CN113446941B - 一种电机皮带轮智能生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电机皮带轮智能生产线，包括：加工机构，用于加工待检测皮带轮；送料机构，用于传送待检测皮带轮；抓取机构，用于抓取所述待检测皮带轮；检测机构，包含拍摄装置、光源、定位块、图像处理单元，所述定位块用于放置所述待检测皮带轮，所述光源用于照射所述待检测皮带轮，所述拍摄装置设置于所述光源的逆光方向上，所述图像处理单元用于通过所述拍摄装置获取所述待检测皮带轮的工件图像并通过所述工件图像检测所述待检测皮带轮的工件参数；反馈机构，通信连接所述检测机构和所述加工机构，用于获取所述工件参数并根据所述参数调节所述加工机构的加工参数。

Description

一种电机皮带轮智能生产线
技术领域
本发明涉及皮带轮生产领域，具体指有一种电机皮带轮智能生产线。
背景技术
电机皮带轮是通过皮带带动皮带轮从而带动发电机转子转动进行发电，对于皮带轮制造过程顺必需满足一定的参数，例如气槽形角度、总高等。
工件在制造的过程中，需要对工件进行取料、送料、抓取、检测等工序，传统的取料系统只是简单的抓取、输送等功能，并无法对物料的抓取、输送、出料、回料等整个过程进行全自动输送的实现，往往需要人工进行干预才能实现整个工作的运行。同时还需要人工进行输送工件于各个检测工位上，通过各个检测工位对工件进行不同参数的检测，以达到工件的制造要求。同时，由于工件的形状需要从多个方位检测，因此传统的工件检测需要人工进行传送、检测、翻转、再检测等工序，需要耗费大量人力，造成效率低下的问题。传统的在线检测设备无法与加工设备进行信息互通，检测结果还需操人员进行设备加工参数修改。
针对上述的现有技术存在的问题设计一种电机皮带轮智能生产线是本发明研究的目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种电机皮带轮智能生产线，能够有效解决上述现有技术存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种电机皮带轮智能生产线，包括：
加工机构，用于加工待检测皮带轮；
送料机构，用于传送待检测皮带轮；
抓取机构，用于抓取所述待检测皮带轮；
检测机构，包含拍摄装置、光源、定位块、图像处理单元，所述定位块用于放置所述待检测皮带轮，所述光源用于照射所述待检测皮带轮，所述拍摄装置设置于所述光源的逆光方向上，所述图像处理单元用于通过所述拍摄装置获取所述待检测皮带轮的工件图像并通过所述工件图像检测所述待检测皮带轮的工件参数；
反馈机构，通信连接所述检测机构和所述加工机构，用于获取所述工件参数并根据所述参数调节所述加工机构的加工参数。
进一步地，所述光源、所述定位块、所述拍摄装置依次设置于同一直线上。
进一步地，所述图像处理单元集成有：提取模块、拟合模块、判断模块。
进一步地，所述提取模块用于提取所述工件图像中的边缘图像。
进一步地，所述提取模块包含二值化子模块和图像差分子模块，所述二值化子模块二值化所述工件图像得到二值化图像，所述图像差分子模块将所述工件图像与所述二值化图像做差得到所述工件图像中的边缘图像。
进一步地，所述拟合模块根据所述边缘图像对应槽角的两个边缘分别拟合直线，计算两条直线的交点。
进一步地，所述判断模块根据所述交点的坐标判断所述交点是否在设定的范围内，若是则判定所述皮带轮合格，若否则判定所述皮带轮不合格。
进一步地，所述送料机构包含传送带，所述传送带循环输送托盘，所述待加工皮带轮放置于所述托盘。
进一步地，所述抓取机构包含架设在所述加工机构、送料机构、检测机构之间的三轴滑轨。
因此，本发明提供以下的效果和/或优点：
本发明光源用于照射所述待检测皮带轮，所述拍摄装置设置于所述光源的逆光方向上，所述图像处理单元用于通过所述拍摄装置获取所述待检测皮带轮的工件图像并通过所述工件图像检测所述待检测皮带轮的工件参数，并通过反馈机构反馈给加工机构，可以快速调节加工机构的工作参数，从而实现实时调节加工机构的加工步骤，防止大批量加工工件出现问题。
本发明通过提取模块、拟合模块、判断模块，分别将工件图片提取边缘、拟合出准确的直线，再通过直线的交点位置判断皮带轮是否合格，能够通过交点的位置自动检测工件的槽角的角度、长短、方向等参数是否合格，整个检测过程快速便捷，只需将工件放置并拍摄工件图片后即可快速计算出工件是否合格，无需通过标尺等工具进行测量，从而不会引入新的误差，整个判断过程小于1秒。
本发明通过二值化、差分图像计算，或者通过灰度直方图取波峰/波谷从而获得槽角的边缘图像，为后续的步骤提供良好的图像基础。
本发明通过拟合直线的方式获取槽角的参数，从而无需人工测量，也无需通过机器操作标尺/角度尺等测量，工作效率大大提高。
