CN111729870B - 一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置和方法，涉及图像识别领域，包括至少一个光源组件，至少一个图像采集组件，旋转驱动组件，缺陷自动检测组件；所述光源组件与图像采集组件配套使用，用于采集制动盘风道内的图像；所述旋转驱动组件用于驱动制动盘旋转或者驱动图像采集组件围绕制动盘旋转；所述缺陷自动检测组件判断各制动盘的风道是否存在缺陷。本发明通过图像采集组件采集制动盘风道内清晰的图像，通过控制机构训练好的缺陷检测算法模型判断制动盘风道是否存在缺陷，在提高制动盘风道检测效率低同时，也提高了制动盘风道检测结果的准确性，降低了制动盘风道检测的人工成本。

Description

一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置和方法
技术领域
本发明涉及一种图像识别技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置和方法。
背景技术
汽车制动盘主要通过铸造的方式生产，由于铸造工艺的原因，制动盘在铸造的过程中容易出现砂眼、气疤、粘砂、缺肉等缺陷。制动盘风道缺陷是指分布于空心刹车盘风道内部的缺陷，其中缺陷类型以缝行刺居多。
目前大多数刹车盘生产企业仍然采用传统的人工肉眼观测和听音法来判断制动盘风道内部是否存在缺陷。这种方法人工成本高，检测结果不精确，检测效率低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置和方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，包括至少一个光源组件，用于照明制动盘上的风道；
至少一个图像采集组件，用于采集制动盘风道内的图像；所述的光源组件与所述的图像采集组件配套使用；
旋转驱动组件，用于驱动制动盘旋转，或者驱动图像采集组件围绕制动盘旋转；通过旋转使图像采集组件采集到制动盘上所有风道内的图像；
缺陷自动检测组件，用于将图像采集组件所采集到的每个风道的图像输入至缺陷检测算法模型，判断各制动盘的风道是否存在缺陷。
进一步的，还包括制动盘传送机构和制动盘回收机构，所述的旋转驱动组件为用于驱动制动盘旋转的制动盘旋转机构，制动盘旋转机构设置于制动盘传送机构和制动盘回收机构之间。
进一步的，所述的缺陷自动检测组件包括设有检测软件的控制机构，所述制动盘传送机构、制动盘回收机构、制动盘旋转机构和图像采集组件均与控制机构电连接。
进一步的，所述制动盘传送机构末端设置有与控制机构电连接的红外传感器和制动盘推送机构，制动盘推送机构用于将制动盘从制动盘传送机构上推送至制动盘旋转机构上的指定位置。
进一步的，所述制动盘回收机构包括合格制动盘传送带、缺陷制动盘传送带和分拣机构，分拣机构用于将合格制动盘推送至合格制动盘传送带、将缺陷制动盘推送至缺陷制动盘传送带。
进一步的，还包括与控制机构电连接的荧光打标机，所述荧光打标机用于标记缺陷的制动盘风道。
进一步的，所述光源组件包括LED灯、与LED灯配套使用的漫反射反光板；所述的制动盘包括内环结构、外环结构，内环结构与外环结构之间设有散热通道，内环结构与制动盘风道同侧设置；所述漫反射反光板为筒形结构，其弧度与散热通道的弧度配合；所述装置还包括制动盘托举机构，制动盘托举机构设置于制动盘旋转机构上，用于托举制动盘，使漫反射反光板置于制动盘的散热通道内。
进一步的，所述光源组件包括LED灯、与LED灯配套使用的漫反射反光板；所述的制动盘包括内环结构、外环结构，内环结构与制动盘风道对侧设置；所述漫反射反光板为筒形结构，其外径与所述外环结构的内径配合；所述装置还包括制动盘托举机构，制动盘托举机构设置于制动盘旋转机构上，用于沉降制动盘，使漫反射反光板置于外环结构的内径边缘处。
进一步的，所述漫反射反光板与制动盘风道垂直设置，所述漫反射反光板的厚度为1.6mm至2.5mm，表面粗糙度为10Ra至18Ra。
进一步的，所述LED灯包括环形设置的若干第一光珠、第二光珠、第三光珠，所述第一光珠、第二光珠和第三光珠的工作电压为4V至10V，额定功率为15W至40W，光通量为1200Lm至5500Lm，发光角度为110°至130°，色温为3500K至7500K。
