CN109109330A - 一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置及方法，该装置包括工作台以及设于工作台上的塑胶卡扣进料机构、缓冲垫圈进料机构、缓冲垫圈压合机构、传动机构、视觉检测机构、分料机构、中央处理器；传动机构包括第一旋转基座和传动组装检测轮盘，传动组装检测轮盘旁侧依次设有塑胶卡扣进料机构、缓冲垫圈进料机构、缓冲垫圈压合机构、视觉检测机构、分料机构，传动组装检测轮盘顶部围绕其轴线均匀设有五个检测工位；视觉检测机构包括机架、视觉处理单元、CCD摄像系统及照明系统，视觉处理单元与CCD摄像系统电连接。本发明能够实现塑胶卡扣及缓冲垫圈的自动组装，有效地避免了人工检测方法因主观因素造成的误差，检测效率及准确性高。

Description

一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置及方法

技术领域

本发明涉及塑胶卡扣自动检测技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置及方法。

背景技术

汽车内饰塑胶卡扣与缓冲垫圈的组装一般都通过人工完成，且装完成后需要人工检测缓冲垫去是否组装到位，机械式的的重复动作使员工很容易产生疲劳感，作业效率迅速降低，无法保证检测准确度，使生产的塑胶卡扣品质难以持久恒定，无形中增加了塑胶卡扣的生产成本。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提出一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置及方法，能够实现塑胶卡扣及缓冲垫圈的自动组装，组装过程中的定位准确，有效地避免了人工检测方法因主观因素造成的误差，检测效率及准确性高，可同时将合格品与非合格品分类存放。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置，包括工作台以及设于所述工作台上的塑胶卡扣进料机构、缓冲垫圈进料机构、缓冲垫圈压合机构、传动机构、视觉检测机构、分料机构、中央处理器；所述中央处理器分别与所述塑胶卡扣进料机构、所述缓冲垫圈进料机构、所述缓冲垫圈压合机构、所述传动机构、所述视觉检测机构、所述分料机构电连接；所述传动机构包括第一旋转基座和传动组装检测轮盘，所述传动组装检测轮盘通过所述第一旋转基座与工作台连接，所述传动组装检测轮盘旁侧依次设有所述塑胶卡扣进料机构、所述缓冲垫圈进料机构、所述缓冲垫圈压合机构、所述视觉检测机构、所述分料机构，所述传动组装检测轮盘顶部围绕其轴线均匀设有五个检测工位，分别与所述塑胶卡扣进料机构、所述缓冲垫圈进料机构、所述缓冲垫圈压合机构、所述视觉检测机构、所述分料机构位置相匹配，所述五个检测工位均通过第二旋转基座与所述传动组装检测轮盘顶部连接；所述视觉检测机构包括机架、视觉处理单元、CCD摄像系统、照明系统，所述视觉处理单元与所述CCD摄像系统电连接，所述CCD摄像系统采集位于所述CCD摄像系统下方的检测工位上的产品图像并传送给视觉处理单元，照明系统提供位于所述CCD摄像系统下方的检测工位的光照；所述机架上设有立柱，所述立柱顶部设有横杆，所述横杆一端与所述立柱顶部固定连接，所述横杆另一端位于所述传动组装检测轮盘上方，所述CCD摄像系统通过电动伸缩杆与所述横杆底部连接且位于传动组装检测轮盘上方，所述照明系统固定于立柱靠近所述传动组装检测轮盘一侧的侧壁上，所述视觉处理单元设于所述机架上。

上述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其中，所述塑胶卡扣进料机构由第一振动盘、卡扣整理器、第一进料轨道及挡料机构组成，所述卡扣整理器进料端与所述振动盘出料口连接，所述卡扣整理器出料端与所述第一进料轨道输入端连接，所述第一进料轨道输入端位于所述检测工位上方，所述挡料机构包括水平伸缩气缸及挡料板，所述水平伸缩气缸通过气缸座固定于所述第一进料轨道输出端顶部，所述水平伸缩气缸的伸缩端与所述挡料板顶部固定连接，所述挡料板设于所述第一进料轨道输出端，所述挡料板底部还设有第一传感器，所述第一传感器用于监测检测工位是否位于所述第一进料轨道输出端下方。

上述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其中，所述缓冲垫圈进料机构包括第二振动盘、第二进料轨道及缓冲垫吸取装置，所述第二进料轨道输入端与所述第二振动盘出料口连接，所述缓冲垫吸取装置设于所述第二进料轨道输出端旁侧。

