CN109332196A - 一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，实现将乳液泵从上游生产线进料传送、视觉检测，再根据检测结果对产品进行分拣，其特征在于，包括：控制器、分度转位机构及围绕该分度转位机构设置有进料机构、检测机构、合格品卸料机构以及次品卸料机构，所述分度转位机构之上设有多个夹料机构，通过间歇式转动令各夹料机构依次转向进料工位、检测工位、合格品卸料工位或次品卸料工位；所述进料机构包括由初始纠偏角板、中段纠偏气缸、嘴部挡板和气动喷嘴的乳液泵嘴部角度固定组件，所述乳液泵嘴部角度固定组件使得所述乳液泵进料时其嘴部保持一个固定方向；所述检测机构包括用于对工位内乳液泵进行图像采集的若干组相机以及若干相机辅助光源。

Description

一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机

技术领域

本发明涉及一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机。

背景技术

乳液泵是洗液容器的重要组成部分，其社会需求量巨大，市场广阔，因此需要大批量生产。但在生产过程中会出现表面沾染污渍、尾管倒插的问题。因此需要进行严格的表面检测，以保证它的质量，提升其商业价值和使用价值。传统的乳液泵缺陷检测方法大多是以人工检测为主，人工检测法易受到检测人员的思维、情绪、人眼疲劳、经验差异、工作强度等因素的影响而降低检测结果的可靠性，最终导致检测效率低下，不利于产品生产。目前，工业上应用的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机大多是基于图像处理法或者特征提取、机器学习技术的，在支撑和传送乳液泵过程中出现检测表面遮挡和因运动采样造成图像模糊可能导致整个检测环节失败的问题。

发明内容

为克服现有技术中所存在的问题，本发明提出一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，实现将乳液泵从上游生产线传送到机器视觉检测工位上，再根据检测结果对产品进行分拣，其具体技术内容如下：

一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其包括：控制器、分度转位机构及围绕该分度转位机构设置有进料机构、检测机构、合格品卸料机构以及次品卸料机构，所述分度转位机构之上设有多个夹料机构，通过间歇式转动令各夹料机构依次转向进料工位、检测工位、合格品卸料工位或次品卸料工位；

所述进料机构与进料工位正对，其包括由初始纠偏角板、中段纠偏气缸、嘴部挡板和气动喷嘴的乳液泵嘴部角度固定组件，所述乳液泵嘴部角度固定组件使得所述乳液泵进料时其嘴部保持一个固定方向；

所述检测机构与检测工位正对，其包括用于对工位内乳液泵进行图像采集的若干组相机以及若干相机辅助光源；

所述合格品卸料机构正对合格品卸料工位，所述次品卸料机构正对次品卸料工位，由所述控制器选择夹料机构于合格品卸料工位或次品卸料工位执行卸料操作。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述检测机构包括需在围绕检测工位以120度间隔布置三组相机和三组相机辅助光源，且所述相机与相机辅助光源相互错开布局。

于本发明的一个或多个实施例当中，每组相机包含上、下布局的两个相机。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述检测机构还包括一组设置于检测工位上方且朝向正下方的相机及环绕该相机设置的相机辅助光源。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述检测机构还包括一组设置于朝向检测工位下方且水平朝向待测乳液泵尾管末端的相机及与该相机相对的相机辅助光源。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述合格品卸料机构包括出料槽一和位于出料槽一上端的辅助退料斜块一，所述辅助退料斜块一正对设于合格品卸料工位的下方。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述次品卸料机构包括出料槽二和位于出料槽二上端的辅助退料斜块二，所述辅助退料斜块二正对设于次品卸料工位的下方。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述分度转位机构包括四位分割器、调速电机、同步带组件和转盘，所述同步带组件连接调速电机的电机轴与四位分割器的输入轴，所述转盘安装在四位分割器的输出轴上。

于本发明的一个或多个实施例当中，所述夹料机构包括夹具体、夹具定块、夹具活块和带导杆气缸，由导杆气缸驱动夹具活块实现对料品的夹放。

与现有技术相比，本发明的优越性体现在：乳液泵视觉检测环节需要全方位可视化地识别出乳液泵表面的缺陷，要求设计的夹持机构不能遮挡待检部位，故采取气动夹具夹持不需检测的尾管中段的方案，依靠分割器提供的间歇转动，能使乳液泵在各个工位留有一定的停留时间，进而保证各机构可靠地配合，这一短暂的停留时间也使得工业相机在同一位置可以拍取清晰的静态图片，确保视觉检测过程的可靠性。其中，进料机构、检测机构和卸料机构分布于分度转位机构的圆周外围上，可实现各机构协同工作，工作周期可通过调速电机作出调节，本发明的夹持方案和传送方案确保给视觉检测模块提供高质量的原始图像，进而提升检测系统的稳定性和高效性。

