分针脚检测和插孔检测。现有的航空电连接器针脚检测方法中，常用的是人工检测和单目视觉检测。人工检测弊端很多，其一，检测人员对针脚缺失和歪斜较为敏感，但出现缩针和凸针时，人工通常不能较好的检测；其二：人工检测精度和稳定性不能保证；其三：检测人员易疲劳，不能长时间工作。单目视觉检测的方法是通过拍摄一幅图像，分析图像中针脚的排布，计算得出针脚状态是否有异常，其不能直接获得针脚位置的深度数据，无法完成高精度的缩针和凸针检测。而现有的航空电连接器的插孔堵塞检测方法中，人工检测目前仍是主要检测方式，其存在人员易疲劳，不能长时间稳定高效率工作的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于机器视觉的电连接器检测装置及方法，涉及的航空电连接器自动检测装置采用双相机配合环形光的硬件搭配方式，旨在解决航空电连接器相关设备生产与装配过程中连接器针脚、插孔的质量检测问题，其中采用双目视觉原理解决了针脚的缺失、收缩、凸出以及歪斜检测问题，使用单目相机拍摄图像进行分析，解决了插孔堵塞检测问题。

本发明采用双相机配合环形光补光的硬件搭配方式，使用双相机进行航空电连接器针脚的缺失、收缩、凸出以及歪针检测，使用其中一个相机进行航空电连接器插孔堵塞检测。这些信息可以在航空电连接器相关设备的生产装配过程中提供重要的反馈指导作用，同时可以直观的进行显示、存储并在发生异常时进行声光报警。由于机器视觉非接触测量的特性，测量精度高，重复性好，可以长时间稳定工作的同时，不直接与连接器接触，避免了在测量过程中对连接器造成损坏。一组相机同时完成连接器两个组件的检测，无需中间更换硬件，降低系统复杂性的同时，提升了系统工作效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于机器视觉的电连接器检测装置，包括：

检测平台，其上设置有若干用于放置电连接器的检测工位；

三轴移动机构，其设置在所述检测平台外周；

双目相机，其转动设置在所述三轴移动机构的活动端上，所述双目相机用于对放置在所述检测工位上的电连接器进行拍摄成像，所述双目相机的输出端连接一信号处理机构，所述信号处理机构根据所述双目相机的拍摄图像识别出电连接器上针脚和插孔的特征，并将针脚和插孔特征与设定的标准模板特征比对，得出比对结果；

其中，所述双目相机由左相机和右相机构成，左相机和右相机的型号一致，左、右相机平行对齐放置，所述左、右相机分别对同一个电连接器上的针脚进行成像，用以判断所述针脚是否发生凸针或缩针。

优选的，所述检测平台底部通过一旋转平台安装在一移动导轨上，所述双目相机平行设置在一支架上，所述双目相机镜头前侧的所述支架上设置有一环形光源，所述环形光源与相机镜头平行设置，所述支架通过一转动机构安装在所述三轴移动机构的活动端上。

一种基于机器视觉的电连接器检测方法，包括以下步骤：

步骤一、对双目相机进行标定，获取每个相机内参以及双目相机的相对位置关系；

步骤二、采集一标准公电连接器的图像，记为第一模板图像，从该图像中识别出针脚所在区域，记为第一模板区域，提取第一模板区域的区域参数和针脚参数，区域参数包括区域面积和该区域的最小外界矩形长、宽参数；针脚参数包括所有针脚中心在图像中的位置数据以及针脚数量；

步骤三、采集待检测公电连接器的图像，记为第一待检图像，从该图像中识别出针脚所在区域，记为第一待检区域，提取第一待检区域的区域参数，并与第一模板区域的区域参数进行比较，以此判断第一待检区域与第一模板区域是否匹配，如果匹配则进行下一步，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测；

步骤四、提取第一待检区域的针脚参数，并与第一模板区域的针脚参数进行比较，当针脚位置和数量一致时，再进行歪针和第一次缩针判别，如果符合判别条件则进行下一步骤；如果不符合判别条件或针脚位置或针脚数量不一致，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测；

