CN108982540A - 一种螺钉外观瑕疵检测方法、装置及设备 - Google Patents

一种螺钉外观瑕疵检测方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种螺钉外观瑕疵检测方法、装置及设备，通过采集螺钉螺纹图像，基于缺陷螺纹相对于其他完整的螺纹反光特性更加好的特性，利用Lab颜色模型数据中的L通道亮度数据来判断螺钉螺纹的缺陷；还通过采集螺钉螺帽图像，利用灰度检测判断螺帽上的凹槽的缺陷，并通过图像统计凹槽内白点的数量，鉴别出凹槽缺陷，基本上实现了螺钉螺纹缺陷、螺帽凹槽缺陷等的检测，能够满足生产线的自动检测需求。

Description

一种螺钉外观瑕疵检测方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及一种螺钉外观瑕疵检测方法、装置及设备。
背景技术
螺纹连接作为传统的机械连接方式，因其具有结构简单，操作方便，成本低廉等特点，仍然作为主流联接方式而被广泛使用。螺丝钉是螺纹连接中最常用的紧固件之一，但是在螺丝钉的制造过程中容易出现凹槽堵塞、无螺纹或螺纹尺寸有误等缺陷，给自动化打螺丝带来很大影响。目前，对螺丝钉外形的检测大多采用人工抽检，存在人为因素影响大，效率低下等问题，用光学方法进行自动检测的应用还不广泛。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够提高螺钉外观瑕疵检测效率和精度的方法、装置及设备。
本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：
一种螺钉外观瑕疵检测方法，包括鉴别螺钉的螺纹是否有缺陷：通过采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像，获取所述不同角度的螺纹图像的Lab颜色模型数据，并将所述Lab颜色模型数据中L通道亮度数据值与预设的标准螺钉螺纹的L通道亮度阈值进行比较，若存在L通道亮度数据值超出预设的L通道亮度阈值，则确定被检测的螺钉螺纹有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺纹符合标准。
进一步，所述采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像之后还包括：将不同角度的图像进行拼接，形成螺钉的螺纹面的整个二维展开图。
进一步，还包括鉴别螺钉螺帽上的凹槽是否有缺陷：通过采集被检测的螺钉的螺帽图像，对螺帽图像进行灰度边缘检测，统计被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数量，将所述被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值与预设的标准螺钉螺帽凹槽的白点阈值进行比较，若被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值超出预设的白点阈值，则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽符合标准。
进一步，所述螺钉螺帽的凹槽包括十字槽、一字槽、梅花槽的任一种。
本发明还提供了一种螺钉外观瑕疵检测装置，包括螺纹检测模块，所述螺纹检测模块具体包括：
螺纹图像采集单元，用于采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像；
Lab颜色检测单元，用于获取所述不同角度的螺纹图像的Lab颜色模型数据；
螺纹匹配单元，用于将所述Lab颜色模型数据中L通道亮度数据值与预设的标准螺钉螺纹的L通道亮度阈值进行比较，若存在L通道亮度数据值超出预设的L通道亮度阈值，则确定被检测的螺钉螺纹有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺纹符合标准。
进一步，所述检测装置还包括螺帽检测模块，所述螺帽检测模块具体包括：
螺帽图像采集单元，用于采集被检测的螺钉的螺帽图像；
灰度边缘检测单元，用于对螺帽图像进行灰度边缘检测，统计被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数量；
螺帽凹槽匹配单元，用于对所述被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值与预设的标准螺钉螺帽凹槽的白点阈值进行比较，若被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值超出预设的白点阈值，则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽符合标准。
本发明还提供了一种螺钉外观瑕疵检测设备，包括：
一种螺钉外观瑕疵检测设备，包括：
倾斜滑槽，其包括两相对平行设置的侧壁，侧壁在X-Y两个维度上存在一定的倾角，使置于其中的被检测的螺钉能够依靠重力的作用向下滚动；两侧壁之间的距离设置为使被检测的螺钉的螺帽位于两侧壁之上，用于支撑被检测的螺钉；
支架，用于支撑安装所述倾斜滑槽；
第一图像传感器，固定安装于所述倾斜滑槽上一侧，用于连续采集不同角度的被检测的螺钉的螺纹图像，所述倾斜滑槽于该侧的侧壁设置有缺口槽，第一图像传感器对准所述缺口槽设置以便于检测螺钉的螺纹缺陷。
进一步，所述设备还包括第二图像传感器，固定安装于所述倾斜滑槽的两侧壁上方，用于采集被检测的螺钉的螺帽凹槽图像。
进一步，所述倾斜滑槽的两侧壁为透明的亚克力板制成；所述倾斜滑槽的两侧壁的距离可通过调节螺栓调整。
