CN109590222A - 适用于硬质工件的视觉分拣方法与视觉分拣系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于硬质工件的视觉分拣系统以及使用该分拣系统对硬质工件进行分拣的视觉分拣方法。该视觉分拣系统包括摄像头、处理器以及转料盘；转料盘包括有托盘，于托盘的外缘上设置有用于承托硬质工件的叶片，由叶片形成格栅结构；叶片为耐磨硬质叶片。叶片采用40Cr钢材作为制造材料，这样相比于传统的玻璃转料盘而言，40Cr钢材价格适中，加工容易，经热处理以后材料本身可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，这样能够提高本发明的使用寿命。另外，叶片采用上下对称的结构设计形式，这样可以使得叶片双面使用，极大程度地延长了叶片的使用寿命。此外，本发明设计的转料盘采用栅格结构，在保证透光的同时，解决了分拣过程中粉尘覆盖及磨损的问题。

Description

适用于硬质工件的视觉分拣方法与视觉分拣系统

技术领域

本发明涉及视觉分拣技术领域，更具体地说，特别涉及一种适用于硬质工件的视觉分拣方法以及一种适用于硬质工件的视觉分拣系统。

背景技术

近年来，机器视觉技术发展迅速，目前已经成熟地应用于绝大多数领域的智能设备上，其中以物流、农业、规则形状工业制品分拣等领域应用最为广泛。

对于具有规则形状的物品而言，例如快递包裹、烟草、齿轮、钢球等等，都可以应用机器视觉技术进行产品分拣。作为具有固定性状的金刚石刀头而言，机器视觉技术的应用却几乎空白，造成这种局面的主要原因就是没有一种合适的转料盘以满足金刚石刀头视觉分拣的要求，例如：金刚石刀头硬度高，产品表面携带粉尘多，绝大多数视觉分拣设备上应用的玻璃转料盘极易出现刮花现象，变得模糊不清，进而无法进行精确的测量。

通过分析，目前普通的玻璃转料盘如果用于金刚石刀头的分拣，会出现如下问题：1、常规视觉分拣设备转料盘为了透光性通常采用玻璃盘，由于金刚石等硬质合金本身硬度高，再加上分拣过程中产生的大量细微颗粒粉尘，导致玻璃表面极易刮花，进而无法准确测量；2、由于粉尘较多，玻璃转料盘必须经常清洁，设备维护人工成本高；3、当视觉分拣设备应用于金刚石刀头等硬质合金领域时，由于转料盘材料的原因，导致设备寿命大大减少。

综上所述，如何解决现有技术中，普通转料盘所存在的无法满足金刚石刀头视觉分拣要求的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于硬质工件的视觉分拣方法与分拣系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于硬质工件的视觉分拣方法，采用硬质材料制成格栅式结构的转料盘，然后通过摄像头获取硬质工件在转料盘上的图像，之后通过边缘性检测获得完整的硬质工件的结构形状参数并分析该硬质工件是否合格。

一种适用于硬质工件的视觉分拣系统，包括有用于获取硬质工件图像信息的摄像头以及能够对硬质工件图像信息进行数据处理的处理器。基于上述结构设计，本发明还包括有用于对硬质工件支撑的转料盘；所述转料盘包括有托盘，所述托盘的外缘为规则形状，于所述托盘的外缘上设置有用于承托硬质工件的叶片，所述叶片设置有多个，全部的所述叶片于所述托盘的外缘上等间隔设置并形成有格栅结构；所述叶片为耐磨硬质叶片。

优选地，所述托盘为圆环型或者椭圆环形结构；于所述托盘的内缘上设置有限位卡槽，于所述托盘的主体上开设有螺栓孔以及安装孔，穿过所述螺栓孔设置有用于与视觉分拣设备的底座进行固定连接的螺栓组件，于所述安装孔内设置有水准泡。

