CN110006912A - 一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统及运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统及运行方法，检测区的一侧设置有一第一机器人，检测区的另一侧设置有第一物料台；第一物料台处设置有正反面扫描装置；第一机器人和第一物料台之间设置有第一废料台；叠装区位于所述检测区靠第一机器人的一侧；叠装区的正中设置有叠装平台；叠装平台两侧分别设置有第二机器人和第三机器人；第二机器人对应设置有第二物料台，第三机器人对应设置有第三物料台。本发明通过图像处理和比对测出图像的质量缺陷类型和大小，并判断出是否符合质量要求，提高了表面质量检测的准确性。

Description

一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统及运行方法
技术领域
本发明涉及产品质量管控与光学测量的技术领域，尤其涉及大型发电机定子铁心硅钢片表面缺陷检测系统的技术领域。
背景技术
硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，硅元素提高了硅钢片的电阻率和最大磁导率，因此硅钢片又称为硅钢片，主要用来制作各种变压器、电动机和发电机的铁心，目前大型发电机的定子铁心是由单片厚度为0.5mm左右的扇形硅钢片拼接、叠装成圆柱体，然后经过冷压和热压工艺后完成的。硅钢片表面需要涂绝缘漆确保硅钢片间绝缘，如果硅钢片间发生短路将导致发电机在工作时因短路而增大涡流损耗，导致发电机的效率降低，造成局部过热，影响发电机运行的可靠性。因此，需要确保硅钢片表面涂覆绝缘薄膜完整，防止硅钢片间发生短路而增大涡流损耗，提高硅钢片的电磁性能。
目前硅钢片常用的绝缘涂层按照成膜的材料分为有机涂层、无机涂层和半无机涂层三大类，绝缘涂层是经过涂漆机进行双面涂漆，再经过高温烤漆机烘烤完成硅钢片双面绝缘涂层，在此过程中由于摩擦等因素导致硅钢片漆膜表面出现划痕缺陷，受涂漆工艺条件限制造成的漆瘤缺陷；由于裁剪引起的尺寸错误等，这些缺陷均会影响发电机定子的性能。由于大型发电机的硅钢片尺寸较大，一般的检测设备无法实现对硅钢片双面质量的检测，目前大型发电机硅钢片表面质量检测是在硅钢片堆垛前由现场工人进行查看，由于堆垛工作量很大，人工检查也仅限于上表面的粗略查看，存在漏查的可能性较大。
发明内容
针对上述产生的问题，本发明的目的在于一种机器视觉检测硅钢片表面缺陷的方案，在不影响现在发电机自动叠装平台(第二机器人对第二物料台工作和第三机器人对第三物料台的工作)工作节奏的基础上实现硅钢片的上、下表面质量检测，能够将表面有划痕、漆瘤、裁剪尺寸错误等缺陷的硅钢片筛选出来放入第一废料台。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统，包括：
检测区，所述检测区的一侧设置有一第一机器人，所述检测区的另一侧设置有第一物料台；所述第一物料台处设置有正反面扫描装置；所述第一机器人和所述第一物料台之间设置有第一废料台；
叠装区，所述叠装区位于所述检测区靠所述第一机器人的一侧；所述叠装区的正中设置有叠装平台；所述叠装平台的两侧分别设置有第二机器人和第三机器人；所述第二机器人的两侧分别设置有第二物料台和第二废料台；所述第三机器人的两侧分别设置有第三物料台和第三废料台；并且所述第一机器人位于所述第二物料台和所述第三物料台之间。上述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统，其中，所述正反面扫描装置包括用于检测硅钢片的上表面的第一线阵相机、用于检测硅钢片的下表面的第二线阵相机、桁架机械臂、第一运动轨道和第二运动轨道；所述桁架机械臂设有沿Z轴方向的所述第二运动轨道，所述第一线阵相机沿Z轴方向设置，并且所述第一线阵相机可移动设置于所述第二运动轨道；所述第二线阵相机设置于所述桁架机械臂的基座上；所述桁架机械臂移动设置于沿Y轴设置的所述第一运动轨道。
一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其中，包括上述任意一项的所述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统，所述运行方法包括：
步骤一、控制系统通过运输装置将硅钢片移动至第一物料台；所述桁架机械臂沿Y轴方向移动，所述第一线阵相机同时进行拍摄，从而所述第一线阵相机完成对所述硅钢片的正面扫描；并将扫描所得的正面图像信息上传至控制器；
步骤二、所述控制器对所述正面图像信息进行图像处理；
步骤三、所述控制器对图像处理后的所述正面图像信息进行判断质量合格与否；若判断不合格，则所述第一机器人将所述硅钢片放置于所述第一废料台上，并对下一块所述硅钢片进行步骤一的操作；若判断合格，则进行步骤四；