本发明在逆光条件下获取黑白的所述工件图像，从而能够获取到更好的图像，更好地分离工件和背景，提高后续的步骤中的准确率。
应当明白，本发明的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本发明的进一步的解释。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为检测机构的结构示意图。
图3为获取模块获取的工件图像。
图4为提取模块根据图3得到的二值化图像。
图5为提取模块根据图4得到的差值图像。
图6为遮挡模块的图像掩模的示意图。
图7为遮挡模块图5通过图6遮挡后所暴露的图像。
图8为拟合模块根据图7得到的其中一条直线的示意图。
图9为槽角边缘拟合出两条直线的示意图。
图10为基准直线的示意图。
图11为交点与所述基准直线的距离的示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
参考图1-2，一种电机皮带轮智能生产线，包括：
加工机构1，用于加工待检测皮带轮。
送料机构2，用于传送待检测皮带轮；所述送料机构2包含传送带，所述传送带循环输送托盘，所述待加工皮带轮放置于所述托盘。
抓取机构3，用于抓取所述待检测皮带轮；所述抓取机构包含架设在所述加工机构、送料机构、检测机构之间的三轴滑轨。
本实施例中，加工机构1、送料机构2、抓取机构3均为现有技术的直接采用，属于现有技术的直接外购，并且，不属于本实施例的核心改进点，在此不展开详细赘述。其具体结构、原理可参考申请号202023161439.2，名称为一种智能在线检测的机械加工自动化系统的说明书。
检测机构4，包含拍摄装置401、光源403、定位块402、图像处理单元(未画出)，所述定位块402用于放置所述待检测皮带轮5，所述光源403用于照射所述待检测皮带轮5，所述拍摄装置401设置于所述光源403的逆光方向上，所述图像处理单元用于通过所述拍摄装置401获取所述待检测皮带轮5的工件图像并通过所述工件图像检测所述待检测皮带轮5的工件参数。
本实施例中，获取的工件图像是黑白的，在其他实施例中，工件图像也可以是彩色，只需要经过去色处理成黑白即可，在此不做限定。本实施例中，工件图像是在逆光条件下获取的，具体为，通过工件放置于定位块的上表面，光源从工件的一侧照射，相机从工件的另一侧拍摄工件，所述光源、所述定位块、所述拍摄装置依次设置于同一直线上。
由于工件处于光源和相机之间，所以就产生了背景亮度远远高于被工件的状况，拍摄的工件图像边缘清晰，边缘与背景可以更好地分离。此步骤得到如图3所示的图片，为了便于展示，图3只展示部分工件图像。其中包含槽角，以及工件的与定位块的接触面(图3中底部)。
进一步地，所述图像处理单元集成有：提取模块、拟合模块、判断模块。
所述提取模块用于提取所述工件图像中的边缘图像。所述提取模块包含二值化子模块和图像差分子模块，所述二值化子模块二值化所述工件图像得到二值化图像，所述图像差分子模块将所述工件图像与所述二值化图像做差得到所述工件图像中的边缘图像。
提取模块的工作原理具体为：通过二值化所述工件图像得到二值化图像，将所述工件图像与所述二值化图像做差得到所述工件图像中的边缘图像。选择合适的阈值进行二值化处理，二值化是将黑白图像中，大于设定阈值的像素全部转换为黑色，小于设定阈值的像素全部转换为白色。二值化图像如图4所示。接下来，将所述工件图像与所述二值化图像做差得到所述工件图像中的边缘图像，得到如图5所示的差值图像。
本实施例中，所述图像处理单元进一步集成有遮挡子模块，遮挡子模块采用如图6所示的图像掩模进行遮挡或暴露，图像掩模的重点在于，遮挡边缘图像中跟槽角参数无关的部分(例如工件槽角以外的图像)，以及遮挡边缘图像中槽角的非直线部分(例如槽角的底端的圆弧部分)，只暴露边缘图像中槽角的类似直线的部分，得到如图7所示的图像。
接下来，所述拟合模块根据所述边缘图像对应槽角的两个边缘分别拟合直线，计算两条直线的交点。
拟合模块根据所述槽角边缘图像对应槽角的两个边缘，获取所述槽角边缘图像其中一边的每个像素点的坐标，通过最小二乘法直线拟合算法分别拟合直线，计算两条直线的交点。通过图8所示的图像，只保留其中一个槽角边缘的像素点，获取所述槽角边缘图像其中一边的每个像素点的坐标，拟合其中一条直线，得到如图8所示的直线，再重复步骤得到另一条直线。其中，直线拟合的算法是假设每个点的X Y坐标的误差都是符合0均值的正态分布的，将离散点拟合为a x+b y+c＝0型直线，其中a为斜率，b为截距。最小二乘就是对n个点进行拟合，使其距离拟合直线的总体误差尽量小。求解方法也很简单，就是最小化每个点到直线的垂直误差。与一元线性回归算法的区别：一元线性回归算法假定X是无误差的，只有Y有误差。获取步骤、提取步骤、遮挡步骤为本步骤提供了良好的图像基础，可以有效提高直线拟合的精确度，防止直线拟合出现偏差等情况。本实施例采用最小二乘法直线拟合算法进行直线拟合，最小二乘法是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。本实施例采用的最小二乘法为现有技术，在此不展开详细介绍。