进一步，所述倾斜滑槽呈Z形状，所述倾斜滑槽的顶部和底部分别通过角座安装于支架上；所述支架底部连接有倾角调节器。
本发明的有益效果是：本发明通过采集螺钉螺纹图像，基于缺陷螺纹相对于其他完整的螺纹反光特性更加好的特性，利用Lab颜色模型数据中的L通道亮度数据来判断螺钉螺纹的缺陷；还通过采集螺钉螺帽图像，利用灰度检测判断螺帽上的凹槽的缺陷，并通过图像统计凹槽内白点的数量，鉴别出凹槽缺陷，基本上实现了螺钉螺纹缺陷、螺帽凹槽缺陷等的检测，工厂数据统计其检测精度达95％以上，能够满足生产线的自动检测需求。
附图说明
图1是标准螺钉螺纹图；
图2是有缺陷螺钉螺纹图；
图3是标准螺钉十字槽图；
图4是中等程度堵塞螺钉十字槽图；
图5是严重堵塞螺钉十字槽图；
图6是本发明的螺钉外观瑕疵检测设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明的一种螺钉外观瑕疵检测方法，包括鉴别螺钉的螺纹是否有缺陷，其具体包括以下步骤：
A1：采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像；
A2：获取所述不同角度的螺纹图像的Lab颜色模型数据；
A3：将所述Lab颜色模型数据中L通道亮度数据值与预设的标准螺钉螺纹的L通道亮度阈值进行比较，若存在L通道亮度数据值超出预设的L通道亮度阈值，则确定被检测的螺钉螺纹有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺纹符合标准。
所述步骤A1中，采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像之后还可以包括：
将不同角度的图像进行拼接，形成螺钉的螺纹面的整个二维展开图，以便于在后续步骤中获取整体螺纹的Lab颜色模型数据。
所述步骤A3中，预设的L通道亮度阈值的数据范围为：82-100。
本发明检测螺钉螺纹缺陷的原理是：请参见图1和图2，相比螺纹无缺陷的螺钉，螺纹有缺陷的螺钉的螺纹部分反光特性更强，当平行光照射到螺钉螺纹的缺陷区，反射的L通道的值会超出正常的螺纹部分。本发明即利用这个特性，将螺纹有缺陷的螺钉筛选出来。
本发明的螺钉外观瑕疵检测方法还包括鉴别螺钉螺帽上的凹槽是否有缺陷，其具体包括以下步骤：
B1：采集被检测的螺钉的螺帽图像；
B2：对螺帽图像进行灰度边缘检测；
B3：统计被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数量，将所述被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值与预设的标准螺钉螺帽凹槽的白点阈值进行比较，若被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值超出预设的白点阈值，则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽符合标准。
具体地，本发明中所述螺钉螺帽的凹槽可以是十字槽、一字槽或者梅花槽。
本发明检测螺钉螺帽的凹槽缺陷的原理是：请参见图3至图5，合格螺钉凹槽表面比较完整，而有缺陷的螺钉的凹槽里面相对于其他正常的凹槽表面更加粗糙；基于此特性，利用灰度边缘检测，光照良好情况下，边缘检测凹槽内白点更加多，最后通过图像统计凹槽内白点的数量，可以鉴别出凹槽缺陷。
本发明还提供了应用上述方法的螺钉外观瑕疵检测装置，包括螺纹检测模块，所述螺纹检测模块具体包括：
螺纹图像采集单元，用于采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像；
Lab颜色检测单元，用于获取所述不同角度的螺纹图像的Lab颜色模型数据；
螺纹匹配单元，用于将所述Lab颜色模型数据中L通道亮度数据值与预设的标准螺钉螺纹的L通道亮度阈值进行比较，若存在L通道亮度数据值超出预设的L通道亮度阈值，则确定被检测的螺钉螺纹有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺纹符合标准。
所述检测装置还包括螺帽检测模块，所述螺帽检测模块具体包括：
螺帽图像采集单元，用于采集被检测的螺钉的螺帽图像；
灰度边缘检测单元，用于对螺帽图像进行灰度边缘检测，统计被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数量；
螺帽凹槽匹配单元，用于对所述被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值与预设的标准螺钉螺帽凹槽的白点阈值进行比较，若被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值超出预设的白点阈值，则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽符合标准。
请参见图6，本发明还提供了一种螺钉外观瑕疵检测设备，包括：
倾斜滑槽1，其包括两相对平行设置的侧壁，侧壁在X-Y两个维度上存在一定的倾角，使置于其中的被检测的螺钉能够依靠重力的作用向下滚动；两侧壁之间的距离设置为使被检测的螺钉2的螺帽位于两侧壁之上，用于支撑被检测的螺钉；
支架4，用于支撑安装所述倾斜滑槽1；
第一图像传感器5，固定安装于所述倾斜滑槽1上一侧，用于连续采集不同角度的被检测的螺钉2的螺纹图像，所述倾斜滑槽1于该侧的侧壁设置有缺口槽3，第一图像传感器5对准所述缺口槽3设置以便于检测螺钉2的螺纹缺陷；
第二图像传感器6，固定安装于所述倾斜滑槽1的两侧壁上方，用于采集被检测的螺钉2的螺帽凹槽图像。
本实施例中，所述倾斜滑槽1的两侧壁的距离可通过调节螺栓调整。