优选地，所述叶片为40Cr钢制叶片。

优选地，所述叶片的一侧边与所述托盘连接，所述叶片用于与硬质工件接触、所述叶片的上下两端结构相同。

优选地，所述叶片为长方形板式结构，根据工件尺寸对所述叶片之间的间距进行调整，以保证至少四个相邻的所述叶片之间的距离长度不小于工件的最大尺寸。

优选地，所述叶片的设置数量在260-280个之间。

优选地，所述叶片通过整体切割的方式一体成型于所述托盘上。

优选地，所述叶片与所述托盘为分体式结构，所述叶片焊接或铰接于所述托盘上。

本发明提供的视觉分拣转料盘，由托盘以及叶片构成，叶片设置在托盘上，叶片之间具有间隔并形成格栅结构，叶片采用40Cr钢材作为制造材料，这样相比于传统的玻璃转料盘而言，40Cr钢材价格适中，加工容易，经热处理以后材料本身可获得一定的韧性、塑性和耐磨性，这样能够提高本发明的使用寿命。另外，叶片采用上下对称的结构设计形式，这样可以使得叶片双面使用，极大程度地延长了叶片的使用寿命。此外，本发明设计的转料盘采用栅格结构，在保证透光的同时，解决了分拣过程中粉尘覆盖及磨损的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明一实施例中转料盘的结构示意图；

图2为使用本发明在侧面视角下通过摄像头拍摄出的照片效果图；

图3为使用本发明在俯视视角下通过摄像头拍摄出的照片效果图。

附图标记说明：

托盘1、叶片2、限位卡槽3、螺栓孔4、安装孔5。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。各个示例通过本发明的解释的方式提供而非限制本发明。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本发明包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1，图1为本发明一实施例中转料盘的结构示意图。

本发明公开了一种适用于硬质工件的视觉分拣方法，在该视觉分拣方法中，其沿用了现有的机器视觉技术，即：获取工件图像，然后对工件图像进行图像处理获取工件形状参数。

基于现有技术中成熟的机器视觉技术，本发明又提出了如下改进，从而实现对硬质工件的视觉分拣。具体地，本发明采用硬质材料制成格栅式结构的转料盘，然后通过摄像头获取硬质工件在转料盘上的图像，之后通过边缘性检测获得完整的硬质工件的结构形状参数并分析该硬质工件是否合格。

本发明中，视觉分拣方法的流程如下：工件在放入分拣设备后，进入筛选过程，通过旋转机构使工件依次放置于转料盘，经过工业摄像头拍摄计算出尺寸，依据尺寸大小对工件进行分类，完成分拣工作。

请参考图2和图3，图2为使用本发明在侧面视角下通过摄像头拍摄出的照片效果图；图3为使用本发明在俯视视角下通过摄像头拍摄出的照片效果图。

将工件放置在视觉分拣转料盘的格栅上，对工件拍照后，通过图像的边缘性检测对图片进行处理，这样可以将转料盘的叶片2忽略掉，进而呈现出完整的工件，保证检测精度。

基于上述的适用于硬质工件的视觉分拣方法，本发明还提供了一种适用于硬质工件的视觉分拣系统。

在本发明中，该适用于硬质工件的视觉分拣系统包括有用于获取硬质工件图像信息的摄像头以及能够对硬质工件图像信息进行数据处理的处理器，由摄像头获取硬质工件的图像信息后，由处理器对该图像信息进行处理，从而获得硬质工件的形状参数。

上述的摄像头以及处理器均沿用现有的机器视觉技术系统，与传统的机器视觉技术系统的结构不同点在于，本发明还提供了用于对硬质工件支撑的转料盘。在现有技术中，转料盘采用玻璃材料制成，其为一整块玻璃板材。而在本发明中，转料盘包括有托盘1，托盘1的外缘为规则形状，于托盘1的外缘上设置有用于承托硬质工件的叶片2，叶片2设置有多个，全部的叶片2于托盘1的外缘上等间隔设置并形成有格栅结构；叶片2为耐磨硬质叶片。