步骤五、通过双目相机对同一个待检测公电连接器分别进行成像，并对该待检测公电连接器的针脚进行凸针和第二次缩针判别，如果符合判别条件，则该待检测公电连接器检测合格，并对下一个待检测公电连接器进行检测，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测。

优选的，所述步骤二、步骤三和步骤五中，根据相机的标定参数，对相机每次拍摄的图像进行畸变校正，所述步骤五中，对双目相机拍摄的两个图像进行极线校正。

优选的，所述步骤二中，在针脚底部的公电连接器上涂覆有标识颜色，利用图像HSV空间的颜色信息，通过对各颜色取值通道设置阈值，提取符合要求的二值图像，以快速从图像中识别出标识颜色所在区域，并对其进行外轮廓分析，提取出针脚所在区域，并记录该区域的面积和最小外界矩形的长、宽参数。

优选的，所述步骤二中，根据针脚区域的位置在原图中设置兴趣区域，通过对各颜色取值通道设置阈值，将兴趣区域图像转换成二值图像，并对其进行外轮廓分析，提取针脚中心位置，并记录所有针脚中心在图像中的位置数据以及针脚数量。

优选的，所述步骤三中，当第一待检区域面积与第一模板区域面积之间的差值绝对量小于第一阈值、且第一待检区域最小外接矩形的长与第一模板区域最小外接矩形的长之间的差值绝对量小于第二阈值、且第一待检区域最小外接矩形的宽与第一模板区域最小外接矩形的宽之间的差值绝对量小于第三阈值时，则判断出第一待检区域与第一模板区域匹配，其中，第一阈值、第二阈值和第三阈值为设定值。

优选的，步骤四中，在一定的角度偏转范围内、以一定的角度偏转步长调整第一待检图像和第一模板图像之间的旋转角度，在各个偏转角度下求取第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚之间的距离均值，求取距离均值最小时对应的偏转角度，由此经该偏转角度偏转后求取第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚距离与上述最小距离均值之间差值的方差，当该方差大于设定的阈值时，则判断出该公电连接器的针脚发生歪针或缩针。

优选的，所述步骤五中，双目相机中的两个相机分别对同一个待检测公电连接器进行成像，并提取出的两幅第一待检图像中针脚的坐标位置，根据视差原理得出每个第一待检图像中针脚中心到所在相机光心的垂直距离，再由小孔成像原理，得出以左相机光心为原点的三维笛卡尔坐标系下针脚中心的三维坐标，并求取所有感兴趣针脚在三维笛卡尔坐标系下的三维坐标，并对这些坐标进行平面最小二乘拟合，通过设置阈值判断这些针脚是否共面，进而判断是否有缩针或凸针现象。

优选的，还包括对母电连接器进行插孔堵塞检测，包括以下步骤：

步骤A、采集一标准母电连接器的图像，记为第二模板图像，从该图像中识别出插孔所在区域，记为第二模板区域，提取第二模板区域的区域参数和插孔参数，区域参数包括区域面积和该区域的最小外界矩形长、宽参数；插孔参数包括所有插孔中心在图像中的位置数据以及插孔数量；

步骤B、采集待检测母电连接器的图像，记为第二待检图像，从该图像中识别出插孔所在区域，记为第二待检区域，提取第二待检区域的区域参数，并与第二模板区域的区域参数进行比较，以此判断第二待检区域与第二模板区域是否匹配，如果匹配则进行下一步，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测母电连接器进行检测；

步骤C、提取第二待检区域的插孔参数，并与第二模板区域的插孔参数进行比较，当插孔位置和数量一致时，进行插孔堵塞检测，进入下一步骤；如果插孔位置或数量不一致，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测母电连接器进行检测；