本实施例中，所述倾斜滑槽1的两侧壁为透明的亚克力板制成，使得自然光线能照在被检测螺钉上，避免光线影响图像传感器采集图像数据。
本实施例中，所述倾斜滑槽1呈Z形状，所述倾斜滑槽1的顶部和底部分别通过角座7倾斜安装于支架4上。被检测的螺钉2从倾斜滑槽1最高点开始向下滚动，依次经过第二传感器6和第一传感器5。
本实施例中，所述支架4底部连接有倾角调节器，通过调整倾斜滑槽的倾角，可调整检测的螺钉2的滚动速度以及使螺钉2不易跌落。具体地，所述倾角调节器包括底部支撑板8、设置在支撑板8上的侧板9，所述侧板9开设有弧形孔10，所述弧形孔10内安装有用于支撑支架4的可锁紧螺栓11。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺钉外观瑕疵检测方法，其特征在于，包括鉴别螺钉螺纹是否有缺陷：通过采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像，获取所述不同角度的螺纹图像的Lab颜色模型数据，并将所述Lab颜色模型数据中L通道亮度数据值与预设的标准螺钉螺纹的L通道亮度阈值进行比较，若存在L通道亮度数据值超出预设的L通道亮度阈值，则确定被检测的螺钉螺纹有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺纹符合标准。
2.根据权利要求1所述的一种螺钉外观瑕疵检测方法，其特征在于，所述采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像之后还包括：将不同角度的图像进行拼接，形成螺钉的螺纹面的整个二维展开图。
3.根据权利要求1所述的一种螺钉外观瑕疵检测方法，其特征在于，还包括鉴别螺钉螺帽上的凹槽是否有缺陷：通过采集被检测的螺钉的螺帽图像，对螺帽图像进行灰度边缘检测，统计被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数量，将所述被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值与预设的标准螺钉螺帽凹槽的白点阈值进行比较，若被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值超出预设的白点阈值，则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽符合标准。
4.根据权利要求3所述的一种螺钉外观瑕疵检测方法，其特征在于：所述螺钉螺帽的凹槽包括十字槽、一字槽、梅花槽的任一种。
5.一种螺钉外观瑕疵检测装置，其特征在于，包括螺纹检测模块，所述螺纹检测模块具体包括：
螺纹图像采集单元，用于采集被检测的螺钉不同角度的螺纹图像；Lab颜色检测单元，用于获取所述不同角度的螺纹图像的Lab颜色模型数据；
螺纹匹配单元，用于将所述Lab颜色模型数据中L通道亮度数据值与预设的标准螺钉螺纹的L通道亮度阈值进行比较，若存在L通道亮度数据值超出预设的L通道亮度阈值，则确定被检测的螺钉螺纹有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺纹符合标准。
6.根据权利要求5所述的一种螺钉外观瑕疵检测装置，其特征在于，还包括螺帽检测模块，所述螺帽检测模块具体包括：
螺帽图像采集单元，用于采集被检测的螺钉的螺帽图像；
灰度边缘检测单元，用于对螺帽图像进行灰度边缘检测，统计被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数量；
螺帽凹槽匹配单元，用于对所述被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值与预设的标准螺钉螺帽凹槽的白点阈值进行比较，若被检测的螺钉螺帽的凹槽内的白点数值超出预设的白点阈值，则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽有缺陷，否则确定被检测的螺钉螺帽的凹槽符合标准。
7.一种螺钉外观瑕疵检测设备，其特征在于，包括：
倾斜滑槽(1)，其包括两相对平行设置的侧壁，侧壁在X-Y两个维度上存在一定的倾角，使置于其中的被检测的螺钉能够依靠重力的作用向下滚动；两侧壁之间的距离设置为使被检测的螺钉(2)的螺帽位于两侧壁之上，用于支撑被检测的螺钉；
支架(4)，用于支撑安装所述倾斜滑槽(1)；
第一图像传感器(5)，固定安装于所述倾斜滑槽(1)上一侧，用于连续采集不同角度的被检测的螺钉(2)的螺纹图像，所述倾斜滑槽(1)于该侧的侧壁设置有缺口槽(3)，第一图像传感器(5)对准所述缺口槽(3)设置以便于检测螺钉(2)的螺纹缺陷。
8.根据权利要求7所述的一种螺钉外观瑕疵检测设备，其特征在于，所述设备还包括第二图像传感器(6)，固定安装于所述倾斜滑槽(1)的两侧壁上方，用于采集被检测的螺钉(2)的螺帽凹槽图像。
9.根据权利要求7所述的一种螺钉外观瑕疵检测设备，其特征在于：所述倾斜滑槽(1)的两侧壁为透明的亚克力板制成；所述倾斜滑槽(1)的两侧壁的距离可通过调节螺栓调整。
10.根据权利要求7所述的一种螺钉外观瑕疵检测设备，其特征在于：所述倾斜滑槽(1)呈Z形状，所述倾斜滑槽(1)的顶部和底部分别通过角座(7)倾斜安装于支架(4)上；所述支架(4)底部连接有倾角调节器，所述倾角调节器包括底部支撑板(8)、设置在支撑板(8)上的侧板(9)，所述侧板(9)开设有弧形孔(10)，所述弧形孔(10)内安装有用于支撑支架4)的可锁紧螺栓(11)。
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