具体地，托盘1为圆环型或者椭圆环形结构；于托盘1的内缘上设置有限位卡槽3，于托盘1的主体上开设有螺栓孔4以及安装孔5，穿过螺栓孔4设置有用于与视觉分拣设备的底座进行固定连接的螺栓组件，于安装孔5内设置有水准泡。托盘1通过螺栓组件安装到视觉分拣设备的底座上，并且，在托盘1的内缘上设置有限位卡槽3，其能够对托盘1进行限位，提高托盘1的安装精度。

在托盘1上设置的水准泡用于安装托盘时的找正，以保证推盘1的水平安装。

在本发明中，叶片2为与硬质工件直接接触的部件，为了提高其耐磨性，在本发明的优选设计中，叶片2由40Cr钢进行制造形成40Cr钢制叶片。

当然，在本发明的其他实施例中，叶片2还可以采用陶瓷等其他耐磨的硬质材料制造而成。

叶片2设置在托盘1上，叶片2的一侧边与托盘1连接，叶片2的上下两端用于与硬质工件接触、叶片2的上下两端结构相同。叶片2采用上下对称(结构相同)的设计，可以在转料盘的一面使用磨损严重后，翻转过来对转料盘继续使用，其极大程度地延长了转料盘的使用寿命。

由上述结构设计可知，叶片2设置在托盘1上，并且叶片2之间等间隔设置，相邻的两个叶片2之间具有间隙。在此限定：叶片2为长方形板式结构，根据工件尺寸对叶片2之间的间距进行调整，以保证至少四个相邻的叶片2之间的距离长度不小于工件的最大尺寸。

在本发明中，根据所测量工件的大小可以设置不同的叶片间隙，原则上需保证一个工件至少由四个到五个叶片2承托，这样可以避免工件发生倾斜。

例如，在实用过程中，测量的工件共有4种规格，大小各不相同，长度最小20mm，叶片2的宽度为1.1，在至少四个叶片承托的原则下，设置叶片2之间的间隙为4.8mm，在使用过程中取得了良好效果，间隙过大不能保证承托的平稳性，过小不能将掺杂在工件中的杂质漏掉且对摄像头的识别有一定影响。

上述的叶片2的设置数量在260-280个之间，考虑到不影响摄像头精度及承托效果，本发明将叶片2的数量设置为266个，且在托盘1上均匀分布。

叶片2设置在托盘1上，叶片2与托盘1之间具有如下接种结构形式：1、叶片2通过整体切割的方式一体成型于托盘1上；2、叶片2与托盘1为分体式结构，叶片2焊接或铰接于托盘1上。对于上述的第一种结构形式，叶片2通过整体切割成型在托盘1上，这样叶片2与托盘1之间的连接强度较高，结构尺寸精度更高。对于第二种结构形式，叶片2与托盘1采用分体式结构，这样便于叶片2的更换。

本发明提供了一种视觉分拣转料盘，包括托盘1和叶片2，托盘1通过螺栓连接到视觉分拣设备的底座上，叶片2为整体切割、焊接或者铰接的方式安装在托盘1的周围且呈均匀分布，相邻的两个叶片2之间具有间隔，这样叶片2设置在托盘1上能够形成格栅结构。另外，本发明在托盘1的上下表面各开设了三个凹槽，用于放置水准泡。

工件(金刚石刀头)在进行筛选时，通过旋转机构使工件依次放置于转料盘上，经过工业摄像头拍摄计算出尺寸，进而筛选。工件是设置在格栅(由叶片2构成，叶片2由40Cr钢构成，其不具有透光性)，在拍照时，格栅会出现阴影，但是，叶片2的形状为固定形状、摄像头的相对位置固定不动，因此，在拍照时格栅所形成的阴影能够通过边缘性检测的方法，将格栅的影响去掉，将格栅的阴影忽略掉后，就能够呈现出完整的工件，之后再使用现有的数据分析方式就能够得到工件尺寸，实现工件的视觉分拣。