上述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其中，所述第一旋转基座包括第一底座、第一电机及第一旋转轴，所述第一底座内设有安装腔，所述第一电机设于所述安装腔内，所述第一电机输出端与所述第一旋转轴一端连接，所述第一旋转轴另一端与所述传动组装检测轮盘底部连接，所述第一电机上还设有第一编码器，所述第一电机、所述第一编码器分别与所述中央处理器电连接；所述第二旋转基座包括第二底座、第二电机及第二旋转轴，所述第二底座内设有安装腔，所述第二电机设于所述安装腔内，所述第二电机与所述第二旋转轴一端连接，所述第二旋转轴另一端与所述检测工位底部连接，所述第二电机上还设有第二编码器，所述第二电机、所述第二编码器分别与所述中央处理器电连接。

上述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其中，所述CCD摄像系统包括第一视觉检测相机和第二视觉检测相机，所述第一视觉检测相机和所述第二视觉检测相机的镜头均朝向所述检测工位；所述照明系统由穹顶无影光和微控制器组成。

上述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其中，所述分料系统包括取料机械手及储料箱，所述储料箱内设有隔板，所述隔板将所述储料箱内分为合格品储存腔和非合格品储存腔。

本发明的第二方面，一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测方法，包括如下步骤：

S1、卡扣进料：检测工位位于所述第一进料轨道输出端下方时，所述第一传感器传送信号至所述中央处理器，所述中央处理器控制水平伸缩气缸工作，所述水平伸缩气缸驱动所述挡料板朝所述传动组装检测轮盘轴线运动，所述第一进料轨道将所述第一振动盘内的卡扣输送至位于所述第一进料轨道输出端下方的检测工位上；S2、缓冲垫圈进料：步骤S1中的检测工位后侧的检测工位输送至第一进料轨道输出端下方时，步骤S1中完成卡扣进料的检测工位输送至所述缓冲垫圈进料机构下方时，所述缓冲垫圈吸附装置将所述第二进料轨道输出端的缓冲垫圈套设于卡扣上；S3、压合：步骤S2中完成缓冲垫圈进料的检测工位输送至所述缓冲垫圈压合机构下方时，所述缓冲垫圈压合机构对检测工位上的缓冲垫圈及卡扣进行压合；S4、检测工位定位：步骤S3中完成压合的检测工位输送至所述视觉检测机构下方时，第一视觉检测相机检测完成压合的检测工位是否进入检测区域，若未进入检测区域，则通过第一旋转基座及第二旋转基座旋转输送调整使完成压合的检测工位进入检测区域；S5、检测：第二视觉检测相机采集待测产品图像，并通过形状匹配判定是为需要检测产品，确定为需要检测产品后裁剪需要的图像，进行位置补正、图像预处理；S6、对步骤S5所得的图像提取需要检测的区域，进行图像局部处理并进行判定分析，若为合格品，则所述检测工位输送至所述分料机构时，由所述取料机械手将所述检测工位上的产品输送至所述合格品储存腔内，若为不合格品，则所述检测工位输送至所述分料机构时，由所述取料机械手将所述检测工位上的产品输送至所述非合格品储存腔内。

上述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测方法，其中，所述提取需要检测的区域是缓冲垫圈组装区域，对该缓冲垫圈组装区域进行图像增强及形态学处理，然后对卡扣内部区域和外部区域进行斑点分析，判定斑点分析的结果，获知缓冲垫圈是否组装到位。

与现有技术相比，本发明实现的有益效果：本发明能够实现塑胶卡扣及缓冲垫圈的自动组装，组装过程中的定位准确，有效地避免了人工检测方法因主观因素造成的误差，检测效率及准确性高，可同时将合格品与非合格品分类存放。

附图说明

图1为本发明的外观示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明中塑胶卡扣进料机构的结构示意图。

图4为本发明中缓冲垫圈进料机构的结构示意图。

图5为本发明中第一旋转基座的结构示意图。

图6为本发明中第二旋转基座的结构示意图。

各标记与部件名称对应关系如下：

1、塑胶卡扣进料机构；101、第一振动盘；102、卡扣整理器；103、第一进料轨道；104、挡料机构；105、水平伸缩气缸；106、挡料板；2、缓冲垫圈进料机构；201、第二振动盘；202、第二进料轨道；203、缓冲垫吸取装置；3、缓冲垫圈压合机构；4、传动机构；401、第一旋转基座；402、传动组装检测轮盘；403、第一底座；404、第一电机；405、第一旋转轴；406、第二旋转基座；407、第二底座；408、第二电机；409、第二旋转轴；5、视觉检测机构；6、分料机构；601、取料机械手；602、合格品储存腔；603、非合格品储存腔；7、中央处理器；8、工作台；9、检测工位。

