CN111515146A - 一种基于机器视觉的螺钉全参数检测机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于机器视觉的螺钉全参数检测机，所述分选机包括振动上料装置和CCD测量机构，还包括旋转传输机构(103)、定位机构(105)、下料分选机构(107)和图像处理模块；旋转传输机构(103)能够将螺钉输送到测量工位处的定位机构(105)和下料分选机构(107)所在的位置；定位机构(105)在测量工位处定位待测螺钉，然后带动螺钉快速旋转；CCD测量机构对静态的待测螺钉单幅拍照，对旋转状态下的螺钉连续多幅拍照，得到螺钉各个角度的图像；所述图像处理模块，用于根据螺钉的图像，得到螺钉全参数的综合检测结果；下料分选机构(107)根据螺钉的全参数的综合检测结果，在相应位置完成分选下料。
Description
技术领域
本发明涉及螺钉尺寸检测领域，具体而言，尤其涉及一种基于机器视觉的螺钉全参数检测机。
背景技术
传统螺钉的检测方法大多依赖人工操作，测量过程费时费力，检测精度相对较低，即使对一些高精度测量要求的参数，也仅采用人工操作机器视觉的方法检测或只能检测静止状态下的螺钉的某个角度或局部的参数，不能360度全方位的进行螺钉的形位公差和外观瑕疵检测，而导致分选出的合格品中仍然夹杂许多残次品，而且无法实现大批量螺钉在线高精度检测。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中只能检测静止状态下的螺钉的某个角度或局部的参数，不能360度全方位的检测螺钉的形位公差和外观的问题，本发明提出；一种基于机器视觉的螺钉全参数检测机，包括振动上料装置和CCD测量机构，旋转传输机构103、定位机构105、图像处理模块和下料分选机构107；
所述旋转传输机构103能够将待测螺钉输送到测量工位处的定位机构105和下料分选机构107所在的位置；
所述定位机构105在测量工位处定位待测螺钉，然后带动螺钉快速旋转；
所述CCD测量机构对静态的待测螺钉进行单幅拍照，对旋转状态下的螺钉进行连续多幅拍照，得到待测螺钉各个角度的图像；
所述图像处理模块，用于根据单幅螺钉的图像和多幅图像拼接的外观图像，结合评判标准综合比较，得到螺钉全参数的综合检测结果；
所述下料分选机构107根据螺钉的全参数的综合检测结果，在相应位置完成分选下料。
作为所述装置的一种改进，所述旋转传输机构103包括料盘201、伺服运动装置202、凸轮装置203、螺钉上料口204；
所述料盘201，所述料盘201为圆型盘体，盘体边缘处间隔一定的角度平均设置若干螺钉上料口204；所述料盘201用于将振动上料装置顺序传输过来的待测螺钉竖直立在每个螺钉上料口204处；
所述伺服运动装置202，用于使料盘201顺时针旋转；
所述凸轮装置203，用于控制料盘旋转和停止的角度，将料盘螺钉上料口204上的螺钉输送到测量工位的定位机构105处；同时测量完毕的螺钉送至下料分选机构107处。
作为所述装置的一种改进，所述定位机构105，包括手动调节压头装置301、旋转机构302、压头头部303、下顶升头305和顶升机构306；
所述手动调节压头装置301，用于根据不同型号的螺钉尺寸调整测量工位的螺钉上端的限位；
所述压头头部303，用于限制顶升的螺钉上端的位置，使螺钉测量头部进入CCD视场范围；
所述下顶升头305，用于从螺钉下端将螺钉顶升至CCD视场范围内；
所述顶升机构306，用于从下方顶起下顶升头305，测量结束后回复原位；
所述旋转机构302，用于带动进入CCD视场范围的螺钉旋转。
作为所述装置的一种改进，所述CCD自动测量机构包括CCD视觉相机(104)和CCD光源106；所述CCD视觉相机104用于拍摄螺钉的图像；所述CCD光源106用于调整视场的亮度。
