CN110986793A - 一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统 - Google Patents

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李宁
许佳音
阎相伊
路丹丹
苑丹丹
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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，属于机器视觉检测技术领域，其特征在于，至少包括：用于对工件进行定位的工件放置台；用于获取工件图像信息的图像获取机构，所述图像获取机构包括相机支架和相机；与所述图像获取机构进行数据交互，进而对图像进行分析处理的图像处理系统；其中：所述工件放置台包括：支撑台；位于所述支撑台上方的横向挡板、纵向挡板、横向气缸和纵向气缸；所述横向挡板和纵向挡板相互垂直；所述横向气缸的活塞杆与横向挡板相互平行，所述纵向挡板与纵向气缸的活塞杆相互平行；用于控制上述横向气缸和纵向气缸动作的电气柜。该检测系统具有检测效率高，能够满足大型工件的检测需求。

Description

一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统
技术领域
本发明属于机器视觉检测技术领域，特别涉及一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统。
背景技术
随着机器视觉技术的快速发展，越来越多的生产制造型企业采用机器视觉检测技术对工件进行分拣、测量和检测。机器视觉检测技术已经蔓延到各行各业，尤其是劳动密集型企业正迫切的进行从人工检测到机器视觉检测的技术革新，同时给机器视觉行业发展带来更多的机遇。机器视觉检测功能需求常见于测量、表面缺陷检测、分类识别、辅助定位四大类，尤其是机器视觉用于测量方面，目前机器视觉用于检测的零部件尺寸，主要适用于零件尺寸跨度较小、尺寸比较规整的场合，对于种类复杂、零件尺寸差距较大的零部件机器视觉检测一直是个难题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题，而提供一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，该检测系统基于具有工件定位功能的工件放置台，利用相机获取工件的图像，最后通过图像处理系统对采集的图像进行分析处理。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，至少包括：
用于对工件进行定位的工件放置台；
用于获取工件图像信息的图像获取机构，所述图像获取机构包括相机支架和相机；
与所述图像获取机构进行数据交互，进而对图像进行分析处理的图像处理系统；其中：
所述工件放置台包括：
支撑台(4)；
位于所述支撑台(4)上方的横向挡板(7)、纵向挡板(10)、横向气缸(3)和纵向气缸(2)；所述横向挡板(7)和纵向挡板(10)相互垂直；所述横向气缸(3)的活塞杆与横向挡板(7)相互平行，所述纵向挡板(10)与纵向气缸(2)的活塞杆相互平行；
用于控制上述横向气缸(3)和纵向气缸(2)动作的电气柜(9)。
进一步，所述横向挡板(7)、纵向挡板(10)均与支撑台(4)上表面固定连接，且横向挡板(7)与纵向挡板(10)拼接成L形。
进一步，所述横向挡板(7)、纵向挡板(10)、横向气缸(3)和纵向气缸(2)位于同一水平面上。
进一步，在所述横向挡板(7)、纵向挡板(10)上均安装有光源。
更进一步，所述图像获取机构包括：支架腿(13)，在所述支架腿(13)上安装有横梁(14)；在所述横梁(14)上安装有相机(15)。
更进一步，所述支架腿(13)不少于三个，所述支架腿(13)的下端与地面固定连接。
更进一步，所述图像处理系统包括：
与相机进行数据交互的图像采集卡；
安装有图像处理软件的工控机；
所述图像采集卡安装于工控机的PCI槽上。
更进一步，所述图像采集卡为设有POE端口的图像采集卡。
更进一步，所述图像处理软件包括：Visual Studio2010、Vision Pro和SQLServer 2008-R2，其中：Vision Pro采用的是9.0 32位版本，用于编写视觉处理程序，VS2010用于C#环境下编写如何调用Vision Pro和对处理结果进行处理，SQL Server 2008-R2用于存储处理结果。
本发明具有的优点和积极效果是：
本检测系统通过软硬件平台的组合搭配，可为机器视觉开发人员对零件尺寸较大方形工件的检测提供参考，该检测系统主要优点表现在以下四方面：
一、开发人员可在实际项目中根据需要，对长宽尺寸跨度较大、厚度跨度大的类方形工件进行尺寸检测时，只需要调整相机的位置即可满足不同尺寸的需求；在该方案基础上，进行修改，简单易操作，极大地提高了项目前期做测试的效率。
二、在做尺寸范围比较大的类方形板测量检测实验时，工作人员无需重新加工设备，可根据实际工件尺寸范围需要，选择对应的相机安装即可，然后按照现有方法重做即可达到测量的目的，前期节省了时间和做测试的硬件成本；
三、检测平台针对的类方形工件范围广，尺寸长宽差距可达到1000mm以上，厚度可达10mm差距，检测项目也非常得多，其中可以包括长度、宽度、角度和对角线的长度等。操作人员可根据实际生产需要，修改检测尺寸的上下偏差，对历史数据可进行导出、查询操作，也可对图像实时查看。
四、该视觉检测平台简单、易操作、灵活度高、设备稳定，维修方便，软件算法可根据实际项目需要，采用拖拽式，从模块中添加或删除视觉算法，增加或减少尺寸检测项。
五、本发明能够避免工件厚度变化对工件尺寸检测的影响。
附图说明
图1是本发明优选实施的结构图；
图2是本发明优选实施中图像获取机构的结构图。
其中：1、第一相机支架；2、纵向气缸；3、横向气缸；4、支撑台；5、工件放置板；6、第二相机支架；7、横向挡板；8、第三相机支架；9、电气柜；10、纵向挡板；11、第一光源；12、第二光源；13、支架腿；14、横梁；15、相机。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1和图2，一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，上述类方形即肉眼范围外观为长方形，其侧楞或者角可以为非规则的直角；
主要包括工件放置台、相机支架、视觉系统、机械辅件和电气辅件。其中：
工件放置台包括支撑台4、工件放置板5、垫块、挡板、到位开关、气缸和机械、电气辅件等，其中工件放置板通过螺栓与支撑台和连接，螺栓穿过垫块，挡板分为两个：横向挡板7和纵向挡板10，通过螺栓安装在支撑台上，两个挡板呈90度安装，到位开关安装到挡板的侧面，气缸通过螺栓固定到支撑台上，安装位置在工件放置板的相邻边，气缸推力方向为安装挡块方向，机械辅助主要用于连接各个零部件，电气辅件主要用于连接各个电气元件到电气控制柜。气缸为两个，分别为纵向气缸2和横向气缸3。通过电气柜9控制两个气缸的工作状态；横向挡板7与纵向挡板10拼接成L形。
视觉系统主要包括相机15、光源、图像采集卡、工控机，其中带poe的图像采集卡安装到工控机的PCI槽上，相机通过网口连接到图像采集卡上，光源通过光源连接线连接到继电器输入端上，可控制光源的通断，输出端连接到220电源。光源包括安装于横向挡板7上的第一光源11；安装于纵向挡板10上的第二光源12；两个光源均为条形光源；
软件平台主要包括Visual Studio2010、Vision Pro和SQL Server 2008-R2，Vision Pro采用的是9.0 32位版本，主要用于编写视觉处理程序，VS2010主要是用在C#环境下编写如何调用Vision Pro和对处理结果进行处理，SQL Server 2008-R2主要用于存储处理结果。
相机支架包括支架腿13，在所述支架腿13上安装有横梁14；在所述横梁14上安装有相机15。
在上述优选实施例中，相机支架为三个，如图1所示的第一相机支架1、第二相机支架6和第三相机支架8。所述支架腿13的下端与地面固定连接。
所述优选实施例的检测流程为：首先工件被运送到工件放置板上，然后横向气缸和纵向气缸将工件推至纵向挡板和横向挡板上，保持不动的情况下，打开条形光源，然后触发相机拍照，最后进行运算，输出结果给PLC，进行后续动作。
本检测平台主要设计的目的是检测尺寸差距的类方向件的外形，视觉检测原理如下：
S1，对相机进行标定；
然后，对检测工件长度尺寸差距每隔100mm取一个样本点，得到的样本点为N，尺寸分别为N1、N2……Ni，同理按照检测工件宽度尺寸差距每隔100mm取一个样本点为M，尺寸分别为M1、M2……Mi；
S2，加工i块标准尺寸(误差在检测精度1/4以上)工件，i块标准尺寸工件的尺寸本别为N1*M1、N2*M2……Ni*Mi；
S3，用检测长度的相机对i块工件分别取像，得到i张图像，将每张图像做为一个点，将i个点拟合为一条直线，该线与横向挡板或纵向挡板的交点作为原点。然后对i个标准工件进行测量，得到i个测量值，然后利用阶段区间线性差值将i个测量值补偿到标准值中；
S4、用检测宽度的相机对i块工件分别取像，重复步骤S3的过程。
在检测之前，我们需要连接视觉系统，将相机连接到相机支架上，相机支架可以做五个方向的调节，分为是X、Y、Z轴移动，Z与X轴转，将相机调到合适的位置，视野覆盖整个检测区域，接下来调节横向挡板和纵向挡板，使其90°安装。这样便可以对加工样本进行采图，寻找原点，最后利用阶段性线性差值将测量值修订为标准值。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (9)