具体实施方式

下面，用实施例来进一步说明本发明内容，但本发明的保护范围并不仅限于实施例。对本领域的技术人员在不背离本发明精神和保护范围的情况下做出的其它的变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。

实施例1

如图1所示，一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置，包括工作台8以及设于工作台8上的塑胶卡扣进料机构1、缓冲垫圈进料机构2、缓冲垫圈压合机构3、传动机构4、视觉检测机构5、分料机构6、中央处理器7；中央处理器7分别与塑胶卡扣进料机构1、缓冲垫圈进料机构2、缓冲垫圈压合机构3、传动机构4、视觉检测机构5、分料机构6电连接；传动机构4包括第一旋转基座401和传动组装检测轮盘402，传动组装检测轮盘402通过第一旋转基座401与工作台8连接，传动组装检测轮盘402旁侧依次设有塑胶卡扣进料机构1、缓冲垫圈进料机构2、缓冲垫圈压合机构3、视觉检测机构5、分料机构6，传动组装检测轮盘402顶部围绕其轴线均匀设有五个检测工位9，分别与塑胶卡扣进料机构1、缓冲垫圈进料机构2、缓冲垫圈压合机构3、视觉检测机构5、分料机构6位置相匹配，五个检测工位9均通过第二旋转基座406与传动组装检测轮盘402顶部连接；视觉检测机构5包括机架501、视觉处理单元502、CCD摄像系统503、照明系统504，视觉处理单元502与CCD摄像系统503电连接，CCD摄像系统503采集位于CCD摄像系统503下方的检测工位9上的产品图像并传送给视觉处理单元502，照明系统504提供位于CCD摄像系统503下方的检测工位9的光照；机架501上设有立柱505，立柱505顶部设有横杆506，横杆506一端与立柱505顶部固定连接，横杆506另一端位于传动组装检测轮盘402上方，CCD摄像系统503通过电动伸缩杆与横杆506底部连接且位于传动组装检测轮盘402上方，照明系统504固定于立柱505靠近传动组装检测轮盘402一侧的侧壁上，视觉处理单元502设于机架501上。

其中，CCD摄像系统503包括第一视觉检测相机和第二视觉检测相机，第一视觉检测相机和第二视觉检测相机的镜头均朝向检测工位9；照明系统504由穹顶无影光和微控制器组成。其中，分料系统6包括取料机械手601及储料箱，储料箱内设有隔板，隔板将储料箱内分为合格品储存腔602和非合格品储存腔603。

如图3所示，塑胶卡扣进料机构1由第一振动盘101、卡扣整理器102、第一进料轨道103及挡料机构104组成，卡扣整理器102进料端与第一振动盘101出料口连接，卡扣整理器102出料端与第一进料轨道103输入端连接，第一进料轨道103输入端位于检测工位9上方，挡料机构104包括水平伸缩气缸105及挡料板106，水平伸缩气缸105通过气缸座固定于第一进料轨道103输出端顶部，水平伸缩气缸105的伸缩端与挡料板106顶部固定连接，挡料板106设于第一进料轨道103输出端，挡料板106底部还设有第一传感器，第一传感器用于监测检测工位9是否位于第一进料轨道103输出端下方。

如图4所示，缓冲垫圈进料机构2包括第二振动盘201、第二进料轨道202及缓冲垫吸取装置203，第二进料轨道202输入端与第二振动盘201出料口连接，缓冲垫吸取装置203设于第二进料轨道202输出端旁侧。

如图5及图6所示，第一旋转基座401包括第一底座403、第一电机404及第一旋转轴405，第一底座403内设有安装腔，第一电机404设于安装腔内，第一电机404输出端与第一旋转轴405一端连接，第一旋转轴405另一端与传动组装检测轮盘402底部连接，第一电机404上还设有第一编码器，第一电机404、第一编码器分别与中央处理器7电连接；第二旋转基座406包括第二底座407、第二电机408及第二旋转轴409，第二底座407内设有安装腔，第二电机408设于安装腔内，第二电机408与第二旋转轴409一端连接，第二旋转轴409另一端与检测工位9底部连接，第二电机408上还设有第二编码器，第二电机408、第二编码器分别与中央处理器7电连接。

