CN112092289B - 一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统及算法 - Google Patents

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    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34—Sorting according to other particular properties

Abstract

本发明涉及一种基于机器视觉的薄壁注塑机产品分拣系统，包括注塑机，机械手，传送带，图像采集装置，图像处理装置（计算机）等。将CMOS相机引入到图像采集装置中，实现了机器视觉的在注塑制品分拣上的应用，简化了注塑产品分拣的工作，减少人力投入，避免了人为因素的客观影响，有效提高制品检测的精度和效率。本发明提出的基于机器视觉处理的薄壁注塑产品分拣系统的图像处理算法，将处理过后的三维图像转换成二维图像进行比较，有效精简算法，减少系统空间的占用，提高处理运行速度。

Description

一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统及算法
技术领域
本发明涉及一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统，属于高分子材料成型机械领域。
背景技术
随着电子产业的发展，注塑制品在消费电子产品中的应用越来越多，例如手机、数码相机、平板电脑等。在这些产品中，塑料结构件的所占的比重越来越大，而且产品越高档，对注塑制品的外观要求越高。注塑件的生产过程需要经过成型、镀膜等工序，在这些工序中常出现缺陷。常见的缺陷类型包括划痕、印刷、喷涂、污点、凹坑、毛丝、表面裂纹等。这些缺陷严重影响产品的外观甚至是安全性，所以在进入下一道组装工序前，必须剔除有缺陷的产品。
目前国内注塑件的外观缺陷检测主要依靠人工检。对于外观要求高的注塑制品，工人需要对每一个进行检查。注塑成型的效率很高，大批量的生产要出品的速度很快，所以往往需要安排大量的工人去完成产品检查工作。人工检测方法效率低，长时间的操作引起操作者疲劳，导致漏检、错检情况的出现，且不利于生产自动化的实现，产品质量得不到保证。
近年来，随着计算机软、硬件的飞速发展，利用机器视觉来进行注塑产品质量的自动检测已变得切实可行。
机器视觉是数字图像处理技术的工业应用，是使用相机和处理器模拟人的眼睛和大脑，对物体进行识别与检测。其典型结构主要由光源、光学系统、CCD/CMOS相机、图像采集卡、机器视觉软件、检测器、输入/输出等I/O接口胶控制结构组成。机器视觉检测技术符合生产自动化的要求，而且使用计算机利于信息的集成和管理，适合于现代企业的柔性生产需求。
发明内容
本发明的内容是提出一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统，作为注塑产品生产过程中的一种辅机系统主要用于注塑产品生产完成后的残次产品的检验及分拣包装。
为实现上述目的的技术方案是：本发明所述为一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统，主要包括机械手、传送带、垂直移动机械臂、套筒式图像采集装置、图像处理装置(计算机)等构成。所述机构各部件连接方式为，所述机械手置于注塑机上，所述套筒式图像采集装置连接在一个可垂直移动的机械臂上，并与图像处理装置(计算机)相连接。
所述机械臂包括水平横架以及两侧支架，水平横架由两侧支架带动，可进行垂直上下的运动。
所述套筒式图像采集装置是一种可以对薄壁咖啡杯进行360°拍照并完成图像采集的装置，主要由外壳，CMOS相机等组成。
所述图像采集装置共包含有多台CMOS相机，根据不同的制品形状合理布置相机位置。工作时，图像采集装置在水平横架的带动下做垂直运动，在该运动过程中，对每个制品的内外壁进行图像采集。采集得到的制品图像经过图像处理装置(计算机)的算法处理后，得出该制品的是否合格的结论。
本发明所述一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统工作过程如下：以生产薄壁咖啡杯为例，在制品注塑完成后，由机械手将咖啡杯制品从模具中取出，置于传送带上；咖啡杯的制品在传送过程中，套筒式的图像采集装置在垂直移动的机械臂带动下，自上而下的罩住咖啡杯，一次性完成咖啡杯的内外壁360°的图像采集，在得到咖啡杯的内外壁的图像后，该图像传入图像处理装置(计算机)进行处理，并得出该产品是否满足出厂要求的结果。
本发明所述一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统的图像处理算法逻辑如下：
S1以薄壁咖啡杯为例，图像处理系统首先根据合格制品的参数建立出合格制品的实体模型，记录上、下底面和轴心位置，并设定合格条件；
S2对合格制品模型进行处理，在上顶面和下底面之间，用n个等距且平行于底面的平面截取合格制品的实体模型，得到每个平面的上代表该平面的与实体模型截线的同心圆；