步骤D、从插孔区域中分别提取出金属连接器和异物所在的区域，并计算出二者的面积，当异物面积与金属连接器面积大于设定的阈值时，则判断出该插孔发生堵塞，如果符合判别条件，则该待检测母电连接器检测合格，并对下一个待检测母电连接器进行检测，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测。

本发明至少包括以下有益效果：

1、相对于传统的人工检测系统，本发明结构简单，一套相机多种用途，可以长时间、稳定的工作，并能保证检测精度的同时，有效减少了相关人员在换型与维护上的时间，而机器视觉非接触检测的特性，又避免了人工检测时，因人员接触电连接器而造成的二次破坏；

2、相对于已有的单目视觉连接器针脚检测系统，本发明的基于双目视觉原理，使针脚测量引入了深度的概念，使能够对缩针和凸针进行有效检测；

3、本发明涉及的软件系统可以保存检测结果，实现数据可追溯，可查询，使能有效的对生产过程进行管控，大大提高生产效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明自动检测装置的结构示意图；

图2为双目相机的安装结构示意图；

图3为视差原理示意图；

图4为系统坐标示意图；

图5为检测流程示意图；

图6为针脚排布示意图；

其中，1为设备外框架，2为入料电机，3为移动导轨，4为旋转平台，5为检测平台，6为电连接器，7、8、9分别对应三轴移动平台X、Y、Z方向的移动电机，10为声光报警装置，11为系统坐标方向标识，12为信号处理机构，13为左相机，14为右相机，15为环形光源，16为转动机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明电提供了一种基于机器视觉的电连接器检测装置，如图1-2所示，包括：检测平台5、三轴移动机构、双目相机和信号处理机构12。

检测平台5上设置有若干用于放置电连接器6的检测工位，本发明中的电连接器6是航空电连接器，包括公电连接器和母电连接器，各种型号的电连接器放置在检测工位上等待逐个检测。

具体的，所述检测平台5底部通过一旋转平台4安装在一移动导轨3上，移动导轨3安装在一设备外框架1上，旋转平台4底部设置有一入料电机3，由入料电机3带动旋转平台4移动在移动导轨3上，从而改变检测平台5的位置，通过旋转旋转平台4来改变检测平台5的转动角度。

三轴移动机构设置在所述检测平台5外周，具体安装在设备外框架1侧壁上，三轴移动机构包括由移动电机7驱动的X方向移动机构、由移动电机8驱动的Y方向移动机构和由移动电机9驱动的Z方向移动机构。本实施例中，X方向移动机构的移动方向与移动导轨3的方向一致，Y方向移动机构设置在X方向移动机构的活动端上，Z方向移动机构设置在Y方向移动机构的活动端上，Z轴方向检测平台5上表面垂直。

双目相机转动设置在所述三轴移动机构的活动端上，也就是安装在Z方向移动机构的活动端上，通过三轴移动机构来改变双目相机的位置，使得双目相机的镜头对准放置于检测工位上的电连接器。

所述双目相机用于对放置在所述检测工位上的电连接器进行拍摄成像，所述双目相机的输出端连接一信号处理机构12，所述信号处理机构12根据所述双目相机的拍摄图像识别出电连接器上针脚和插孔的特征，并将针脚和插孔特征与设定的标准模板特征比对，得出比对结果，以判断公电连接器的针脚数量和位置是否正确，是否有歪针、凸针和缩针等缺陷，判断母电连接的插孔数量和位置是否正确以及插孔是否有堵塞，并反馈给工作人员。

所述双目相机平行设置在一支架上，所述双目相机镜头前侧的所述支架上设置有一环形光源15，用于对待检测区域补充光源，以利于成像，所述环形光源15与相机镜头平行设置，所述支架通过一转动机构16安装在Z方向移动机构的活动端上，转动机构16用于旋转整个双目相机，已调整成像角度。

其中，所述双目相机由左相机13和右相机14构成，左相机13和右相机14的型号一致，左、右相机平行且首尾分别对齐放置，所述左、右相机分别对同一个公电连接器上的针脚进行成像，用以判断所述针脚是否发生凸针或缩针。

