CN114160448B - 一种精密电子冲压件视觉检测装备及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精密电子冲压件视觉检测装备，包括机柜，所述机柜顶部安装有视觉机构，视觉机构包括壳体，壳体内底部中间位置安装有视觉相机，壳体前后左右四面位置上分别通过固定夹安装有3D相机。上述装备的检测方法，包括如下步骤：启动设备，人工或利用机械臂将冲压件放置于工件放置台上；开始检测，视觉相机与3D相机同时对冲压件进行拍照；检测筛分，检测结果实时输出，完成一次检测流程。本发明提供一种精密电子冲压件视觉检测装备及检测方法，结构设置巧妙且布置合理，视觉相机与3D相机同时对冲压件进行拍照，通过3D相机构建立体图像，可以对冲压件的各角度细节进行检测，从而确保了电子冲压件的检测结果准确性。
Description
技术领域
本发明涉及视觉检测设备技术领域，具体是一种精密电子冲压件视觉检测装备及检测方法。
背景技术
视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉检测是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。是用于生产、装配或包装的有价值的机制。它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。
冲压件作为五金件，在各种设备内均有大量应用，而精密型的电子冲压件由于其应用领域要求，冲压件的尺寸、以及表面瑕疵等均需要严格控制，由于电子冲压件与传统视觉检测物品不同，其结构复杂、检测点多以及精密要求，传统视觉检测设备难以精确识别检测，检测准确度不够高，需要人工复检，影响了生产作业效率。为此，发明人综合各类因素提出了一种精密电子冲压件视觉检测装备及检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精密电子冲压件视觉检测装备及检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种精密电子冲压件视觉检测装备，包括机柜，所述机柜顶部安装有视觉机构，视觉机构下方的机柜顶部中间位置安装有检测台，机柜内安装有主控机；
视觉机构包括壳体，壳体内底部中间位置安装有视觉相机，壳体前后左右四面位置上分别通过固定夹安装有3D相机，壳体上安装有与固定夹铰接位置相传动连接的步进电机；
主控机上连接有位置传感器、成像单元、识别比对单元以及计算单元，视觉相机、3D相机以及步进电机均与主控机相电控连接。
检测时电子冲压件放置于检测台上，视觉相机与3D相机同时对冲压件进行拍照，拍取的图像传输至主控机中先经成像单元进行平面以及立体成像，成像完成后与数据库进行比对，同时计算单元根据已知3D相机角度以及高度距离计算立体成像中各区域尺寸，然后同步进行比对，根据主控机输出的比对检测结果区分正常件与不良件即可，通过3D相机构建立体图像，可以对冲压件的各角度细节进行检测，从而确保了电子冲压件的检测结果准确性。
作为本发明的进一步方案：所述机柜顶部安装有前后开口的防护窗，多轨移动机构安装于防护窗内的机柜上，防护窗用于检测相关设备区域的遮蔽与保护。
作为本发明的再进一步方案：所述壳体内设有前后左右四面开口的通风孔，便于散热。
作为本发明的再进一步方案：所述视觉机构安装于多轨移动机构上，多轨移动机构位于机柜顶部，多轨移动机构包括行轨，行轨设有两条，分别螺栓固定于机柜顶部靠左右两侧位置，行轨上安装有行轨电机，行轨电机顶部位置安装有支撑架，左右两侧的支撑架之间安装有连接杆，连接杆上安装有线性电机，线性电机底部位置上安装有吊装架，壳体通过螺栓与吊装架相固定，行轨电机以及线性电机均与主控机相电控连接。
行轨电机工作在行轨上进行前后方向的移动，线性电机工作在连接杆上进行左右方向的移动，两者相互搭配使用即可为视觉机构提供两轴移动功能，满足其二维坐标系内各位置的移动需求，使其对冲压件进行清晰、稳定、可靠的拍照。