通过视觉分拣转料盘的使用，能够使得金刚石等硬质合金工件得以应用于视觉分拣设备上，并且延长了设备的使用寿命，解决了工件及粉尘对转料盘的负面影响。

金刚石刀片等硬质合金工件需要通过各个尺寸来判断合格与否，而人工测量分拣效率底，基于机器视觉的全自动分拣设备应运而生，发展迅速。但是，常规视觉分拣设备转料盘为了透光性通常采用玻璃盘，由于金刚石等硬质合金本身硬度高，再加上分拣过程中产生的大量细微颗粒粉尘，导致玻璃表面极易刮花，进而无法准确测量。因此，在应用此类工件时要对转料盘进行改进，其改进构思如下：首先，选择转料盘的制造材料，尤其是转料盘上用于与工件接触的部分的制造材质，将其改为耐磨材料，经过测试，本发明选择容易加工的40Cr钢；其次，拍摄时转料盘不能影响工件的尺寸边界，再考虑粉尘的影响，采用了栅格结构，工件通过工业摄像头获取图像信息，然后通过图像的边缘性检测，将转料盘的图像影响进行过滤，进而呈现出完整的工件，保证了检测精度。

综上，视觉分拣转料盘的使用能够使得金刚石等硬质合金工件得以应用于视觉分拣设备，设备的使用寿命也较长，本发明的使用解决了工件及粉尘对转料盘的负面影响。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于硬质工件的视觉分拣方法，其特征在于，

采用硬质材料制成格栅式结构的转料盘，然后通过摄像头获取硬质工件在转料盘上的图像，之后通过边缘性检测获得完整的硬质工件的结构形状参数并分析该硬质工件是否合格。

2.一种适用于硬质工件的视觉分拣系统，包括有用于获取硬质工件图像信息的摄像头以及能够对硬质工件图像信息进行数据处理的处理器，其特征在于，

还包括有用于对硬质工件支撑的转料盘；

所述转料盘包括有托盘(1)，所述托盘的外缘为规则形状，于所述托盘的外缘上设置有用于承托硬质工件的叶片(2)，所述叶片设置有多个，全部的所述叶片于所述托盘的外缘上等间隔设置并形成有格栅结构；

所述叶片为耐磨硬质叶片。

3.根据权利要求2所述的适用于硬质工件的视觉分拣系统，其特征在于，

所述托盘为圆环型或者椭圆环形结构；

于所述托盘的内缘上设置有限位卡槽(3)，于所述托盘的主体上开设有螺栓孔(4)以及安装孔(5)，穿过所述螺栓孔设置有用于与视觉分拣设备的底座进行固定连接的螺栓组件，于所述安装孔内设置有水准泡。

4.根据权利要求2所述的适用于硬质工件的视觉分拣系统，其特征在于，

所述叶片为40Cr钢制叶片。

5.根据权利要求2所述的适用于硬质工件的视觉分拣系统，其特征在于，

所述叶片的一侧边与所述托盘连接，所述叶片用于与硬质工件接触、所述叶片的上下两端结构相同。

6.根据权利要求2所述的适用于硬质工件的视觉分拣系统，其特征在于，

所述叶片为长方形板式结构；

至少四个相邻的所述叶片之间的距离长度不小于工件的最大尺寸。

7.根据权利要求6所述的适用于硬质工件的视觉分拣系统，其特征在于，

所述叶片的设置数量在260-280个之间。

8.根据权利要求2至7任一项所述的适用于硬质工件的视觉分拣系统，其特征在于，

所述叶片通过整体切割的方式一体成型于所述托盘上。

9.根据权利要求2至7任一项所述的适用于硬质工件的视觉分拣系统，其特征在于，

所述叶片与所述托盘为分体式结构，所述叶片焊接或铰接于所述托盘上。