具体的，基于机器视觉的电连接器检测装置的检测方法，包括对公电连接器的针脚检测和对母电连接器的插孔检测。

其中公电连接器的针脚检测包括以下步骤：

步骤一、对双目相机进行标定，获取每个相机内参以及双目相机的相对位置关系；在系统工作前需要对双目相机进行标定，获取相机内参以及双目相机的相对位置关系，并利用这些参数对各个相机每次获取的图像进行畸变校正以及对双目相机进行极线校正，获得无畸变行对准的标准图像，后续处理都是在标准图像的前提下进行的。

步骤二、采集一标准公电连接器的图像，记为第一模板图像，从该图像中识别出针脚所在区域，记为第一模板区域，提取第一模板区域的区域参数和针脚参数，区域参数包括区域面积和该区域的最小外界矩形长、宽参数；针脚参数包括所有针脚中心在图像中的位置数据以及针脚数量。若有多个型号的公电连接器，可以采集多个标准公电连接器的图像，最终确定多个第一模板区域及其区域参数和针脚参数，每种型号的标准公电连接器对应一个不同的第一模板区域。

步骤三、提取标准公电连接器对应的第一模板区域及其区域参数和针脚参数后，通过三轴移动机构和转动机构16调整双目相机的位置，以使得相机位于待检测位置，配合旋转检测平台5，逐个采集待检测公电连接器的图像，记为第一待检图像，从该图像中识别出针脚所在区域，记为第一待检区域，提取第一待检区域的区域参数，并与各个不同的第一模板区域的区域参数进行比较，以此判断第一待检区域与各个第一模板区域是否匹配，如果有一个能匹配则进行下一步，说明已识别出该待检测公电连接器的型号，否则发出提示并储存识别数据，等待人员解决，该待检测公电连接器异常，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测。

步骤四、提取该检测公电连接器第一待检区域的针脚参数，并与匹配的第一模板区域的针脚参数进行比较，当针脚位置与第一模板区域的针脚位置以及针脚数量与第一模板区域的针脚数量一致时，再进行歪针和第一次缩针判别，如果歪针和第一次缩针判别的结构符合条件则进行下一步骤；如果不符合判别条件或针脚位置或针脚数量不一致，否则发出报警，等待人员解决，问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测。

步骤五、通过双目相机对同一个待检测公电连接器分别进行成像，对同一个待检测公电连接器形成两个独立的图像，根据这两个图像的对该待检测公电连接器的针脚进行凸针和第二次缩针判别，如果符合判别条件，则该待检测公电连接器检测合格，并对下一个待检测公电连接器进行检测，否则发出报警，等待人员解决，问题解决后，并对下一个待检测公电连接器进行检测，直到将所有的公电连接器检测完成。

上述技术方案中，所述步骤二、步骤三和步骤五中，根据相机的标定参数，对每个相机每次拍摄的图像进行畸变校正，获得无畸变行对准的标准图像，后续处理都是在标准图像的前提下进行的，步骤二至步骤四中，只需用双目相机的其中一个对电连接器进行拍照成像即可。所述步骤五中，需要左右相机同时对待检测公电连接器进行拍照成像，对两个图像分别进行畸变校正后，对双目相机拍摄的两个图像进行极线校正，极线校正完成后再对针脚进行凸针和第二次缩针判别。

上述技术方案中，所述步骤二中，在针脚底部的公电连接器上涂覆有标识颜色，使其与其他区域颜色明显不同，利用图像HSV空间的颜色信息，通过对各颜色取值通道设置合适的阈值，提取符合要求的二值图像，以快速从图像中识别出标识颜色所在区域，也就是以便于在图像中快速识别出针脚所在的大致区域，随后对其进行外轮廓分析，提取出针脚所在区域，并记录该区域的面积和最小外界矩形的长、宽参数。