1.一种基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，至少包括：
用于对工件进行定位的工件放置台；
用于获取工件图像信息的图像获取机构，所述图像获取机构包括相机支架和相机；
与所述图像获取机构进行数据交互，进而对图像进行分析处理的图像处理系统；其中：
所述工件放置台包括：
支撑台(4)；
位于所述支撑台(4)上方的横向挡板(7)、纵向挡板(10)、横向气缸(3)和纵向气缸(2)；所述横向挡板(7)和纵向挡板(10)相互垂直；所述横向气缸(3)的活塞杆与横向挡板(7)相互平行，所述纵向挡板(10)与纵向气缸(2)的活塞杆相互平行；
用于控制上述横向气缸(3)和纵向气缸(2)动作的电气柜(9)。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，所述横向挡板(7)、纵向挡板(10)均与支撑台(4)上表面固定连接，且横向挡板(7)与纵向挡板(10)拼接成L形。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，所述横向挡板(7)、纵向挡板(10)、横向气缸(3)和纵向气缸(2)位于同一水平面上。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，在所述横向挡板(7)、纵向挡板(10)上均安装有光源。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，所述图像获取机构包括：支架腿(13)，在所述支架腿(13)上安装有横梁(14)；在所述横梁(14)上安装有相机(15)。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，所述支架腿(13)不少于三个，所述支架腿(13)的下端与地面固定连接。
7.根据权利要求5所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，所述图像处理系统包括：
与相机进行数据交互的图像采集卡；
安装有图像处理软件的工控机；
所述图像采集卡安装于工控机的PCI槽上。
8.根据权利要求7所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，所述图像采集卡为设有POE端口的图像采集卡。
9.根据权利要求7所述的基于机器视觉检测的类方形工件检测系统，其特征在于，所述图像处理软件包括：Visual Studio2010、Vision Pro和SQL Server 2008-R2，其中：VisionPro采用的是9.0 32位版本，用于编写视觉处理程序，VS2010用于C#环境下编写如何调用Vision Pro和对处理结果进行处理，SQL Server 2008-R2用于存储处理结果。
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