S3对所得截线处理，离散为一系列连续的点，并计算每个点与轴心位置的距离L1；
S4将图像采集装置得到实际制品内外壁的图片按采集位置依次复原在模型的相应位置上，在此过程中对图片进行修复，剔除重复部分，随后撤掉模型，得到实际制品内外表面的空间位置；
S5用一组与S2中所述相同的平面截取实际制品内外表面的空间位置，得到每个平面的上代表该平面的与该空间位置截线的同心圆；
S6对所得截线处理，离散为一系列连续的点，并计算每个点与轴心位置的距离L2；
S7将S6中得到L2与S3中得到同位置的L1进行对比，在设定误差范围内的，即为合格品。
本发明的有益效果是：提出一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统，有效减少了传统人工检测的主观因素的影响，有效提高制品检测的精度和效率；提出一种基于CMOS摄像机的套筒式图像采集装置；提出一种基于机器视觉处理的注塑产品分拣系统的图像处理算法，将处理过后的三维图像转换成二维图像进行比较，有效精简算法，减少系统空间的占用，提高处理运行速度。
附图说明
图1为本发明一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统的装配简图。
图2为本发明一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统的图像采集、处理系统简图。
图3为本发明一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统的套筒式图像采集装置简图。
图4为一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统中图像处理算法逻辑流程框图。
图中：1.注塑机，2.机械手，3.薄壁制品，4.图像采集系统，5.传送带，6.横梁，7.套筒式图像采集装置，8.支架，9.图像处理系统，10.封板，11.外壳，12.挂接装置，13.探头，14.固定螺钉，15.信号线，16.CMOS摄像机。
具体实施方式
本发明所述为一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统，如图1所示；主要结构包括：注塑机1，机械手2，图像采集系统4，传送带5，图像处理系统9(计算机)等，其中图像采集系统4由套筒式图像采集装置7，横梁6，支架8等组成。
本发明所述机构各部件具体连接方式如下：机械手2置于注塑机1上，传套筒式图像采集装置7经由挂接装置12连接在横梁6上，横梁6与支架8连接，横梁6由两侧支架8带动，可进行垂直上下的运动，图像处理装置9附在支架8上。
本发明所述一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统中的套筒式图像采集装置7是一种可以对薄壁咖啡杯进行360°照片采集的装置，其主要包括外壳11，CMOS相机16等组成。
本发明所述套筒式图像采集装置7共包含有七台CMOS相机16，其中四台置于图像采集装置外侧，有封板10固定，用于采集制品外表面图像；三台置于图像采集装置中间探头部分13，由固定螺钉14固定和调节，用于采集制品内部表面和底面图像；所得到的图像信号由信号线15传递至图像处理系统9处理。
本发明所述一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统工作过程如下：以生产薄壁咖啡杯为例，在咖啡杯注塑完成后，由机械手2将咖啡杯3从模具中取出，置于传送带5上；在咖啡杯3的传送过程中，套筒式图像采集装置7在横梁6的带动下，自上而下的套在咖啡杯3上，对咖啡杯的内外壁进行360°的图像采集且该过程一次性完成；在得到咖啡杯的内外壁的360°图像后，该图像传入图像处理装置9机进行处理，并得出该产品是否满足出厂要求的结论。
本发明所述一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统的图像处理算法逻辑如下：
S1以薄壁咖啡杯3为例，图像处理系统首先根据合格产品的参数建立出合格品的实体模型，记录上、下底面和轴心位置，并设定合格条件；
S2对合格品模型进行处理，在上顶面和下底面之间，用n个等距且平行于底面的平面截取合格品的实体模型，得到每个平面的上代表该平面的与实体模型截线的同心圆；
S3对所得截线处理，离散为一系列连续的点，并计算每个点与轴心位置的距离L1；
S4将图像采集装置9得到实际制品内外壁的图片按采集位置依次复原在模型的相应位置上，在此过程中对图片进行修复，剔除重复部分，随后撤掉模型，得到实际制品内外表面的空间位置；
S5用一组与S2中所述相同的平面截取实际制品内外表面的空间位置，得到每个平面上的代表该平面的与该空间位置截线的同心圆；
S6对所得截线处理，离散为一系列连续的点，并计算每个点与轴心位置的距离L2；
S7将S6中得到L2与S3中得到同位置的L1进行对比，在设定误差范围内的，即为合格品。
以上所述为本发明的具体设备及工艺情况，配合各图予以说明。但是本发明并不局限于以上所述的具体设备及工艺过程，任何基于上述所说的对于相关设备修改或替换，任何基于上述所说的对于相关工艺的局部调整，只要在本发明的精神领域范围内，均属于本发明。