所述步骤二中，根据针脚区域的位置在原图中设置兴趣区域，通过对各颜色取值通道设置阈值，将兴趣区域图像转换成二值图像，并对其进行外轮廓分析，提取针脚中心位置，并记录所有针脚中心在图像中的位置数据以及针脚数量。因为通过环形光源的补光照射作用，针脚端头离环形光源更近，使得针脚端头和端尾存在亮度差，通过对颜色取值通道设置合适的阈值，即可将针脚位置从图像中识别出来，并可以识别出针脚数量。

所述步骤三中，当第一待检区域面积与第一模板区域面积之间的差值绝对量小于第一阈值、且第一待检区域最小外接矩形的长与第一模板区域最小外接矩形的长之间的差值绝对量小于第二阈值、且第一待检区域最小外接矩形的宽与第一模板区域最小外接矩形的宽之间的差值绝对量小于第三阈值时，则判断出第一待检区域与第一模板区域匹配，也就是识别出该待检测公电连接器的型号，其中，第一阈值、第二阈值和第三阈值为设定值。

具体的，当符合式(1)的要求时，可以判断出第一待检区域与第一模板区域匹配，则可以继续后续操作。

其中，AreaTem为第一模板区域面积，LengthTem为第一模板区域最小外接矩形的长，WidthTem为第一待检区域最小外接矩形的宽，Area为第一待检区域面积，Length为第一待检区域最小外接矩形的长，Width为第一待检区域最小外接矩形的宽，σ₁，σ₂，σ₃为设定的阈值。

步骤四中，歪针和第一次缩针判别的过程：

由于电连接器放置误差，在检测时获取的电连接器图像与模板中的电连接器图像会有一定的角度偏转，先设置角度偏转范围与角度偏转步长τ，根据公式(2)求取设定角度范围内，以一定的角度偏转步长τ调整第一待检图像和第一模板图像之间的旋转角度，在角度偏转范围内的各个偏转角度下求取第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚之间的距离均值，并求取距离均值最小时对应的偏转角度θ，由此经该偏转角度偏转后求取第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚距离与上述最小距离均值之间差值的方差，当该方差大于设定的阈值时，则判断出该公电连接器的针脚发生歪针或缩针。

具体的，第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚之间的距离均值的计算公式如式(2)：

针脚排布如图6所示，其中左侧图为模板排布，右侧图为待检测针脚排布。P_i，为待检测针脚，P_i是模板针脚，i是1,2…。

求取f(θ)最小时对应的偏转角度θ，根据公式(3)求取经θ角旋转的当前第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚距离与f(θ)差的方差值：

当方差var大于一定阈值时，则认为此连接器的针脚有歪针或较大程度缩针的情况。

所述步骤五中，双目相机中的两个相机分别对同一个待检测公电连接器进行成像，并分别提取出的两幅第一待检图像中针脚的坐标位置，根据视差原理得出每个第一待检图像中针脚中心到所在相机光心的垂直距离，再由小孔成像原理，得出以左相机13光心为原点的三维笛卡尔坐标系下针脚中心的三维坐标，并求取所有感兴趣针脚在三维笛卡尔坐标系下的三维坐标，并对这些坐标进行平面最小二乘拟合，通过设置阈值判断这些针脚是否共面，进而判断是否有缩针或凸针现象。

具体的，结合图3所示的视差原理，计算视差以及当前待检测针脚距离相机光心的垂直距离。图3中O_l表示左相机光心，O_r表示右相机光心，L表示完成校正后的O_l和O_r之间的距离，(x_li,x_ri)(i＝1,2)表示针脚中心P₁，P₂在左右相机图像中的列坐标，f为焦距。由视差x_li-x_ri可得针脚中心到相机光心的垂直距离Z_i，计算公式如下：

再由小孔成像原理，可以求得以左相机光心为原点的三维笛卡尔坐标系下，针脚中心的三维坐标，对应坐标关系见图4，计算方法如式(5)，其中Z_li＝Z_i，ε为单个像元的实际尺寸，cx_li、cy_li为主点。