一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测方法，包括以下步骤：
步骤一：制动盘上料至制动盘检测工位；
步骤二：缺陷自动检测组件控制光源组件照明制动盘上的风道，旋转驱动组件驱动制动盘旋转，或者驱动图像采集组件围绕制动盘旋转；
步骤三：通过旋转使图像采集组件采集到制动盘上所有风道内的图像，并将其发送至缺陷自动检测组件，缺陷自动检测组件根据预设的缺陷检测算法模型，判断各制动盘的风道是否存在缺陷。
进一步的，还包括一个缺陷检测算法模型训练步骤，具体流程为：
（1）对一定数量的风道进行取景成像，形成训练数据集；
（2）对数据图像集进行标注，按合格和缺陷分类标注；
（3）将标注好的训练数据集输入缺陷检测算法模型，缺陷检测算法模型通过学习，对不同的缺陷特征进行自主定义；
（4）缺陷检测算法模型将数据集中另一部分未标注的风道图像数据作为测试数据集，用来检验缺陷检测算法模型学习效果；
（5）持续修正缺陷检测算法模型的学习参数至缺陷检测算法模型的测试结果达到所设定的指标。
本发明的有益效果是：
本发明基于机器视觉，设置有用于制动盘风道照明的LED灯及与LED灯配套使用的漫反射反光板，通过漫反射原理实现补光，可以全面、均匀地照亮细长、黑暗的风道，从而通过工业相机可以采集制动盘风道内清晰的图像，通过控制机构训练好的缺陷检测算法模型判断制动盘风道是否存在缺陷，同时通过控制机构控制荧光打标机标记制动盘风道的缺陷位置，在提高制动盘风道检测效率低同时，也提高了制动盘风道检测结果的准确性，降低了制动盘风道检测的人工成本。
附图说明
图1为本发明一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置的原理图；
图2为本发明一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测方法的流程图；
图3为本发明制动盘结构示意图；
图4为本发明工业相机采集制动盘风道图像示意图；
图5为本发明对结构一的制动盘进行风道缺陷检测时光源组件示意图；
图6为本发明对结构二的制动盘进行风道缺陷检测时光源组件示意图；
图7为本发明LED灯结构示意图；
图8为本发明制动盘风道缺陷示意图；
图中，1-控制机构，2-制动盘传送机构，21-红外传感器，3-制动盘旋转机构，4-缺陷制动盘传送带，5-合格制动盘传送带，6-制动盘推送机构，7-图像采集组件，8-光源组件，81-LED灯，811-第一光珠，812-第二光珠，813-第三光珠，82-漫反射反光板，9-荧光打标机，10-外环结构，11-内环结构，12-制动盘风道。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：
请参阅图1，一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，包括至少一个光源组件8，用于照明制动盘上的风道；至少一个图像采集组件7，用于采集制动盘风道12内的图像；所述的光源组件8与所述的图像采集组件7配套使用；旋转驱动组件，用于驱动制动盘旋转，或者驱动图像采集组件7围绕制动盘旋转；通过旋转使图像采集组件7采集到制动盘上所有风道内的图像；缺陷自动检测组件，用于将图像采集组件7所采集到的每个风道的图像输入至缺陷检测算法模型，判断各制动盘的风道是否存在缺陷。
本实施例中，光源组件8包括LED灯81、与LED灯81配套使用的漫反射反光板82；旋转驱动组件为用于驱动制动盘旋转的制动盘旋转机构3；缺陷自动检测组件包括设有检测软件的控制机构1。
还包括制动盘传送机构2和制动盘回收机构，制动盘旋转机构3设置于制动盘传送机构2和制动盘回收机构之间。
所述制动盘传送机构2末端设置有与控制机构1电连接的红外传感器21和制动盘推送机构6，所述红外传感器21用于检测制动盘位置并反馈控制机构1；所述制动盘推送机构6包括自动伸缩杆、与自动伸缩杆一体设置的半圆形推送杆，用于将制动盘从制动盘传送机构2上推送至制动盘旋转机构3上的指定位置。
还包括荧光打标机9，所述荧光打标机9用于标记缺陷的制动盘风道12。
其中，制动盘回收机构包括合格制动盘传送带5、缺陷制动盘传送带4和分拣机构，分拣机构用于将合格制动盘推送至合格制动盘传送带5、将缺陷制动盘推送至缺陷制动盘传送带4。