作为所述装置的一种改进，图像处理模块包括单幅图像处理单元、多幅图像处理单元和综合检测结果单元；
所述单幅图像处理单元，用于特征定位，进行直线、圆弧的特征提取和尺寸检测，得到包括直径、角度、圆弧的检测结果；
所述多幅图像处理单元，用于形位公差的检测和外观瑕疵检测；将多幅图像拼接出整个螺钉的外观图像，得到同轴度、垂直度和瑕疵的检测结果；
所述综合检测结果单元，用于根据单幅图像处理单元和多幅图像处理单元的检测结果，结合评判标准综合比较得出合格件、不合格件和返修件的全参数检测结果。
作为所述装置的一种改进，所述下料分选机构107，用于根据螺钉的全参数检测结果，将螺钉输送到合格料仓、不合格料仓或返修件料仓，完成自动下料。
本发明的优势在于：
1、本发明的基于机器视觉的螺钉全参数自动检测分选机，测量视场范围可达到48mm*32mm，设备精度≤±2u，分选效率小于50件/分钟，能够实现螺钉各外形尺寸和外观缺陷检测；
2、该系统有效解决人工检测费时费力、精度低等问题，结合自动化检测过程，有效提高检测速度和检测精度，实现大批量螺钉在线高精度检测。
附图说明
图1为本发明的基于机器视觉的螺钉全参数检测机的结构图；
图2为本发明的基于机器视觉的螺钉全参数检测机的旋转传输机构示意图；
图3为本发明的基于机器视觉的螺钉全参数检测机的定位机构示意图；
附图标识
101、振动上料盘 102、上料传输机构 103、旋转传输机构
104、CCD视觉相机 105、定位机构 106、CCD光源
107、下料分选机构 108、上料入料口
201、料盘 202、伺服运动装置 203、凸轮装置
204、螺钉上料口
301、手动调节压头装置 302、旋转电机 303、压头头部
304、螺钉 305、下顶升头 306、顶升机构
307、设备平台 308、旋转料盘
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
本发明的基于机器视觉的螺钉全参数自动检测分选机结合了机器视觉测量技术，计算机图像处理技术和自动控制技术，实现螺钉全参数自动化上料、测量和下料分选，既保证了测量精度，大大提高了生产效率，并为数据管理和信息集成提供便利。
本发明的基于机器视觉的螺钉全参数自动检测分选机在螺钉静止时可实现自动测量螺钉的直径、角度、圆角、螺纹、头高、夹层长度等各外形尺寸，在螺钉旋转时可实现螺钉形位公差和外观的检测、并可根据螺钉的图像检测结果和评判标准分选出合格件、不合格件、可返修件，进行自动分选下料。
本发明的基于机器视觉的螺钉全参数自动检测分选机，测量视场范围可达到48mm*32mm，设备精度≤±2u，分选效率小于50件/分钟，能够实现螺钉各外形尺寸和外观检测。该系统有效解决现有技术人工检测费时费力、精度低，只能检测静止状态下的螺钉的某个角度或局部的参数，不能360度全方位的检测螺钉的形位公差和外观的问题，结合自动化检测过程，有效提高检测速度和检测精度，实现大批量螺钉在线高精度全参数检测。
本发明的基于机器视觉的螺钉全参数自动检测分选机包括上料振动机构101和上料传送机构102组成的振动上料装置、旋转传输机构103、定位机构105、高像素CCD自动测量机构、下料分选机构107以及未在附图中示出的运动控制装置和图像处理模块。
所述上料振动机构101包括振动马达和振动上料盘；
所述振动马达与振动上料盘底部相连，通电时产生一定频率的振动，带动振动上料盘一起振动；振动马达的振动频率可调；
所述振动上料盘为内部带有螺旋形料道的圆形盆体，用于装载待检测的螺钉；底部与振动马达相连；
当振动马达带动振动上料盘一起振动时，其内部的装载待检测的螺钉会自动排序，并跟随振动频率沿着螺旋形料道向出口处运动，到达上料传送机构102；
所述上料传送机构102为一条长方形的开口的管槽，一端与振动上料盘101的出口端相连，另一端与旋转传输机构103的螺钉上料口204相连；