根据式(4)和式(5)可以获得所有感兴趣针脚在坐标系O_l下的三维坐标，并对这些坐标进行平面最小二乘拟合，通过设置阈值判断这些针脚是否共面，进而判断是否有较程度的缩针现象。

假设现在有n个针脚，其坐标为(X_li,Y_li,Z_li)(i＝1.2…n)，令平面的方程为AX+BY+CZ+1＝0，则

经推到化简得出，拟合平面系数A、B、C，如式(6)：

根据公式(7)，当D(X_li,Y_li,Z_li)小于一定阈值时，则认定当前针脚有凸针或较小程度的缩针现象。

对母电连接器插孔的检测方法包括以下步骤：

步骤A、采集一标准母电连接器的图像，记为第二模板图像，从该图像中识别出插孔所在区域，记为第二模板区域，提取第二模板区域的区域参数和插孔参数，区域参数包括区域面积和该区域的最小外界矩形长、宽参数；插孔参数包括所有插孔中心在图像中的位置数据以及插孔数量；

步骤B、采集待检测母电连接器的图像，记为第二待检图像，从该图像中识别出插孔所在区域，记为第二待检区域，提取第二待检区域的区域参数，并与第二模板区域的区域参数进行比较，以此判断第二待检区域与第二模板区域是否匹配，如果与其中一个第二模板区域匹配则进行下一步，说明识别出该母电连接器的型号，否则发出警报，等待人员解决，问题解决后，对下一个待检测母电连接器进行检测；

步骤C、提取第二待检区域的插孔参数，并与第二模板区域的插孔参数进行比较，当插孔位置和数量一致时，进行插孔堵塞检测，进入下一步骤；如果插孔位置或数量不一致，否则发出报警，等待人员解决，问题解决后，对下一个待检测母电连接器进行检测；

步骤D、从插孔区域中分别提取出金属连接器和异物所在的区域，并计算出二者的面积，当异物面积与金属连接器面积大于设定的阈值时，则判断出该插孔发生堵塞，如果符合判别条件，则该待检测母电连接器检测合格，并对下一个待检测母电连接器进行检测，否则发出报警，等待人员解决，问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测，直到所有母电连接器全部检测完毕。

对母电连接器插孔的检测方法与对公电连接器针脚的检测方法类似，差别在于是对插孔进行相应检测，插孔检测只需使用双目相机中任何一个拍摄图像，并对图像进行分析即可。

如图5所示，本发明涉及的用于航空电连接器自动检测装置具体的工作流程如下：

系统准备：在系统正式工作之前需要完成如下准备工作：1)导入包含航空电连接器分布的载体图纸，即标准电连接器图纸；2)采集航空电连接器针脚相关模板信息；3)采集航空电连接器插孔相关模板信息。

相机运动到合适位置：将检测平台5按要求放置在旋转平台4上，启动系统，确定当前检测平台信号，读取检测平台上连接器的型号和分布信息，并通过入料电机2将检测平台运输到合适的位置，旋转平台4将检测平台上有连接器的一面旋转到合适视觉检测的方向，电机7、8、9运动，旋转机构16旋转合适角度，使得相机处于合适检测的位置。

执行检测：系统发出开始检测信号，若当前需要检测针脚时，则光源打开，双目相机同时取像，将图像传输到信号处理装置内进行校正分析，保存并显示相应的针脚状态，如发生异常，则声光报警，提醒相应人员；若当前需要检测插孔时，则光源打开，左相机取像，将图像传输到信号处理装置内进行校正分析，保存并显示相应的插孔状态，如发生异常，则声光报警，提醒相应人员。