所述制动盘传送机构2、制动盘推送机构6、制动盘旋转机构3、荧光打标机9、分拣机构、制动盘回收机构和图像采集组件7均与控制机构1电连接。
本实施例中，制动盘通常包括两种结构：
结构一：请参阅图5，所述的制动盘包括内环结构11、外环结构10，内环结构11与外环结构10之间设有散热通道，内环结构11与制动盘风道12同侧设置。针对这种制动盘结构，所述LED灯81与漫反射反光板82配套使用，所述漫反射反光板82为筒形结构，其弧度与散热通道的弧度配合，漫反射反光板82的半径也与环状的散热通道配合；所述装置还包括制动盘托举机构，制动盘托举机构设置于制动盘旋转机构3上，用于托举制动盘，使漫反射反光板82置于制动盘的散热通道内。此种结构的制动盘上料（平推上料）完成后，动盘托举机构将制动盘托起，使漫反射反光板82插入散热通道内，以达到照亮风道的目的。
结构二：请参阅图6，所述的制动盘包括内环结构11、外环结构10，内环结构11与制动盘风道12对侧设置。所述LED灯81与漫反射反光板82配套使用；所述漫反射反光板82为筒形结构，其外径与所述外环结构10的内径配合；所述装置还包括制动盘托举机构，制动盘托举机构设置于制动盘旋转机构3上，用于沉降制动盘，使漫反射反光板82置于外环结构10的内径边缘处。此种结构的制动盘上料（平推上料）完成后，动盘托举机构下沉将制动盘沉降，使风道下落到漫反射反光板82的位置，以达到照亮风道的目的。
所述漫反射反光板82与制动盘风道12垂直设置，所述漫反射反光板82的厚度为1.6mm至2.5mm，表面粗糙度为10Ra至18Ra。
请参阅图7，所述LED灯81包括环形设置的若干第一光珠811、第二光珠812、第三光珠813，所述第一光珠811、第二光珠812和第三光珠813的工作电压为4V至10V，额定功率为15W至40W，光通量为1200Lm至5500Lm，发光角度为110°至130°，色温为3500K至7500K。
其工作原理为：
（1）制动盘传送机构2将制动盘传送至其末端，红外传感器21检测到制动盘位置，并将制动盘位置信息发送至控制机构1，控制机构1控制制动盘推送机构6将制动盘推送至制动盘旋转机构3；
（2）LED灯81照射漫反射反光板82，通过漫反射反光板82产生漫反射从而照明制动盘风道12，控制机构1控制制动盘旋转机构3带动制动盘旋转，同时控制机构1控制图像采集组件7（工业相机）采集制动盘风道12内的图像；
（3）控制机构1对采集的制动盘风道12图像进行处理并进行缺陷检测，若检测结果为合格制动盘，则控制机构1控制制动盘推送机构6将制动盘推送至合格制动盘传送带5；若检测结果为缺陷制动盘，则控制机构1控制荧光打标机9对缺陷风道进行标记，标记完成后控制制动盘推送机构6将制动盘推送至缺陷制动盘传送带4。
本发明基于上述基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，提供一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一：制动盘传送机构2将制动盘传送至末端的红外传感器处21，红外传感器21检测到制动盘位置并将其反馈至控制机构1；
步骤二：制动盘传送机构2停止运转，控制机构1通过制动盘推送机构6将制动盘推送至制动盘旋转机构3；
步骤三：控制机构1通过制动盘旋转机构3带动制动盘转动，同时开启图像采集组件7采集制动盘风道12内的图像并上传至控制机构1；
步骤四：控制机构1基于预设的缺陷检测算法模型，根据输入的制动盘风道12内的图像，判断制动盘是否存在缺陷，若有缺陷则通过荧光打标机9标记缺陷位置；
请参阅图8，所述缺陷大致包括6种，a和b代表风道内存在披缝；c代表风道内壁粘砂；d和e代表风道内转角粘砂；f代表风道内堵塞；
步骤五：控制机构1根据检测的结果，通过制动盘推送机构6将有缺陷的制动盘推送至缺陷制动盘传送带4上，将合格的制动盘推送至合格制动盘传送带4上。
所述预设的缺陷检测算法模型经过训练优化得到，具体训练流程为：
（1）对一定数量的风道进行取景成像，形成训练数据集；
（2）对数据图像集进行标注，按合格和缺陷分类标注；
（3）将标注好的训练数据集输入算法模型，算法模型通过学习，对不同的缺陷特征进行自主定义；