附图说明

图1为本发明的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机的整体结构示意图。

图2为本发明的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机的进料机构的结构示意图。

图3为本发明的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机的分度转位机构的结构示意图。

图4为本发明的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机的相机与相机辅助光源布局结构示意图。

具体实施方式

如下结合附图1至4，对本申请方案作进一步描述：

一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其包括：控制器(安装于设备机架上，图中未示出)、分度转位机构1及围绕该分度转位机构1设置有进料机构2、检测机构3、合格品卸料机构4以及次品卸料机构5，所述分度转位机构1之上设有多个夹料机构6，通过间歇式转动令各夹料机构6依次转向进料工位A、检测工位B、合格品卸料工位C或次品卸料工位D；所述进料机构2与进料工位A正对，其包括由初始纠偏角板201、中段纠偏气缸202、嘴部挡板203和气动喷嘴204的乳液泵嘴部角度固定组件，所述乳液泵嘴部角度固定组件使得所述乳液泵进料时其嘴部保持一个固定方向；所述检测机构3与检测工位B正对，其包括用于对工位内乳液泵进行图像采集的若干组相机301以及若干相机辅助光源302；所述合格品卸料机构4正对合格品卸料工位，所述次品卸料机构5正对次品卸料工位D，由所述控制器选择夹料机构6于合格品卸料工位C或次品卸料工位D执行卸料操作。所述合格品卸料机构4包括出料槽一401和位于出料槽一401上端的辅助退料斜块一402，所述辅助退料斜块一402正对设于合格品卸料工位C的下方。所述次品卸料机构5包括出料槽二501和位于出料槽二501上端的辅助退料斜块二502，所述辅助退料斜块二502正对设于次品卸料工位D的下方。所述分度转位机构1包括四位分割器(图中未示出)、调速电机102、同步带组件103和转盘104，所述同步带组件103连接调速电机102的电机轴与四位分割器的输入轴，所述转盘104安装在四位分割器的输出轴上。所述夹料机构6包括夹具体601、夹具定块602、夹具活块603和带导杆气缸604，由导杆气缸604驱动夹具活块603实现对料品的夹放。

乳液泵表面缺陷检测机的视觉系统需要尽量对乳液泵进行全方位多角度检测，因此采用多组相机301和相机辅助光源302的设计布局，检测的主体是彩色泵头和白色泵体，为实现360度检测，所述检测机构3包括需在围绕检测工位以120度间隔布置三组相机301a、301b、301c和三组相机辅助光源302a、302b、302c，且所述相机301a、301b、301c与相机辅助光源302a、302b、302c相互错开布局，考虑到相机的视野和景深，每组相机301包含上、下布局的两个相机。所述相机辅助光源302提供良好的照明条件，如此一来，相机辅助光源302a和302b为第一组相机301a提供照明；相机辅助光源302b和302c为第二组相机302b提供照明；相机辅助光源302a和302c为第三组相机301c提供光源。所述检测机构3还包括一组设置于检测工位B上方且朝向正下方的相机301d及环绕该相机301d设置的相机辅助光源302d，所述检测机构3还包括一组设置于朝向检测工位B下方且水平朝向待测乳液泵尾管(由夹料机构6夹持于检测工位B处)末端的相机301e及与该相机301e相对的相机辅助光源302e，用于判断乳液泵尾管部分检测尾管是否反插。

本发明实施要领：

1)相机与镜头的参数选择

根据产品检测要求，相机需要识别1平方毫米的缺陷，靶面尺寸为的1/3英寸的CCD相机基本满足要求。为1/3英寸CCD相机选配的镜头，其靶面尺寸要大于或等于相机的靶面尺寸，故选择靶面尺寸为2/3英寸的工业镜头。工业镜头的焦距越大，视角越小，景深也越小，所需工作距离也越大；焦距越小，图像畸变也越大；综合考虑，为使检测设备更紧凑，选择焦距稍小的8mm镜头，缩小工作距离。

2)相机工作距离计算

在研究成像系统时复杂的镜头可以简单地等效于成一个近轴性的凸透镜；物距一般远大于焦距；由于物距远大于焦距，根据公式1/u+1/V＝1/f或上图可知，像距基本等于焦距，事实上调焦的过程就是将像距微调，微调的结果和焦距基本相差不远；由于像距基本等于焦距，所以从CCD靶面向前一个焦距距离就近似是镜头的中心点了，这个点的确定对我们光路作图意义很大。

目前，已知相机靶面尺寸w*h＝4.8mm*3.6mm；镜头焦距f＝8mm；泵头水平方向视野W为100mm；泵体竖直方向视野H为80mm；工作距离(物距)u；像距v。

