CN109991237A - 汽车涂装裙边胶视觉检测系统及方法 - Google Patents

汽车涂装裙边胶视觉检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车涂装裙边胶视觉检测系统及方法，该系统包括工控机（1）、图像处理器模块（2）、高速I/O模块（3）、相机模块（4）、OPC服务器模块（5）及可编程逻辑控制器（6）；OPC服务器模块连可编程逻辑控制器和工控机，工控机通过高速I/O模块连相机模块，相机模块包括若干个设在汽车生产流水线上的工业相机，工业相机对称布置在汽车两侧；图像处理器模块连相机模块，图像处理器模块控制相机模块采集裙边喷涂图像，图像处理器模块与工控机连接。本发明通过视觉系统技术自动检测车辆裙边胶优劣程度，能实现车底部涂装裙边胶边缘一致性、表面缺陷以及裙边处断胶等涂胶质量问题的自动检测与报警，大大提高了准确性，降低了人工成本。

Description

汽车涂装裙边胶视觉检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种用于汽车涂装机器人裙边胶喷涂工艺的检测设备及方法，尤其涉及一种汽车涂装裙边胶视觉检测系统及方法。
背景技术
在现有的汽车喷涂工艺中，整车喷涂通过机器人来完成，由于汽车底盘、裙边等部位的形状可能有凹陷、凸起、边角等变化，导致机器人在喷涂操作时会产生喷涂不均等缺陷，尤其是汽车裙边位置极易发生喷涂缺陷。为了检测喷涂不均等缺陷问题，很多汽车企业采用了基于图像的检测方式用于检测裙边喷涂质量。
随着现代工业生产对智能化要求越来越高，机器视觉技术具有无接触感知、实时性好、信息量丰富等优点，因此，该技术在汽车喷涂检测等领域中得到了广泛应用。现有技术的视觉图像处理主要存在以下缺点：
第一，图像采集来源无法实时同步；
第二，图像处理算法单一，稳定性差；
第三，图像处理与电控可编程逻辑控制器（PLC）之间的通讯不稳定，信息传递延迟。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车涂装裙边胶视觉检测系统及方法，能实现车底部涂装裙边胶边缘一致性、表面缺陷以及裙边处断胶等涂胶质量问题的自动检测与报警。
本发明是这样实现的：
一种汽车涂装裙边胶视觉检测系统，包括工控机、图像处理器模块、高速I/O模块、相机模块、OPC服务器模块及可编程逻辑控制器；OPC服务器模块的一端与可编程逻辑控制器连接，OPC服务器模块的另一端与工控机连接，可编程逻辑控制器通过OPC服务器模块向工控机发送触发信号，工控机通过OPC服务器模块向可编程逻辑控制器传输检测结果；工控机通过高速I/O模块与相机模块连接，相机模块包括若干个设置在汽车生产流水线上的工业相机，若干个工业相机对称布置在汽车两侧，工控机控制相机模块启动；图像处理器模块的输入端与相机模块的输出端连接，图像处理器模块控制相机模块采集裙边喷涂图像，图像处理器模块的输出端与工控机的输入端连接，图像处理器模块将裙边喷涂图像发送到工控机，并在工控机上显示拍摄的图像。
所述的若干个工业相机分布在汽车裙边的下方和外侧。
所述的视觉检测系统还包括报警指示灯，报警指示灯通过高速I/O模块与工控机连接。
所述的视觉检测系统还包括报警复位按钮，报警复位按钮通过高速I/O模块与工控机连接。
所述的视觉检测系统还包括若干个LED光源，若干个LED光源分别对应设置在若干个工业相机侧边，并正对需要采集照片的区域。
一种汽车涂装裙边胶视觉检测方法，包括以下步骤：
步骤1：工控机控制相机模块启动并采集裙边喷涂图像；
步骤2：图像处理器模块根据裙边喷涂图像设定有效检测区域；
步骤3：汽车生产流水线上的自动车辆识别系统利用车身识别码识别车型，并根据识别后的车型在工控机内的车型图像库中选取相应的标准图像；
步骤4：工控机计算当前车辆的差影图像G(i,j)，计算公式如下：
G(i,j)=|S(i,j)-T(i,j)|
其中，S(i,j)为识别后车型的标准图像，T(i,j)为在线采集的裙边喷涂图像的有效检测区域图像；