步骤四、所述第一机器人抓取所述硅钢片Y轴方向移动，并使所述硅钢片反面暴露于所述第二线阵相机，所述第二线阵相机同时进行拍摄，从而所述第二线阵相机完成对所述硅钢片的反面扫描；并将扫描所得的反面图像信息上传至所述控制器；
步骤五、所述控制器对所述反面图像信息进行图像处理；
步骤六、所述控制器对图像处理后的所述反面图像信息进行判断质量合格与否；若判断不合格，则所述第一机器人将所述硅钢片放置于所述第一废料台上，并对下一块所述硅钢片进行步骤一的操作；若判断合格，则进行步骤七；
步骤七、所述第一机器人按次序将所述硅钢片放置于所述第二物料台或所述第三物料台；若该硅钢片的次序为奇数，则将所述硅钢片放置于所述第二物料台；若该硅钢片的次序为偶数，则将所述硅钢片放置于所述第三物料台；
步骤八、所述第二机器人将所述第二物料台的所述硅钢片进行叠放；所述第三机器人将所述第三物料台的所述硅钢片进行叠放。
上述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其中，所述图像处理包括图像采集和图像预处理；所述图像采集将所述正面图像信息或所述反面图像信息拼接为完整的图像；所述图像预处理对拼接所得完整的图像进行去燥增强，获得处理后图像。
上述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其中，判断质量合格与否需进行如下步骤；
步骤1、通过对合格的所述硅钢片进行图像采集，获得标准模板；
步骤2、通过对所述标准模板和所述处理后图像进行图像配准；
步骤3、通过对所述标准模板和所述处理后图像进行图像对比；
步骤4、通过对所述标准模板和所述处理后图像进行灰度值判断缺陷；
步骤5、通过对所述处理后图像进行缺陷分析，获得合格与否；
步骤6、将合格与否的消息发送至控制系统。
上述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其中，所述图像配准是先计算所述标准模板和所述处理后图像的特征点数，并通过计算映射矩阵和透视变换算法处理过程，实现所述标准模板和所述处理后图像的图像配准。
上述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其中，所述图像对比即对比所述标准模板和所述处理后图像的灰度值。
上述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其中，所述灰度值判断缺陷根据所述标准模板和所述处理后图像的灰度值偏差捕捉缺陷的大小及位置。
上述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其中，所述缺陷分析是将捕捉到的缺陷按照大小和形状进行统计分类，与系统中设定的每一类缺陷标准值进行比较，判断缺陷是否符合技术要求，最后将处理结果上传至控制系统。
本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
本发明通过第一线阵相机和第二线阵相机能对硅钢片作出上、下表面的质量检测；避免下表面的质量检测遗漏导致硅钢片间发生短路。
本发明通过图像处理和比对测出图像的质量缺陷类型和大小，并判断出是否符合质量要求，提高了表面质量检测的准确性。
附图说明
图1本发明的一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的整体布局的俯视图；
图2本发明的一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的框架图。
附图中：01、检测区；02、叠装区；1、第一机器人；2、第一物料台；3、正反面扫描装置；31、第一线阵相机；32、第二线阵相机；33、桁架机械臂；34、第一运动轨道；4、第一废料台；5、叠装柜；6、第二机器人；61、第二物料台；62、第二废料台；7第三机器人；71、第三物料台；72、第三废料台。
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，但不作为本发明的限定。
图1本发明的一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的整体布局的俯视图；图2本发明的一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的框架图。
请参见图1至图2所示，示出了一种较佳实施例，一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统，包括：
检测区01，检测区01的一侧设置有一第一机器人1，检测区01的另一侧设置有第一物料台2；第一物料台2处设置有正反面扫描装置3；第一机器人1和第一物料台2之间设置有第一废料台4。