于是检测泵头的相机视野放大倍数为β＝w/W＝4.8/100＝0.048

根据u/v＝1/β和1/u+1/v＝1/f得：u/f＝1+1/β

所以相机工作距离：u＝f(1+1/β)≈174.66mm

同样检测泵头顶部的相机视野放大倍数为β＝w/W＝4.8/100＝0.048

根据u/v＝1/β和1/u+1/v＝1/f得：u/f＝1+1/β

所以相机工作距离：u＝f(1+1/β)≈174.66mm

检测泵体的相机视野放大倍数为β＝h/H＝3.6/80＝0.045

根据u/v＝1/β和1/u+1/v＝1/f得：u/f＝1+1/β

所以相机工作距离：u＝f(1+1/β)≈185.77mm

尾管检测相机的工作距离可现场调节，工作距离对检测影响不大。泵头的视野中心与泵体的视野中心距离50mm左右，所以分别检测泵头和泵体的两个相机的镜头光轴线竖直距离约为50mm。

本发明的设备还包括支撑进料机构2、检测机构3、合格品卸料机构4以及次品卸料机构5的支架，进一步结构包括：

所述分度转位机构1包括四位分割器101、调速电机102、电机安装板、同步带组件103和转盘104，所述四位分割器101安装于检测机平台上，所述调速电机102安装于电机安装板，所述安电机装板安装于四位分割器101上，所述同步带组件103连接调速电机轴与四位分割器101输入轴；所述转盘104安装在四位分割器101的输出轴上。

所述进料机构2由直振器205、料槽206组成，所述直振器205安装于检测机平台上；所述料槽206包括一个连接法兰2061、两个气槽竖板焊接件2062、两个气槽2063、两个角铁导轨2064；所述连接法兰2061安装于直振器205上平面，连接法兰2061的两侧安装有气槽竖板焊接件2062；两个气槽2063分别设置在所述两个气槽竖板焊接件2062的上端内侧，所述两个气槽2063的内侧分别设置角铁导轨2064，乳液泵以旋盖下表面作为支撑面挂在所述两个角铁导轨2064间；所述气槽2063由通心方管加工制成，两端由铁板焊接密封，两气槽2063外侧分别开圆孔，并焊接气动内螺纹接头2065；所述两气槽2063内侧于角铁导轨2064上端分别打出一组斜向进料方向的气孔；所述两气槽2063的进给方向末端安装有末端挡板2066，所述进给方向的右侧的气槽2063较短，形成缺口用作切向进料。所述右侧的气槽2063一侧设置初始纠偏角板201和两个一组的中段纠偏气缸202，所述中段纠偏气缸202安装于气缸架207上，所述气缸架207焊接于右侧的气槽2063上；所述左侧的气槽2063的进给方向末端设置有一个嘴部挡板203和一个气动喷嘴204。

所述夹料机构6由夹具体601、夹具定块602、夹具活块603、带导杆气缸604结合成组合体。所述夹具体601安装在分度转位机构1的转盘104上；所述夹具定块602焊接在夹具体601上；所述带导杆气缸604安装在夹具体601上；所述夹具活块602安装于带导杆气缸604的活塞杆上。带导杆气缸604可通过夹具体601上两条长槽口调节安装前后距离。对应各工位的四组夹料机构分别以90度间隔呈圆周分布安装在转盘104上。

上述发明目的通过以下原理实现：

乳液泵表面缺陷检测是乳液泵生产线的最后一个环节，核心是通过机器视觉进行智能检测以达到产品的良莠识别。根据该思路，设计的乳液泵表面缺陷检测机的机械结构应当实现乳液泵的进料、传送、分拣等功能。针对以上功能，检测设备在结构上分别设计进料机构、分度转位机构、夹料机构和卸料机检等几大模块。在整体布局上，将分度转位机构置于中心，进料工位、检测工位、合格品卸料工位、次品卸料工位以90度间隔呈圆周分布在分度转位机构周围。

进料机构采取直线的进给方式，进给动力由直振器和气槽共同提供。为达到连续可靠进料，乳液泵需要在进料装置上呈直线队列紧密排列。从生产线上游下来的乳液泵相互间都有一定的距离，采用定向气槽可将乳液泵快速吹向前方队列，而直振器以高频的振动使乳液泵队列向前挤压进给。乳液泵从料槽的入口到出口，首先经过初始纠偏角板的纠正，其嘴部大致摆向进给方向的反向，再经过中段纠偏气缸的纠偏，其嘴部大致摆向进给方向的左侧，最后到达料槽的出口处时，受气动喷嘴的作用和嘴部挡板的约束，其嘴部摆向进给方向的左侧。料槽的末端挡板阻挡着乳液泵队列，在气动夹具的作用下，可从料槽末端右侧的缺口实现进料。