最后，所述判断模块根据所述交点的坐标判断所述交点是否在设定的范围内，若是则判定所述皮带轮合格，若否则判定所述皮带轮不合格。
判断所述交点是否在设定的范围内，若是则判定所述皮带轮合格，若否则判定所述皮带轮不合格。所述判断所述交点是否在设定的范围内具体为：设置基准直线，所述基准直线平行于所述定位块的上表面，计算所述交点与所述基准直线的距离，判断所述距离是否在设定的阈值范围内。本实施例中，通过拟合步骤得到如图9所示的两条直线后，直线的一般方程为F(x)＝ax+by+c＝0。既然我们已经知道直线的两个点，假设为(x0,y0),(x1,y1)，那么可以得到a＝y0–y1,b＝x1–x0,c＝x0y1–x1y0。
因此我们可以将两条直线分别表示为：
F0(x)＝a0*x+b0*y+c0＝0,F1(x)＝a1*x+b1*y+c1＝0。
那么两条直线的交点应该满足：a0*x+b0*y+c0＝a1*x+b1*y+c1。
由此可推出：
x＝(b0*c1–b1*c0)/D；
y＝(a1*c0–a0*c1)/D；
D＝a0*b1–a1*b0，(D为0时，表示两直线重合)。
从而计算出两条直线的交点，如图9所示。
为了判断槽角的参数是否满足要求，需要判断所述交点是否在设定的范围。具体为，预先设定有一条基准直线，该基准直线可以是在所有步骤之前就设定好的，针对特定的需要标识的位置做出一条基准直线，该基准直线在整体图像视野内的位置是不会变的。基准直线可根据2个手动点来确定又或者其他工具参考应用进来的点，本实施例通过设置一条与所述定位块的上表面平行的直线作为基准直线，如图10所示。在其他实施例中，只要是能够固定位置不变并且能够用于测量与上述交点之间距离即可。然后，计算交点与基准直线之间的距离，如图11所示，通过该距离即可得知槽角是否合格。因为皮带轮的槽角出现误差的情况下，例如槽角偏离原位置、槽角的角度不对、槽角的长短误差等，均会影响槽角的两个槽角边缘，进而影响槽角的两个槽角边缘的交点的位置，通过该距离可以便捷地判断槽角位置、槽角的角度大小、槽角的长短等参数，如果该距离在预设的阈值内，则可以判断为槽角的参数合格。本实施例计算得到的距离为2083.868，预设的阈值范围为2080-2085，判定为合格。
反馈机构，通信连接所述检测机构和所述加工机构，用于获取所述工件参数并根据所述参数调节所述加工机构的加工参数。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种电机皮带轮智能生产线，其特征在于：包括：
加工机构，用于加工待检测皮带轮；
送料机构，用于传送待检测皮带轮；
抓取机构，用于抓取所述待检测皮带轮；
检测机构，包含拍摄装置、光源、定位块、图像处理单元，所述定位块用于放置所述待检测皮带轮，所述光源用于照射所述待检测皮带轮，所述拍摄装置设置于所述光源的逆光方向上，所述图像处理单元用于通过所述拍摄装置获取所述待检测皮带轮的工件图像并通过所述工件图像检测所述待检测皮带轮的工件参数；所述图像处理单元集成有提取模块、拟合模块、判断模块，所述拟合模块根据边缘图像对应槽角的两个边缘分别拟合直线，计算两条直线的交点，所述判断模块根据所述交点的坐标判断所述交点是否在设定的范围内，若是则判定所述待检测 皮带轮合格，若否则判定所述待检测 皮带轮不合格；
反馈机构，通信连接所述检测机构和所述加工机构，用于获取所述工件参数并根据所述参数调节所述加工机构的加工参数。
2.根据权利要求1所述的一种电机皮带轮智能生产线，其特征在于：所述光源、所述定位块、所述拍摄装置依次设置于同一直线上。
3.根据权利要求1所述的一种电机皮带轮智能生产线，其特征在于：所述提取模块用于提取所述工件图像中的边缘图像。
4.根据权利要求3所述的一种电机皮带轮智能生产线，其特征在于：所述提取模块包含二值化子模块和图像差分子模块，所述二值化子模块二值化所述工件图像得到二值化图像，所述图像差分子模块将所述工件图像与所述二值化图像做差得到所述工件图像中的边缘图像。
5.根据权利要求1所述的一种电机皮带轮智能生产线，其特征在于：所述送料机构包含传送带，所述传送带循环输送托盘，所述待检测 皮带轮放置于所述托盘。
6.根据权利要求1所述的一种电机皮带轮智能生产线，其特征在于：所述抓取机构包含架设在所述加工机构、送料机构、检测机构之间的三轴滑轨。
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