Claims (2)

1.一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统，其特征在于：主要包括机械手、传送带、垂直移动机械臂、套筒式图像采集装置和图像处理装置，所述机械手置于注塑机上，所述套筒式图像采集装置连接在一个可垂直移动的机械臂上，并与图像处理装置相连接；所述机械臂包括水平横架以及两侧支架，水平横架由两侧支架带动，可进行垂直上下的运动；构建搭载CMOS摄像机的套筒式图像采集装置，由一种图像处理算法将机器视觉处理引入到薄壁注塑产品的分拣中；所述套筒式图像采集装置是一种可以对薄壁注塑产品进行360°拍照并完成图像采集的装置，主要由外壳和CMOS相机组成；薄壁注塑产品的套筒式图像采集装置带有探头装置，能同时采集薄壁注塑产品内外壁图像；套筒式图像采集装置包含有七台CMOS相机，其中四台置于图像采集装置外侧，有封板固定，用于采集薄壁注塑产品外表面图像；三台置于图像采集装置中间探头部分，由固定螺钉固定和调节，用于采集薄壁注塑产品内部表面和底面图像；所得到的图像信号由信号线传递至图像处理系统处理。
2.一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统算法，采用权利要求1所述的一种基于机器视觉的薄壁注塑产品分拣系统，其特征在于：在薄壁注塑产品注塑完成后，由机械手将薄壁注塑产品从模具中取出，置于传送带上；薄壁注塑产品在传送过程中，套筒式的图像采集装置在垂直移动的机械臂带动下，自上而下的罩住薄壁注塑产品，一次性完成薄壁注塑产品的内外壁360°的图像采集，在得到薄壁注塑产品的内外壁的图像后，该图像传入图像处理装置进行处理，并得出该薄壁注塑产品是否满足出厂要求的结果，薄壁注塑产品为咖啡杯，图像处理算法逻辑如下：
S1以图像处理系统首先根据合格薄壁注塑产品的参数建立出合格薄壁注塑产品的实体模型，记录上、下底面和轴心位置，并设定合格条件；S2对合格薄壁注塑产品模型进行处理，在上顶面和下底面之间，用n个等距且平行于底面的平面截取合格品的实体模型，得到每个平面的上代表该平面的与实体模型截线的同心轮廓；
S3对所得截线处理，离散为一系列连续的点，并计算每个点与轴心位置的距离L1；
S4将图像采集装置得到实际薄壁注塑产品内外壁的图片按采集位置依次复原在模型的相应位置上，在此过程中对图片进行修复，剔除重复部分，随后撤掉模型，得到实际薄壁注塑产品内外表面的空间位置；
S5用一组与S2中所述相同的平面截取实际薄壁注塑产品内外表面的空间位置，得到每个平面的上代表该平面的与该空间位置截线的同心圆；
S6对所得截线处理，离散为一系列连续的点，并计算每个点与轴心位置的距离L2；
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