所述旋转传输机构103包括料盘201、伺服运动装置202和凸轮装置203，料盘201盘体边缘处间隔一定的角度平均设置若干个螺钉上料口204；。
所述上料传送机构102出口处的螺钉在后面运动的螺钉的推动下可以一个接一个顺序落入料盘201内，并竖直立在螺钉上料口204内；
所述伺服运动装置202用于产生料盘顺时针旋转，所述凸轮装置203控制料盘旋转和停止时机，将料盘上的螺钉输送到测量工位和下料各工位口，并在旋转停止时完成测量和下料动作。
使用时，操作员只需将待测螺钉倒入振动上料盘内，打开振动电机，通过上料传送机构102将螺钉自动送入旋转传输机构103的料盘201上。
所述伺服运动装置202和凸轮装置203与料盘201相连，伺服运动装置202带动料盘201顺时针旋转，凸轮装置203控制料盘201按料盘上料口204的数量分度旋转启停，将上料口204的螺钉输送到测量工位和下料各工位口，完成输送、定位测量和下料任务。
在测量工位，定位机构105定位螺钉并可带动螺钉快速旋转，直至完成拍摄和图像处理；旋转传输机构103输送螺钉到测量工位并停止后，顶升机构306顶起下顶升头305，从螺钉下端将螺钉顶升至CCD视场范围内；压头头部303限制螺钉上端位置，测量定位螺钉头部进入CCD视场范围。旋转机构302带动螺钉旋转，通过螺钉旋转，CCD视觉相机104拍摄多幅图像，实现360度全角度拍摄。所述图像处理模块对拍摄的多幅图像进行图像处理，将多幅图像拼接出整个螺钉的外观图像，可以实现同轴度、垂直度等形位公差以及外观瑕疵的检查，
所述高像素CCD自动测量机构包括CCD视觉相机104和CCD光源106；所述CCD视觉相机104用于拍摄螺钉的图像；所述CCD光源106用于调整视场的亮度，使拍摄的螺钉图像达到最佳清晰度；
用户可先单幅拍摄静止螺钉的单幅图像，然后再使用连拍多幅的方式全角度的拍摄旋转螺钉的图像；也可以单独使用两者中的一种拍摄方式。所述高像素CCD自动测量机构根据拍摄的单幅静止螺钉图像，采集到螺钉的直径、角度、圆角、螺纹、头高、夹层长度等外形尺寸，根据连拍多幅图像综合分析可计算该螺钉的形位公差和外形瑕疵检测；
完成螺钉图像拍摄后，图像处理模块快速进行图像处理和分析，完成螺钉外形尺寸与外观瑕疵的全参数检测，评判测量结果与数据自动存档。
图像处理模块包括单幅图像处理单元、多幅图像处理单元和综合检测结果单元；所述单幅图像处理单元用于特征定位如直线、圆弧等特征提取和尺寸检测如直径、角度、圆弧等外形尺寸。所述多幅图像处理单元，用于将多幅图像拼接出整个螺钉的外观图像，可以实现同轴度、垂直度等形位公差的检查以及外观瑕疵检测。所述综合检测结果单元，用于根据单幅图像处理单元和多幅图像处理单元的检测结果，结合评判标准综合比较得出合格件、不合格件和返修件的全参数检测结果。经过图像处理的检测结果包括合格、不合格和需返修的三种结果
旋转传输机构103继续顺时针旋转，将已测完螺钉输送到下料口，下料分选机构107根据对螺钉的图像处理的检测结果，将其输送到合格料仓、不合格料仓或返修件料仓，完成自动下料。
针对不同型号品种螺钉的传输和测量，上料传送机构102和旋转传输机构103设计成可快速更换机构。
本发明的基于机器视觉的螺钉全参数自动检测分选机可设置、修改、保存被测型号参数的上下限要求。下料分选机构107根据测值和设置的评判要求，将螺钉送入合格螺钉料仓、废品螺钉料仓或返修件料仓。系统可自动识别料满状态，自动提示故障情况。
本发明的基于机器视觉的螺钉全参数自动检测分选机测量数据可按照批次自动保存，系统提供查询及统计分析功能。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于机器视觉的螺钉全参数检测机，包括振动上料装置其特征在于，所述全参数检测机还包括旋转传输机构(103)、定位机构(105)、图像处理模块、和下料分选机构(107)；