由上所述，本发明相对于传统的人工检测系统，本发明结构简单，一套相机多种用途，可以长时间、稳定的工作，并能保证检测精度的同时，有效减少了相关人员在换型与维护上的时间，而机器视觉非接触检测的特性，又避免了人工检测时，因人员接触电连接器而造成的二次破坏；同时，相对于已有的单目视觉连接器针脚检测系统，本发明的基于双目视觉原理，使针脚测量引入了深度的概念，使能够对缩针和凸针进行有效检测；进一步的，本发明涉及的软件系统可以保存检测结果，实现数据可追溯，可查询，使能有效的对生产过程进行管控，大大提高生产效率。

本发明采用双相机配合环形光补光的硬件搭配方式，使用双相机进行航空电连接器针脚的缺失、收缩、凸出以及歪针检测，使用其中一个相机进行航空电连接器插孔堵塞检测。这些信息可以在航空电连接器相关设备的生产装配过程中提供重要的反馈指导作用，同时可以直观的进行显示、存储并在发生异常时进行声光报警。由于机器视觉非接触测量的特性，测量精度高，重复性好，可以长时间稳定工作的同时，不直接与连接器接触，避免了在测量过程中对连接器造成损坏。一组相机同时完成连接器两个组件的检测，无需中间更换硬件，降低系统复杂性的同时，提升了系统工作效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的电连接器检测方法，采用的检测装置包括：检测平台，其上设置有若干用于放置电连接器的检测工位；三轴移动机构，其设置在所述检测平台外周；双目相机，其转动设置在所述三轴移动机构的活动端上，所述双目相机用于对放置在所述检测工位上的电连接器进行拍摄成像，所述双目相机的输出端连接一信号处理机构，所述信号处理机构根据所述双目相机的拍摄图像识别出电连接器上针脚和插孔的特征，并将针脚和插孔特征与设定的标准模板特征比对，得出比对结果；其中，所述双目相机由左相机和右相机构成，左相机和右相机的型号一致，左、右相机平行对齐放置，所述左、右相机分别对同一个电连接器上的针脚进行成像，用以判断所述针脚是否发生凸针或缩针；所述检测平台底部通过一旋转平台安装在一移动导轨上，所述双目相机平行设置在一支架上，所述双目相机镜头前侧的所述支架上设置有一环形光源，所述环形光源与相机镜头平行设置，所述支架通过一转动机构安装在所述三轴移动机构的活动端上；其特征在于，检测方法包括以下步骤：

步骤一、对双目相机进行标定，获取每个相机内参以及双目相机的相对位置关系；

步骤二、采集一标准公电连接器的图像，记为第一模板图像，从该图像中识别出针脚所在区域，记为第一模板区域，提取第一模板区域的区域参数和针脚参数，区域参数包括区域面积和该区域的最小外界矩形长、宽参数；针脚参数包括所有针脚中心在图像中的位置数据以及针脚数量；

步骤三、采集待检测公电连接器的图像，记为第一待检图像，从该图像中识别出针脚所在区域，记为第一待检区域，提取第一待检区域的区域参数，并与第一模板区域的区域参数进行比较，以此判断第一待检区域与第一模板区域是否匹配，如果匹配则进行下一步，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测；

步骤四、提取第一待检区域的针脚参数，并与第一模板区域的针脚参数进行比较，当针脚位置和数量一致时，再进行歪针和第一次缩针判别，如果符合判别条件则进行下一步骤；如果不符合判别条件或针脚位置或针脚数量不一致，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测；

步骤五、通过双目相机对同一个待检测公电连接器分别进行成像，并对该待检测公电连接器的针脚进行凸针和第二次缩针判别，如果符合判别条件，则该待检测公电连接器检测合格，并对下一个待检测公电连接器进行检测，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测。

2.如权利要求1所述基于机器视觉的电连接器检测方法，其特征在于，所述步骤二、步骤三和步骤五中，根据相机的标定参数，对相机每次拍摄的图像进行畸变校正，所述步骤五中，对双目相机拍摄的两个图像进行极线校正。