作为本发明的再进一步方案：所述检测台包括工件放置台，工件放置台下方设有托台，托台左右两侧的机柜上固定有托架，托架与工件放置台底部相抵形成承托，便于冲压件的放置，同时起到冲压件的定位目的，便于视觉机构初始定位拍摄。
作为本发明的再进一步方案：所述工件放置台的左右两侧位置安装有气动伸缩杆，气动伸缩杆同时与对应位置的机柜相固定，气动伸缩杆与气缸相控制连接，气缸与主控机相电控连接，气缸控制气动伸缩杆工作产生伸出或收缩，从而带动工件放置台进行水平方向的移动调节，使冲压件正好处于托台上方，以便于视觉机构拍摄。
作为本发明的再进一步方案：所述托台由多层结构组成，由上至下包括均光板、散光膜、吸光板以及底板，视觉机构拍摄时，其自带的闪光灯同步工作产生亮光，亮光一方面照亮冲压件使其细节更清晰，但也同时在外部区域形成高亮反光，容易影响局部细节清晰，通过均光、散光并吸光后，可以最大限度减少反光对拍摄成像的影响。
作为本发明的再进一步方案：所述散光膜与吸光板之间同时设有通槽，通槽内安装有白光灯，通槽底部设有黑光膜，白光灯光线透过散光膜与均光板后，均匀填充至冲压件的周围空间，使冲压件的周围亮度更加的均匀且清晰明亮，在视觉机构拍摄时，可以减少局部的光线亮度问题导致的色差情况，使冲压件的各结构边线更清晰，进而有利于检测过程中的识别，对检测结果的准确度有进一步的提升作用。
上述视觉检测装备的检测方法，包括如下步骤：
步骤一：启动设备，人工或利用机械臂将冲压件放置于工件放置台上，控制行轨电机工作在行轨上移动获得纵向移动能力，控制线性电机在连接杆上移动获得横向移动能力，根据位置传感器反馈结果移动视觉机构至冲压件上方；
步骤二：开始检测，视觉相机与3D相机同时对冲压件进行拍照，拍摄图像经信号处理后传入主控机中先经成像单元进行立体以及平面成像，成像完成后与数据库进行比对，同时计算单元根据已知3D相机角度以及高度距离计算立体成像中各区域尺寸，然后同步进行比对；
步骤三：检测筛分，检测结果实时输出，由人工或利用机械臂将检测完成后筛分的正常件与不良件区分送出，完成一次检测流程。
与现有技术相比，本发明具有以下几个方面的有益效果：
1、本发明提供一种精密电子冲压件视觉检测装备及检测方法，结构设置巧妙且布置合理，本发明中视觉相机与3D相机同时对冲压件进行拍照，拍取的图像传输至主控机中先经成像单元进行平面以及立体成像，通过3D相机构建立体图像与平面图像搭配，可以对冲压件的各角度细节进行检测，从而确保了电子冲压件的检测结果准确性；
2、本发明中托台由多层结构组成，由上至下包括均光板、散光膜、吸光板以及底板，通过均光、散光并吸光后，可以最大限度减少视觉机构其自带的闪光灯同步工作产生高亮反光对拍摄成像的影响；
3、本发明进一步白光灯光线透过散光膜与均光板后，均匀填充至冲压件的周围空间，使冲压件的周围亮度更加的均匀且清晰明亮，在视觉机构拍摄时，可以减少局部的光线亮度问题导致的色差情况，使冲压件的各结构边线更清晰，进而有利于检测过程中的识别，对检测结果的准确度有进一步的提升作用。
4、本发明中该检测方法流程精简，检测方法简单，操作易行，检测结果准确度高。
附图说明
图1为一种精密电子冲压件视觉检测装备的结构示意图。
图2为一种精密电子冲压件视觉检测装备中多轨移动机构的结构示意图。
图3为一种精密电子冲压件视觉检测装备中视觉机构的结构示意图。
图4为一种精密电子冲压件视觉检测装备中检测台的结构示意图。
图5为一种精密电子冲压件视觉检测装备中的系统模块化框图。