叠装区02，叠装区02位于检测区01靠第一机器人1的一侧；叠装区02的正中设置有叠装柜5；叠装柜5的两侧分别设置有第二机器人6和第三机器人7；第二机器人6的两侧分别设置有第二物料台61和第二废料台62；第三机器人7的两侧分别设置有第三物料台71和第三废料台72；并且第一机器人1于第二物料台61和第三物料台71之间。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围。
进一步，在一种较佳实施例中，正反面扫描装置3包括用于检测硅钢片的上表面的第一线阵相机31、用于检测硅钢片的下表面的第二线阵相机32、桁架机械臂33、第一运动轨道34和第二运动轨道(图中未示出)；桁架机械臂33设有沿Z轴方向的第二运动轨道，第一线阵相机31沿Z轴方向设置，并且第一线阵相机31可移动设置于第二运动轨道；第二线阵相机32设置于桁架机械臂33的基座上；桁架机械臂33移动设置于沿Y轴设置的第一运动轨道34。
除上述实施例外，本发明的一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其步骤如下：
步骤一、控制系统通过运输装置将硅钢片移动至第一物料台2；桁架机械臂33沿Y轴方向移动，第一线阵相机31同时进行拍摄，从而第一线阵相机31完成对硅钢片的正面扫描；并将扫描所得的正面图像信息上传至控制器；具体的，运输装置可以为AGV小车(Automated Guided Vehicle，自动导引车)。
步骤二、控制器对正面图像信息进行图像处理；
步骤三、控制器对图像处理后的正面图像信息进行判断质量合格与否；若判断不合格，则第一机器人1将硅钢片放置于第一废料台4上，并对下一块硅钢片进行步骤一的操作；若判断合格，则进行步骤四；
步骤四、第一机器人1抓取硅钢片Y轴方向移动，并使硅钢片反面暴露于第二线阵相机32，第二线阵相机32同时进行拍摄，从而第二线阵相机32完成对硅钢片的反面扫描；并将扫描所得的反面图像信息上传至控制器；
步骤五、控制器对反面图像信息进行图像处理；
步骤六、控制器对图像处理后的反面图像信息进行判断质量合格与否；若判断不合格，则第一机器人1将硅钢片放置于第一废料台4上，并对下一块硅钢片进行步骤一的操作；若判断合格，则进行步骤七；
步骤七、第一机器人1按次序将硅钢片放置于第二物料台61或第三物料台71；若该硅钢片的次序为奇数，则将硅钢片放置于第二物料台61；若该硅钢片的次序为偶数，则将硅钢片放置于第三物料台71；
步骤八、第二机器人6将第二物料台61的硅钢片进行叠放；第三机器人7将第三物料台71的硅钢片进行叠放；并对下一块硅钢片检测，跳至步骤一。
进一步，在一种较佳实施例中，由于线阵扫描相机每次仅采集一行像素点，如果要采集到硅钢片的整体图像，必须要求硅钢片和线阵相机之间有相对运动；因此具体的，正面图像信息是通过Y轴方向移动桁架机械臂33，硅钢片不动，从而实现对硅钢片的正面图像采集；反面图像信息是通过第一机器人1移动硅钢片，而第二线阵相机32不动，从而实现对硅钢片的反面图像采集。
进一步，在一种较佳实施例中，硅钢片在进入物料台1之前，是通过运输装置将硅钢片运送至第一物料台1。
进一步，在一种较佳实施例中，图像处理包括图像采集和图像预处理；同样由于线阵扫描相机每次仅采集一行像素点，因此需要通过图像采集步骤将正面图像信息或反面图像信息拼接为完整的图像；图像预处理对拼接所得完整的图像进行去燥增强，获得处理后图像。
进一步，在一种较佳实施例中，判断质量合格与否需进行如下步骤；
步骤1、通过对合格的硅钢片进行图像采集，获得标准模板；
步骤2、通过对标准模板和处理后图像进行图像配准；
步骤3、通过对标准模板和处理后图像进行图像对比；
步骤4、通过对标准模板和处理后图像进行灰度值判断缺陷；
步骤5、通过对处理后图像进行缺陷分析，获得合格与否；
步骤6、将合格与否的消息发送至控制系统。
进一步，在一种较佳实施例中，控制系统连接控制器、第一机器人1、第二机器人6和第三机器人7以及运输装置；使得控制系统能根据控制器反馈的数据操控第一机器人1进行硅钢片废弃或者将其移动至第二物料台61或第三物料台72；此外，控制系统控制第二机器人6和第三机器人7对移动至第二物料台61或第三物料台71的硅钢片进行操作。
进一步，在一种较佳实施例中，图像配准是先计算标准模板和处理后图像的特征点数，并通过计算映射矩阵和透视变换算法处理过程，实现标准模板和处理后图像的图像配准。
进一步，在一种较佳实施例中，图像对比即对比标准模板和处理后图像的灰度值。
进一步，在一种较佳实施例中，灰度值判断缺陷根据标准模板和处理后图像的灰度值偏差捕捉缺陷的大小及位置。
进一步，在一种较佳实施例中，缺陷分析是将捕捉到的缺陷按照大小和形状进行统计分类，与系统中设定的每一类缺陷标准值进行比较，判断缺陷是否符合技术要求，最后将处理结果上传至控制系统。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统，其特征在于，包括：