3.如权利要求2所述基于机器视觉的电连接器检测方法，其特征在于，所述步骤二中，在针脚底部的公电连接器上涂覆有标识颜色，利用图像HSV空间的颜色信息，通过对各颜色取值通道设置阈值，提取符合要求的二值图像，以快速从图像中识别出标识颜色所在区域，并对其进行外轮廓分析，提取出针脚所在区域，并记录该区域的面积和最小外界矩形的长、宽参数。

4.如权利要求3所述基于机器视觉的电连接器检测方法，其特征在于，所述步骤二中，根据针脚区域的位置在原图中设置兴趣区域，通过对各颜色取值通道设置阈值，将兴趣区域图像转换成二值图像，并对其进行外轮廓分析，提取针脚中心位置，并记录所有针脚中心在图像中的位置数据以及针脚数量。

5.如权利要求4所述基于机器视觉的电连接器检测方法，其特征在于，所述步骤三中，当第一待检区域面积与第一模板区域面积之间的差值绝对量小于第一阈值、且第一待检区域最小外接矩形的长与第一模板区域最小外接矩形的长之间的差值绝对量小于第二阈值、且第一待检区域最小外接矩形的宽与第一模板区域最小外接矩形的宽之间的差值绝对量小于第三阈值时，则判断出第一待检区域与第一模板区域匹配，其中，第一阈值、第二阈值和第三阈值为设定值。

6.如权利要求5所述基于机器视觉的电连接器检测方法，其特征在于，步骤四中，在一定的角度偏转范围内、以一定的角度偏转步长调整第一待检图像和第一模板图像之间的旋转角度，在各个偏转角度下求取第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚之间的距离均值，求取距离均值最小时对应的偏转角度，由此经该偏转角度偏转后求取第一待检图像与第一模板图像中所有对应针脚距离与上述最小距离均值之间差值的方差，当该方差大于设定的阈值时，则判断出该公电连接器的针脚发生歪针或缩针。

7.如权利要求6所述基于机器视觉的电连接器检测方法，其特征在于，所述步骤五中，双目相机中的两个相机分别对同一个待检测公电连接器进行成像，并提取出的两幅第一待检图像中针脚的坐标位置，根据视差原理得出每个第一待检图像中针脚中心到所在相机光心的垂直距离，再由小孔成像原理，得出以左相机光心为原点的三维笛卡尔坐标系下针脚中心的三维坐标，并求取所有感兴趣针脚在三维笛卡尔坐标系下的三维坐标，并对这些坐标进行平面最小二乘拟合，通过设置阈值判断这些针脚是否共面，进而判断是否有缩针或凸针现象。

8.如权利要求7所述基于机器视觉的电连接器检测方法，其特征在于，还包括对母电连接器进行插孔堵塞检测，包括以下步骤：

步骤A、采集一标准母电连接器的图像，记为第二模板图像，从该图像中识别出插孔所在区域，记为第二模板区域，提取第二模板区域的区域参数和插孔参数，区域参数包括区域面积和该区域的最小外界矩形长、宽参数；插孔参数包括所有插孔中心在图像中的位置数据以及插孔数量；

步骤B、采集待检测母电连接器的图像，记为第二待检图像，从该图像中识别出插孔所在区域，记为第二待检区域，提取第二待检区域的区域参数，并与第二模板区域的区域参数进行比较，以此判断第二待检区域与第二模板区域是否匹配，如果匹配则进行下一步，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测母电连接器进行检测；

步骤C、提取第二待检区域的插孔参数，并与第二模板区域的插孔参数进行比较，当插孔位置和数量一致时，进行插孔堵塞检测，进入下一步骤；如果插孔位置或数量不一致，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测母电连接器进行检测；

步骤D、从插孔区域中分别提取出金属连接器和异物所在的区域，并计算出二者的面积，当异物面积与金属连接器面积大于设定的阈值时，则判断出该插孔发生堵塞；如果符合判别条件，则该待检测母电连接器检测合格，并对下一个待检测母电连接器进行检测，否则发出报警，待问题解决后，对下一个待检测公电连接器进行检测。

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