图中：1、机柜；11、防护窗；2、多轨移动机构；21、行轨；22、行轨电机；23、支撑架；24、连接杆；25、线性电机；26、吊装架；3、视觉机构；31、壳体；32、视觉相机；33、3D相机；34、固定夹；35、步进电机；36、通风孔；4、检测台；41、工件放置台；42、托架；43、气动伸缩杆；44、托台；45、气缸；441、均光板；442、散光膜；443、通槽；444、白光灯；445、黑光膜；446、吸光板；447、底板；5、主控机；51、位置传感器；52、成像单元；53、识别比对单元；54、计算单元。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例一，请参阅图1～3和5，一种精密电子冲压件视觉检测装备，包括机柜1、多轨移动机构2、视觉机构3、检测台4以及主控机5；
机柜1顶部安装有前后开口的防护窗11，多轨移动机构2安装于防护窗11内的机柜1上，视觉机构3安装于多轨移动机构2上，检测台4安装于机柜1顶部中间位置，主控机5安装于机柜1内；
多轨移动机构2包括行轨21、行轨电机22、支撑架23、连接杆24、线性电机25以及吊装架26，行轨21设有两条，分别螺栓固定于机柜1顶部靠左右两侧位置，行轨电机22安装于行轨21上，支撑架23安装于行轨电机22顶部位置，连接杆24分别与左右两侧的支撑架23相固定，线性电机25安装于连接杆24上，吊装架26安装于线性电机25底部位置上；
视觉机构3包括壳体31、视觉相机32、3D相机33、固定夹34以及步进电机35，壳体31通过螺栓与吊装架26相固定，视觉相机32嵌装于壳体31内底部中间位置，固定夹34铰接固定于壳体31前后左右四面位置上，3D相机33通过固定夹34固定，步进电机35安装于壳体31上且与固定夹34铰接位置相传动连接，壳体31内设有前后左右四面开口的通风孔36；
检测台4包括工件放置台41、托架42、气动伸缩杆43和托台44，托台44安装于机柜1顶部对应位置上，工件放置台41位于托台44上方，托架42螺栓固定于托台44左右两侧的机柜1上且与工件放置台41底部相抵形成承托，气动伸缩杆43安装于工件放置台41的左右两侧位置，气动伸缩杆43同时与对应位置的机柜1相固定，气动伸缩杆43与气缸45相控制连接；
主控机5上连接有位置传感器51、成像单元52、识别比对单元53以及计算单元54，行轨电机22、线性电机25、视觉相机32、3D相机33、步进电机35、白光灯444以及气缸45均与主控机5相电控连接。
上述视觉检测装备的检测方法，包括如下步骤：
步骤一：启动设备，人工或利用机械臂将冲压件放置于工件放置台上，控制行轨电机工作在行轨上移动获得纵向移动能力，控制线性电机在连接杆上移动获得横向移动能力，根据位置传感器反馈结果移动视觉机构至冲压件上方；
步骤二：开始检测，视觉相机与3D相机同时对冲压件进行拍照，拍摄图像经信号处理后传入主控机中先经成像单元进行立体以及平面成像，成像完成后与数据库进行比对，同时计算单元根据已知3D相机角度以及高度距离计算立体成像中各区域尺寸，然后同步进行比对；
步骤三：检测筛分，检测结果实时输出，由人工或利用机械臂将检测完成后筛分的正常件与不良件区分送出，完成一次检测流程。
实施例二，请参阅图4，本实施例在实施例一的基础上，增加了如下技术特征：托台44由多层结构组成，由上至下包括均光板441、散光膜442、通槽443、黑光膜445、吸光板446以及底板447，通槽443内安装有白光灯444。
本发明的工作原理是：检测时电子冲压件放置于检测台4上，行轨电机22工作在行轨21上进行前后方向的移动，线性电机25工作在连接杆24上进行左右方向的移动，两者相互搭配使用即可为视觉机构3提供两轴移动功能，视觉机构3移动至冲压件正上方，然后视觉相机32与3D相机33同时对冲压件进行拍照，拍取的图像传输至主控机5中先经成像单元52进行平面以及立体成像，成像完成后与数据库进行比对，同时计算单元54根据已知3D相机角度以及高度距离计算立体成像中各区域尺寸，然后同步进行比对，根据主控机5输出的比对检测结果区分正常件与不良件即可，通过3D相机构建立体图像，可以对冲压件的各角度细节进行检测，从而确保了电子冲压件的检测结果准确性；