实施例2

本发明提供的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测方法用于对完成缓冲垫圈组装的卡扣进行自动检测，该检测方法具有如下步骤：

S1、卡扣进料：检测工位9位于第一进料轨道103输出端下方时，第一传感器107传送信号至中央处理器7，中央处理器7控制水平伸缩气缸105工作，水平伸缩气缸105驱动挡料板106朝传动组装检测轮盘402轴线运动，第一进料轨道103将第一振动盘101内的卡扣输送至位于第一进料轨道103输出端下方的检测工位9上；S2、缓冲垫圈进料：步骤S1中的检测工位9后侧的检测工位9输送至第一进料轨道103输出端下方时，步骤S1中完成卡扣进料的检测工位9输送至缓冲垫圈进料机构2下方时，缓冲垫圈吸附装置将第二进料轨道202输出端的缓冲垫圈套设于卡扣上；S3、压合：步骤S2中完成缓冲垫圈进料的检测工位9输送至缓冲垫圈压合机构3下方时，缓冲垫圈压合机构3对检测工位9上的缓冲垫圈及卡扣进行压合；S4、检测工位9定位：步骤S3中完成压合的检测工位9输送至视觉检测机构5下方时，第一视觉检测相机检测完成压合的检测工位9是否进入检测区域，若未进入检测区域，则通过第一旋转基座401及第二旋转基座407旋转输送调整使完成压合的检测工位9进入检测区域；S5、检测：第二视觉检测相机采集待测产品图像，并通过形状匹配判定是为需要检测产品，确定为需要检测产品后裁剪需要的图像，进行位置补正、图像预处理；S6、对步骤S5所得的图像提取需要检测的区域，进行图像局部处理并进行判定分析，若为合格品，则检测工位9输送至分料机构6时，由取料机械手将检测工位9上的产品输送至合格品储存腔内，若为不合格品，则检测工位9输送至分料机构6时，由取料机械手将检测工位9上的产品输送至非合格品储存腔内。

其中，提取需要检测的区域是缓冲垫圈组装区域，对该缓冲垫圈组装区域进行图像增强及形态学处理，然后对卡扣内部区域和外部区域进行斑点分析，判定斑点分析的结果，获知缓冲垫圈是否组装到位。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好地使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的塑胶卡扣自动检测装置，其特征在于，包括工作台以及设于所述工作台上的塑胶卡扣进料机构、缓冲垫圈进料机构、缓冲垫圈压合机构、传动机构、视觉检测机构、分料机构、中央处理器；所述中央处理器分别与所述塑胶卡扣进料机构、所述缓冲垫圈进料机构、所述缓冲垫圈压合机构、所述传动机构、所述视觉检测机构、所述分料机构电连接；所述传动机构包括第一旋转基座和传动组装检测轮盘，所述传动组装检测轮盘通过所述第一旋转基座与工作台连接，所述传动组装检测轮盘旁侧依次设有所述塑胶卡扣进料机构、所述缓冲垫圈进料机构、所述缓冲垫圈压合机构、所述视觉检测机构、所述分料机构，所述传动组装检测轮盘顶部围绕其轴线均匀设有五个检测工位，分别与所述塑胶卡扣进料机构、所述缓冲垫圈进料机构、所述缓冲垫圈压合机构、所述视觉检测机构、所述分料机构位置相匹配，所述五个检测工位均通过第二旋转基座与所述传动组装检测轮盘顶部连接；所述视觉检测机构包括机架、视觉处理单元、CCD摄像系统、照明系统，所述视觉处理单元与所述CCD摄像系统电连接，所述CCD摄像系统采集位于所述CCD摄像系统下方的检测工位上的产品图像并传送给视觉处理单元，照明系统提供位于所述CCD摄像系统下方的检测工位的光照；所述机架上设有立柱，所述立柱顶部设有横杆，所述横杆一端与所述立柱顶部固定连接，所述横杆另一端位于所述传动组装检测轮盘上方，所述CCD摄像系统通过电动伸缩杆与所述横杆底部连接且位于传动组装检测轮盘上方，所述照明系统固定于立柱靠近所述传动组装检测轮盘一侧的侧壁上，所述视觉处理单元设于所述机架上。