步骤5：在工控机中预设各车型的差分阈值Th，判断当前车辆的差影图像G(i,j)是否大于其对应的差分阈值Th，若是，即差影图像G(i,j)上存在灰度值超过差分阈值Th的缺陷点，则执行步骤6，若否，即差影图像G(i,j)中的灰度值都不超过差分阈值Th，则执行步骤7；
步骤6：工控机判断缺陷点的面积是否比较大，若是，则认为喷涂存在缺陷并报警，结束检测，若否，则执行步骤7；
步骤7：工控机输出喷涂质量正常信号，结束检测，并将检测结果通过OPC服务器模块发送到可编程逻辑控制器。
所述的步骤1包括以下分步骤：
步骤1.1：将相机模块的若干个工业相机对称布置在汽车裙边的下方和外侧；
步骤1.2：汽车沿汽车生产流水线传输，并触发OPC服务器模块，可编程逻辑控制器通过OPC服务器模块向工控机发送触发信号；
步骤1.3：工控机启动相机模块，工业相机采集汽车裙边底部、下侧和外侧的喷涂照片，并通过发送到图像处理器模块。
在所述的步骤6中，判断缺陷点的面积是否比较大的具体方法是：判断该缺陷点的8邻域差分均值是否大于该车型的差分阈值Th，若是，则认为该缺陷点的面积比较大；若否，则认为该缺陷点的面积不大。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明通过标准图像与在线采集图像的有效检测区域的差异信息，生成差影图像，并根据预设的阈值判断质量优劣，大大提高了准确性，降低了人工成本。
2、本发明利用OPC服务器模块通过工业以太网连接PLC与工控机，采用OPC服务器模块的优势是定义一个开放接口，基于PC的软件能数据交互，可避免现场设备多带来的接口复杂化问题。
3、本发明能够在过车时实时采集车辆裙边喷胶图像，及时记录报警车辆信息，便于分析验证。
本发明的检测系统通过视觉系统技术自动检测车辆裙边胶优劣程度，能实现车底部涂装裙边胶边缘一致性、表面缺陷以及裙边处断胶等涂胶质量问题的自动检测与报警，本发明的检测方法通过车型的标准图像与在线采集图像的有效检测区域之间的差异信息来判断裙边胶的喷涂质量，大大提高了准确性，降低了人工成本。
附图说明
图1是本发明汽车涂装裙边胶视觉检测系统的系统框图；
图2是本发明汽车涂装裙边胶视觉检测系统的原理图；
图3是本发明汽车涂装裙边胶视觉检测方法的流程图。
图中，1工控机，2图像处理器模块，3高速I/O（输入/输出）模块，4相机模块，5 OPC服务器模块，6可编程逻辑控制器（PLC），7 LED光源，11报警复位按钮，12报警指示灯。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
请参见附图1及附图2，一种汽车涂装裙边胶视觉检测系统，包括工控机1、图像处理器模块2、高速I/O（输入/输出）模块3、相机模块4、OPC服务器模块5（OPC：OLE forProcess Control，即用于过程控制的OLE工业标准；OLE：Object Linking and Embedding，即对象连接与嵌入）及可编程逻辑控制器（PLC）6；OPC服务器模块5的一端通过以太网与可编程逻辑控制器6连接，OPC服务器模块5的另一端通过以太网与工控机1连接，可编程逻辑控制器6通过OPC服务器模块5向工控机1发送触发信号，工控机1通过OPC服务器模块5向可编程逻辑控制器6传输检测结果，通过OPC服务器模块5达到数据交互的目的；工控机1通过高速I/O模块3与相机模块4连接，相机模块4包括若干个设置在汽车生产流水线上的工业相机，若干个工业相机对称布置在汽车两侧，工控机1控制相机模块4启动；图像处理器模块2的输入端通过传输电缆与相机模块4的输出端连接，图像处理器模块2控制相机模块4采集裙边喷涂图像，达到图像采集与图像处理的目的，图像处理器模块2的输出端通过PCI控制总线与工控机1的输入端连接，图像处理器模块2将裙边喷涂图像发送到工控机1，并在工控机1上显示拍摄的图像，由工控机1根据处理后的图像判定裙边胶喷涂的质量优劣。