所述旋转传输机构(103)，将待测螺钉输送到测量工位处的定位机构(105)和下料分选机构(107)所在的位置；
所述定位机构(105)在测量工位处定位待测螺钉，然后带动螺钉快速旋转；
所述CCD测量机构对静态的待测螺钉进行单幅拍照，对旋转状态下的螺钉进行连续多幅拍照，得到待测螺钉各个角度清晰的图像；
所述图像处理模块，用于根据单幅螺钉的图像和多幅图像拼接的外观图像，结合评判标准综合比较，得到螺钉全参数的综合检测结果；
所述下料分选机构(107)根据螺钉的全参数的综合检测结果，在相应位置完成分选下料。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的螺钉全参数检测机，其特征在于，
所述旋转传输机构(103)包括料盘(201)、伺服运动装置(202)、凸轮装置(203)和螺钉上料口(204)；
所述料盘(201)为圆型盘体，盘体边缘处间隔一定的角度平均设置若干螺钉上料口(204)；所述料盘(201)用于将振动上料装置顺序传输过来的待测螺钉竖直挂在每个螺钉上料口(204)处；
所述伺服运动装置(202)，用于使料盘(201)顺时针旋转；
所述凸轮装置(203)，用于控制料盘旋转和停止的角度，将料盘螺钉上料口(204)上的螺钉输送到测量工位的定位机构(105)处；同时测量完毕的螺钉送至下料分选机构(107)处。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的螺钉全参数检测机，其特征在于，所述定位机构(105)，包括手动调节压头装置(301)、旋转机构(302)、压头头部(303)、下顶升头(305)和顶升机构(306)；
所述手动调节压头装置(301)，用于根据不同型号的螺钉尺寸调整测量工位的螺钉的上端的限位；
所述压头头部(303)，用于限制顶升的螺钉上端的位置，使螺钉测量头部进入CCD视场范围；
所述下顶升头(305)，用于从螺钉下端将螺钉顶升至CCD视场范围内；
所述顶升机构(306)，用于从下方顶起下顶升头(305)，测量结束后回复原位；
所述旋转机构(302)，用于带动进入CCD视场范围的螺钉旋转。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的螺钉全参数检测机，其特征在于，所述CCD自动测量机构包括CCD视觉相机(104)和CCD光源(106)；
所述CCD视觉相机(104)用于对静态的待测螺钉进行单幅拍照，对旋转状态下的螺钉进行连续多幅拍照，得到待测螺钉各个角度的图像；
所述CCD光源(106)用于调整视场的亮度，使拍摄的图像清晰。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的螺钉全参数检测机，其特征在于，图像处理模块包括单幅图像处理单元、多幅图像处理单元和综合检测结果单元；
所述单幅图像处理单元，用于特征定位，进行直线、圆弧的特征提取和尺寸检测，得到包括直径、角度、圆弧的检测结果；
所述多幅图像处理单元，用于形位公差的检测和外观瑕疵检测；将多幅图像拼接出整个螺钉的外观图像，得到同轴度、垂直度和瑕疵的检测结果；
所述综合检测结果单元，用于根据单幅图像处理单元和多幅图像处理单元的检测结果，结合评判标准综合比较得出合格件、不合格件和返修件的全参数检测结果。
6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的螺钉全参数检测机，其特征在于，所述下料分选机构(107)，用于根据螺钉的全参数检测结果，将螺钉输送到合格料仓、不合格料仓或返修件料仓，完成自动下料。
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