（4）算法模型将数据集中另一部分未标注的风道图像数据作为测试数据集，用来检验模型学习效果；
（5）持续修正模型的学习参数至模型的测试结果达到所设定的指标。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，其特征在于：包括
至少一个光源组件（8），用于照明制动盘上的风道；还包括制动盘传送机构（2）和制动盘回收机构；
至少一个图像采集组件（7），用于采集制动盘风道（12）内的图像；所述的光源组件（8）与所述的图像采集组件（7）配套使用；
旋转驱动组件，为用于驱动制动盘旋转的制动盘旋转机构（3），通过旋转使图像采集组件（7）采集到制动盘上所有风道内的图像，制动盘旋转机构（3）设置于制动盘传送机构（2）和制动盘回收机构之间；
所述光源组件（8）包括LED灯（81）、与LED灯（81）配套使用的漫反射反光板（82）；所述的制动盘包括内环结构（11）、外环结构（10），内环结构（11）与外环结构（10）之间设有散热通道，内环结构（11）与制动盘风道（12）同侧设置；所述漫反射反光板（82）为筒形结构，其弧度与散热通道的弧度配合；所述装置还包括制动盘托举机构，制动盘托举机构设置于制动盘旋转机构（3）上，用于托举制动盘，使漫反射反光板（82）置于制动盘的散热通道内；
或者，所述光源组件（8）包括LED灯（81）、与LED灯（81）配套使用的漫反射反光板（82）；所述的制动盘包括内环结构（11）、外环结构（10），内环结构（11）与制动盘风道（12）对侧设置；所述漫反射反光板（82）为筒形结构，其外径与所述外环结构（10）的内径配合；所述装置还包括制动盘托举机构，制动盘托举机构设置于制动盘旋转机构（3）上，用于沉降制动盘，使漫反射反光板（82）置于外环结构（10）的内径边缘处；
缺陷自动检测组件，用于将图像采集组件（7）所采集到的每个风道的图像输入至缺陷检测算法模型，判断各制动盘的风道是否存在缺陷。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，其特征在于：所述的缺陷自动检测组件包括设有检测软件的控制机构（1），所述制动盘传送机构（2）、制动盘回收机构、制动盘旋转机构（3）和图像采集组件（7）均与控制机构（1）电连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，其特征在于：所述制动盘传送机构（2）末端设置有与控制机构（1）电连接的红外传感器（21）和制动盘推送机构（6），制动盘推送机构（6）用于将制动盘从制动盘传送机构（2）上推送至制动盘旋转机构（3）上的指定位置。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，其特征在于：所述制动盘回收机构包括合格制动盘传送带（5）、缺陷制动盘传送带（4）和分拣机构，分拣机构用于将合格制动盘推送至合格制动盘传送带（5）、将缺陷制动盘推送至缺陷制动盘传送带（4）。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，其特征在于：还包括与控制机构（1）电连接的荧光打标机（9），所述荧光打标机（9）用于标记缺陷的制动盘风道（12）。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，其特征在于：所述漫反射反光板（82）与制动盘风道垂直设置，所述漫反射反光板（82）的厚度为1.6mm至2.5mm，表面粗糙度为10Ra至18Ra。
7.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的制动盘风道缺陷自动检测装置，其特征在于：所述LED灯（81）包括若干第一光珠（811）、第二光珠（812）、第三光珠（813），所述第一光珠（811）、第二光珠（812）、第三光珠（813）形成三个同心环；所述第一光珠（811）、第二光珠（812）和第三光珠（813）的工作电压为4V至10V，额定功率为15W至40W，光通量为1200Lm至5500Lm，发光角度为110°至130°，色温为3500K至7500K。
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