分度转位机构的采用四工位分割器，其输出轴上的转盘每转90度停顿一定时间。当转盘止动时，转盘上的四组气动夹具刚好分别对应进料工位、检测工位、合格品卸料工位、次品卸料工位。进料工位对应的气动夹具的带导杆气缸的活塞杆推动夹具活块与夹具定块配合夹住乳液泵尾管，完成夹持进料动作；检测工位对应的气动夹具保持夹持状态，使乳液泵接受视觉检测系统的拍照和检测工序；合格品卸料工位对应的气动夹具根据视觉检测结果判断是否在此工位卸掉乳液泵；否则次品卸料工位对应的气动夹具卸掉不合格的乳液泵。

合格品卸料工位和次品卸料工位对应的卸料组件工作原理一样，当气动夹具松开乳液泵尾管后，乳液泵会受重力作用产生自由落体运动，此时如无外力作用，乳液泵垂直掉落会直接卡在气动夹具活块和定块之间的开口内，不能顺利掉落在出料槽上完成卸料。故此，在出料槽上加装一块辅助退料斜块，当乳液泵垂直掉落时，其尾管末端会碰到辅助退料斜快的斜面上，此时，斜面会给尾管末端一个反作用力，根据力的分解原理，会有一个平行于斜面正前方的水平分离作用在尾管末端上，如同畔脚石一样，乳液泵头部会朝着与该分力相反的方向倾倒，掉落在出料槽上，完成卸料。

乳液泵缺陷检测机的工序是进料、检测、分拣，所以分度转为机构的转盘每逆时针转90度，转盘上的夹料机构会轮换到下一个工位，系统以转盘每完成一次止动和转动为一个工作周期，一个周期内同时完成当前当前乳液泵的检测，和后一个乳液本的进料，和前一个乳液泵的分拣。一个周期内，进料机构的一组两个中段纠偏气缸配合完成一次乳液泵嘴部角度纠偏，即当转盘刚好止动时，靠近进料工位的气缸活塞杆缩回放行两气缸之间的乳液泵，同一时刻另一个气缸伸出将乳液泵嘴部弹到进给方向左侧，半个周期时间后，靠近进料工位的气缸活塞杆伸出阻拦，同一时刻另一个气缸缩回放行下一个乳液泵进入两气缸之间。

上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于，包括：控制器、分度转位机构及围绕该分度转位机构设置有进料机构、检测机构、合格品卸料机构以及次品卸料机构，所述分度转位机构之上设有多个夹料机构，通过间歇式转动令各夹料机构依次转向进料工位、检测工位、合格品卸料工位或次品卸料工位；

所述进料机构与进料工位正对，其包括由初始纠偏角板、中段纠偏气缸、嘴部挡板和气动喷嘴的乳液泵嘴部角度固定组件，所述乳液泵嘴部角度固定组件使得所述乳液泵进料时其嘴部保持一个固定方向；

所述检测机构与检测工位正对，其包括用于对工位内乳液泵进行图像采集的若干组相机以及若干相机辅助光源；

所述合格品卸料机构正对合格品卸料工位，所述次品卸料机构正对次品卸料工位，由所述控制器选择夹料机构于合格品卸料工位或次品卸料工位执行卸料操作。

2.根据权利要求1所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：所述检测机构包括需在围绕检测工位以120度间隔布置三组相机和三组相机辅助光源，且所述相机与相机辅助光源相互错开布局。

3.根据权利要求2所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：每组相机包含上、下布局的两个相机。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：所述检测机构还包括一组设置于检测工位上方且朝向正下方的相机及环绕该相机设置的相机辅助光源。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：所述检测机构还包括一组设置于朝向检测工位下方且水平朝向待测乳液泵尾管末端的相机及与该相机相对的相机辅助光源。

6.根据权利要求1所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：所述合格品卸料机构包括出料槽一和位于出料槽一上端的辅助退料斜块一，所述辅助退料斜块一正对设于合格品卸料工位的下方。

7.根据权利要求1所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：所述次品卸料机构包括出料槽二和位于出料槽二上端的辅助退料斜块二，所述辅助退料斜块二正对设于次品卸料工位的下方。

8.根据权利要求1至3任一项或6或7所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：所述分度转位机构包括四位分割器、调速电机、同步带组件和转盘，所述同步带组件连接调速电机的电机轴与四位分割器的输入轴，所述转盘安装在四位分割器的输出轴上。

9.根据权利要求1至3任一项或6或7所述的基于立体视觉检测技术的乳液泵缺陷检测机，其特征在于：所述夹料机构包括夹具体、夹具定块、夹具活块和带导杆气缸，由导杆气缸驱动夹具活块实现对料品的夹放。