2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其特征在于，所述塑胶卡扣进料机构由第一振动盘、卡扣整理器、第一进料轨道及挡料机构组成，所述卡扣整理器进料端与所述振动盘出料口连接，所述卡扣整理器出料端与所述第一进料轨道输入端连接，所述第一进料轨道输入端位于所述检测工位上方，所述挡料机构包括水平伸缩气缸及挡料板，所述水平伸缩气缸通过气缸座固定于所述第一进料轨道输出端顶部，所述水平伸缩气缸的伸缩端与所述挡料板顶部固定连接，所述挡料板设于所述第一进料轨道输出端，所述挡料板底部还设有第一传感器，所述第一传感器用于监测检测工位是否位于所述第一进料轨道输出端下方。

3.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其特征在于，所述缓冲垫圈进料机构包括第二振动盘、第二进料轨道及缓冲垫吸取装置，所述第二进料轨道输入端与所述第二振动盘出料口连接，所述缓冲垫吸取装置设于所述第二进料轨道输出端旁侧。

4.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其特征在于，所述第一旋转基座包括第一底座、第一电机及第一旋转轴，所述第一底座内设有安装腔，所述第一电机设于所述安装腔内，所述第一电机输出端与所述第一旋转轴一端连接，所述第一旋转轴另一端与所述传动组装检测轮盘底部连接，所述第一电机上还设有第一编码器，所述第一电机、所述第一编码器分别与所述中央处理器电连接；所述第二旋转基座包括第二底座、第二电机及第二旋转轴，所述第二底座内设有安装腔，所述第二电机设于所述安装腔内，所述第二电机与所述第二旋转轴一端连接，所述第二旋转轴另一端与所述检测工位底部连接，所述第二电机上还设有第二编码器，所述第二电机、所述第二编码器分别与所述中央处理器电连接。

5.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其特征在于，所述CCD摄像系统包括第一视觉检测相机和第二视觉检测相机，所述第一视觉检测相机和所述第二视觉检测相机的镜头均朝向所述检测工位；所述照明系统由穹顶无影光和微控制器组成。

6.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测分料装置，其特征在于，所述分料系统包括取料机械手及储料箱，所述储料箱内设有隔板，所述隔板将所述储料箱内分为合格品储存腔和非合格品储存腔。

7.一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、卡扣进料：检测工位位于所述第一进料轨道输出端下方时，所述第一传感器传送信号至所述中央处理器，所述中央处理器控制水平伸缩气缸工作，所述水平伸缩气缸驱动所述挡料板朝所述传动组装检测轮盘轴线运动，所述第一进料轨道将所述第一振动盘内的卡扣输送至位于所述第一进料轨道输出端下方的检测工位上；S2、缓冲垫圈进料：步骤S1中的检测工位后侧的检测工位输送至第一进料轨道输出端下方时，步骤S1中完成卡扣进料的检测工位输送至所述缓冲垫圈进料机构下方时，所述缓冲垫圈吸附装置将所述第二进料轨道输出端的缓冲垫圈套设于卡扣上；S3、压合：步骤S2中完成缓冲垫圈进料的检测工位输送至所述缓冲垫圈压合机构下方时，所述缓冲垫圈压合机构对检测工位上的缓冲垫圈及卡扣进行压合；S4、检测工位定位：步骤S3中完成压合的检测工位输送至所述视觉检测机构下方时，第一视觉检测相机检测完成压合的检测工位是否进入检测区域，若未进入检测区域，则通过第一旋转基座及第二旋转基座旋转输送调整使完成压合的检测工位进入检测区域；S5、检测：第二视觉检测相机采集待测产品图像，并通过形状匹配判定是为需要检测产品，确定为需要检测产品后裁剪需要的图像，进行位置补正、图像预处理；S6、对步骤S5所得的图像提取需要检测的区域，进行图像局部处理并进行判定分析，若为合格品，则所述检测工位输送至所述分料机构时，由所述取料机械手将所述检测工位上的产品输送至所述合格品储存腔内，若为不合格品，则所述检测工位输送至所述分料机构时，由所述取料机械手将所述检测工位上的产品输送至所述非合格品储存腔内。

8.如权利要求7所述的一种基于机器视觉的塑胶组合盖自动检测方法，其特征在于，所述提取需要检测的区域是缓冲垫圈组装区域，对该缓冲垫圈组装区域进行图像增强及形态学处理，然后对卡扣内部区域和外部区域进行斑点分析，判定斑点分析的结果，获知缓冲垫圈是否组装到位。