所述的若干个工业相机分布在汽车裙边的下方和外侧，位于汽车裙边下方的工业相机用于采集车辆底部及下侧的裙边喷涂图像，位于汽车裙边外侧的工业相机用于采集车辆边缘上部的裙边喷涂图像。优选的，可在汽车的裙边下方和外侧各设置一个工业相机，汽车两侧分别对称布置工业相机，共设置4个工业相机。
所述的视觉检测系统还包括报警指示灯12，报警指示灯12通过高速I/O模块3与工控机1连接，工控机1在判定裙边胶喷涂不符合要求时可通过报警指示灯12发出警报。
所述的视觉检测系统还包括报警复位按钮11，报警复位按钮11通过高速I/O模块3与工控机1连接，可在警报结束后将视觉检测系统复位，便于后续车辆检测。
所述的视觉检测系统还包括若干个LED光源7，若干个LED光源7分别对应设置在若干个工业相机侧边，并正对需要采集照片的区域，优选的，LED光源7的数量与工业相机的数量相当，用于为相机模块4照明，确保每次过车时采集的图像大小、灰度值、背景等变化较小，从而提高喷涂质量的判断精准度。
请参见附图3，一种汽车涂装裙边胶视觉检测方法，包括以下步骤：
步骤1：工控机1控制相机模块4启动并采集裙边喷涂图像。
步骤1.1：将相机模块4的若干个工业相机对称布置在汽车裙边的下方和外侧。
步骤1.2：汽车沿汽车生产流水线传输，并触发OPC服务器模块5，可编程逻辑控制器6通过OPC服务器模块5向工控机1发送触发信号。
步骤1.3：工控机1启动相机模块4，工业相机采集汽车裙边底部、下侧和外侧的喷涂照片，并通过发送到图像处理器模块2。
步骤2：图像处理器模块2根据裙边喷涂图像设定有效检测区域，有效检测区域可根据汽车对缺陷检测的要求来设定，不同的车型可设定不同的有效检测区域。
步骤3：汽车生产流水线上的自动车辆识别系统（AVI）利用车身识别码识别车型，并根据识别后的车型在工控机1内的车型图像库中选取相应的标准图像，将选取的标准图像发送到工控机1中。
步骤4：工控机1计算当前车辆的差影图像G(i,j)，计算公式如下：
G(i,j)=|S(i,j)-T(i,j)|
其中，S(i,j)为识别后车型的标准图像，T(i,j)为在线采集的裙边喷涂图像的有效检测区域图像。
步骤5：在工控机1中预设各车型的差分阈值Th，判断当前车辆的差影图像G(i,j)是否大于其对应的差分阈值Th，若是，即差影图像G(i,j)上存在灰度值超过差分阈值Th的缺陷点，则执行步骤6，若否，即差影图像G(i,j)中的灰度值都不超过差分阈值Th，则执行步骤7。差分阈值Th可由用户按需求设定，不同的车型可设置不同的差分阈值Th。
步骤6：工控机1判断缺陷点的面积是否比较大，若是，则认为喷涂存在缺陷并报警，结束检测，若否，则执行步骤7。所述的判断缺陷点的面积是否比较大的具体方法是：判断该缺陷点的8邻域差分均值是否大于该车型的差分阈值Th，若是，则认为该缺陷点的面积比较大，即足以影响裙边喷涂质量；若否，则认为该缺陷点的面积不大，即不足以影响裙边喷涂质量。
步骤7：工控机1输出喷涂质量正常信号，结束检测，并将检测结果通过OPC服务器模块5发送到可编程逻辑控制器6。
当I型号的汽车喷涂后进入本发明检测系统的检测区域时，汽车在AVI站扫描区域，通过识别二维码，可以获得其车型号（每种车型号对应一种车型），如车型号I，工控机1中设有用于存储各车型的标准图像的车型图像库，根据扫描得到的车型号I在车型图像库中提取其相应的标准图像I并将其发送到工控机1。当到达裙边检测区域的时候，通过工业相机在线采集获取裙边喷涂图像II，根据公式G(i,j)=|S(i,j)-T(i,j)|可以计算得到标准图像I与在线采集的裙边喷涂图像II之间的差影图像G(i,j)，设定该车型的差分阈值Th=100，当差影图像G(i,j)中存在某缺陷点的灰度值为103>差分阈值100时，取该缺陷点的8邻域的差分均值G，若G=102>100，则认为该缺陷点面积足以影响裙边喷涂的质量，即裙边喷涂存在缺陷并报警；否则输出裙边喷涂正常。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，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 (8)