检测区，所述检测区的一侧设置有一第一机器人，所述检测区的另一侧设置有第一物料台；所述第一物料台处设置有正反面扫描装置；所述第一机器人和所述第一物料台之间设置有第一废料台；
叠装区，所述叠装区位于所述检测区靠所述第一机器人的一侧；所述叠装区的正中设置有叠装平台；所述叠装平台两侧分别设置有第二机器人和第三机器人；所述第二机器人对应设置有第二物料台，所述第三机器人对应设置有第三物料台。
2.根据权利要求1所述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统，其特征在于，所述正反面扫描装置包括用于检测硅钢片的上表面的第一线阵相机、用于检测硅钢片的下表面的第二线阵相机、桁架机械臂、第一运动轨道和第二运动轨道；所述桁架机械臂设有沿Z轴方向的所述第二运动轨道，所述第一线阵相机沿Z轴方向设置，并且所述第一线阵相机可移动设置于所述第二运动轨道；所述第二线阵相机设置于所述桁架机械臂的基座上；所述桁架机械臂移动设置于沿Y轴设置的所述第一运动轨道。
3.一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其特征在于，包括权利要求1至2中任意一项所述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统，所述运行方法包括：
步骤一、控制系统通过运输装置将硅钢片移动至第一物料台；所述桁架机械臂沿Y轴方向移动，所述第一线阵相机同时进行拍摄，从而所述第一线阵相机完成对所述硅钢片的正面扫描；并将扫描所得的正面图像信息上传至控制器；
步骤二、所述控制器对所述正面图像信息进行图像处理；
步骤三、所述控制器对图像处理后的所述正面图像信息进行判断质量合格与否；若判断不合格，则所述第一机器人将所述硅钢片放置于所述第一废料台上，并对下一块所述硅钢片进行步骤一的操作；若判断合格，则进行步骤四；
步骤四、所述第一机器人抓取所述硅钢片Y轴方向移动，并使所述硅钢片反面暴露于所述第二线阵相机，所述第二线阵相机同时进行拍摄，从而所述第二线阵相机完成对所述硅钢片的反面扫描；并将扫描所得的反面图像信息上传至所述控制器；
步骤五、所述控制器对所述反面图像信息进行图像处理；
步骤六、所述控制器对图像处理后的所述反面图像信息进行判断质量合格与否；若判断不合格，则所述第一机器人将所述硅钢片放置于所述第一废料台上，并对下一块所述硅钢片进行步骤一的操作；若判断合格，则进行步骤七；
步骤七、所述第一机器人按次序将所述硅钢片放置于所述第二物料台或所述第三物料台；若该硅钢片的次序为奇数，则将所述硅钢片放置于所述第二物料台；若该硅钢片的次序为偶数，则将所述硅钢片放置于所述第三物料台；
步骤八、所述第二机器人将所述第二物料台的所述硅钢片进行叠放；所述第三机器人将所述第三物料台的所述硅钢片进行叠放。
4.根据权利要求3所述用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其特征在于，所述图像处理包括图像采集和图像预处理；所述图像采集将所述正面图像信息或所述反面图像信息拼接为完整的图像；所述图像预处理对拼接所得完整的图像进行去燥增强，获得处理后图像。
5.根据权利要求3所述一种用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其特征在于，判断质量合格与否需进行如下步骤；
步骤1：通过对合格的所述硅钢片进行图像采集，获得标准模板；
步骤2、通过对所述标准模板和所述处理后图像进行图像配准；
步骤3、通过对所述标准模板和所述处理后图像进行图像对比；
步骤4、通过对所述标准模板和所述处理后图像进行灰度值判断缺陷；
步骤5、通过对所述处理后图像进行缺陷分析，获得合格与否；
步骤6、将合格与否的消息发送至控制系统。
6.根据权利要求5所述用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其特征在于，所述图像配准是先计算所述标准模板和所述处理后图像的特征点数，并通过计算映射矩阵和透视变换算法处理过程，实现所述标准模板和所述处理后图像的图像配准。
7.根据权利要求4所述用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其特征在于，所述图像对比即对比所述标准模板和所述处理后图像的灰度值。
8.根据权利要求4所述用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其特征在于，所述灰度值判断缺陷根据所述标准模板和所述处理后图像的灰度值偏差捕捉缺陷的大小及位置。
9.根据权利要求4所述用于发电机的硅钢片表面质量检测系统的运行方法，其特征在于，所述缺陷分析是将捕捉到的缺陷按照大小和形状进行统计分类，与系统中设定的每一类缺陷标准值进行比较，判断缺陷是否符合技术要求，最后将处理结果上传至控制系统。
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