1.一种汽车涂装裙边胶视觉检测系统，其特征是：包括工控机（1）、图像处理器模块（2）、高速I/O模块（3）、相机模块（4）、OPC服务器模块（5）及可编程逻辑控制器（6）；OPC服务器模块（5）的一端与可编程逻辑控制器（6）连接，OPC服务器模块（5）的另一端与工控机（1）连接，可编程逻辑控制器（6）通过OPC服务器模块（5）向工控机（1）发送触发信号，工控机（1）通过OPC服务器模块（5）向可编程逻辑控制器（6）传输检测结果；工控机（1）通过高速I/O模块（3）与相机模块（4）连接，相机模块（4）包括若干个设置在汽车生产流水线上的工业相机，若干个工业相机对称布置在汽车两侧，工控机（1）控制相机模块（4）启动；图像处理器模块（2）的输入端与相机模块（4）的输出端连接，图像处理器模块（2）控制相机模块（4）采集裙边喷涂图像，图像处理器模块（2）的输出端与工控机（1）的输入端连接，图像处理器模块（2）将裙边喷涂图像发送到工控机（1），并在工控机（1）上显示拍摄的图像。
2.根据权利要求1所述的汽车涂装裙边胶视觉检测系统，其特征是：所述的若干个工业相机分布在汽车裙边的下方和外侧。
3.根据权利要求1所述的汽车涂装裙边胶视觉检测系统，其特征是：所述的视觉检测系统还包括报警指示灯（12），报警指示灯（12）通过高速I/O模块（3）与工控机（1）连接。
4.根据权利要求1所述的汽车涂装裙边胶视觉检测系统，其特征是：所述的视觉检测系统还包括报警复位按钮（11），报警复位按钮（11）通过高速I/O模块（3）与工控机（1）连接。
5.根据权利要求1所述的汽车涂装裙边胶视觉检测系统，其特征是：所述的视觉检测系统还包括若干个LED光源（7），若干个LED光源（7）分别对应设置在若干个工业相机侧边，并正对需要采集照片的区域。
6.一种根据权利要求1或2所述的汽车涂装裙边胶视觉检测系统的检测方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：工控机（1）控制相机模块（4）启动并采集裙边喷涂图像；
步骤2：图像处理器模块（2）根据裙边喷涂图像设定有效检测区域；
步骤3：汽车生产流水线上的自动车辆识别系统利用车身识别码识别车型，并根据识别后的车型在工控机（1）内的车型图像库中选取相应的标准图像；
步骤4：工控机（1）计算当前车辆的差影图像G(i,j)，计算公式如下：
G(i,j)=|S(i,j)-T(i,j)|
其中，S(i,j)为识别后车型的标准图像，T(i,j)为在线采集的裙边喷涂图像的有效检测区域图像；
步骤5：在工控机（1）中预设各车型的差分阈值Th，判断当前车辆的差影图像G(i,j)是否大于其对应的差分阈值Th，若是，即差影图像G(i,j)上存在灰度值超过差分阈值Th的缺陷点，则执行步骤6，若否，即差影图像G(i,j)中的灰度值都不超过差分阈值Th，则执行步骤7；
步骤6：工控机（1）判断缺陷点的面积是否比较大，若是，则认为喷涂存在缺陷并报警，结束检测，若否，则执行步骤7；
步骤7：工控机（1）输出喷涂质量正常信号，结束检测，并将检测结果通过OPC服务器模块（5）发送到可编程逻辑控制器（6）。
7.根据权利要求6所述的汽车涂装裙边胶视觉检测方法，其特征是：所述的步骤1包括以下分步骤：
步骤1.1：将相机模块（4）的若干个工业相机对称布置在汽车裙边的下方和外侧；
步骤1.2：汽车沿汽车生产流水线传输，并触发OPC服务器模块（5），可编程逻辑控制器（6）通过OPC服务器模块（5）向工控机（1）发送触发信号；
步骤1.3：工控机（1）启动相机模块（4），工业相机采集汽车裙边底部、下侧和外侧的喷涂照片，并通过发送到图像处理器模块（2）。
8.根据权利要求6所述的汽车涂装裙边胶视觉检测方法，其特征是：在所述的步骤6中，判断缺陷点的面积是否比较大的具体方法是：判断该缺陷点的8邻域差分均值是否大于该车型的差分阈值Th，若是，则认为该缺陷点的面积比较大；若否，则认为该缺陷点的面积不大。
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