视觉机构3拍摄时，其自带的闪光灯同步工作产生亮光，亮光一方面照亮冲压件使其细节更清晰，但也同时在外部区域形成高亮反光，容易影响局部细节清晰，通过均光板441、散光膜442以及吸光板446吸光后，可以最大限度减少反光对拍摄成像的影响，同时白光灯444光线透过散光膜442与均光板441后，均匀填充至冲压件的周围空间，使冲压件的周围亮度更加的均匀且清晰明亮，在视觉机构拍摄时，可以减少局部的光线亮度问题导致的色差情况，使冲压件的各结构边线更清晰，进而有利于检测过程中的识别，对检测结果的准确度有进一步的提升作用。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种精密电子冲压件视觉检测装备，包括机柜(1)，其特征在于，所述机柜(1)顶部安装有视觉机构(3)，视觉机构(3)下方的机柜(1)顶部中间位置安装有检测台(4)，机柜(1)内安装有主控机(5)；
视觉机构(3)包括壳体(31)，壳体(31)内底部中间位置安装有视觉相机(32)，壳体(31)前后左右四面位置上分别通过固定夹(34)安装有3D相机(33)，壳体(31)上安装有与固定夹(34)铰接位置相传动连接的步进电机(35)；
所述检测台(4)包括工件放置台(41)，工件放置台(41)下方设有托台(44)，托台(44)左右两侧的机柜(1)上固定有托架(42)，托架(42)与工件放置台(41)底部相抵形成承托；所述工件放置台(41)的左右两侧位置安装有气动伸缩杆(43)，气动伸缩杆(43)同时与对应位置的机柜(1)相固定，气动伸缩杆(43)与气缸(45)相控制连接，气缸(45)与主控机(5)相电控连接；所述托台(44)由多层结构组成，由上至下包括均光板(441)、散光膜(442)、吸光板(446)以及底板(447)；所述散光膜(442)与吸光板(446)之间同时设有通槽(443)，通槽(443)内安装有白光灯(444)，通槽(443)底部设有黑光膜(445)；
主控机(5)上连接有位置传感器(51)、成像单元(52)、识别比对单元(53)以及计算单元(54)，视觉相机(32)、3D相机(33)以及步进电机(35)均与主控机(5)相电控连接。
2.根据权利要求1所述的一种精密电子冲压件视觉检测装备，其特征在于，所述机柜(1)顶部安装有前后开口的防护窗(11)，多轨移动机构(2)安装于防护窗(11)内的机柜(1)上。
3.根据权利要求1所述的一种精密电子冲压件视觉检测装备，其特征在于，所述壳体(31)内设有前后左右四面开口的通风孔(36)。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种精密电子冲压件视觉检测装备，其特征在于，所述视觉机构(3)安装于多轨移动机构(2)上，多轨移动机构(2)位于机柜(1)顶部，多轨移动机构(2)包括行轨(21)，行轨(21)设有两条，分别螺栓固定于机柜(1)顶部靠左右两侧位置，行轨(21)上安装有行轨电机(22)，行轨电机(22)顶部位置安装有支撑架(23)，左右两侧的支撑架(23)之间安装有连接杆(24)，连接杆(24)上安装有线性电机(25)，线性电机(25)底部位置上安装有吊装架(26)，壳体(31)通过螺栓与吊装架(26)相固定，行轨电机(22)以及线性电机(25)均与主控机(5)相电控连接。
5.根据权利要求4所述的一种精密电子冲压件视觉检测装备的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：启动设备，人工或利用机械臂将冲压件放置于工件放置台上，控制行轨电机工作在行轨上移动获得纵向移动能力，控制线性电机在连接杆上移动获得横向移动能力，根据位置传感器反馈结果移动视觉机构至冲压件上方；
步骤二：开始检测，视觉相机与3D相机同时对冲压件进行拍照，拍摄图像经信号处理后传入主控机中先经成像单元进行立体以及平面成像，成像完成后与数据库进行比对，同时计算单元根据已知3D相机角度以及高度距离计算立体成像中各区域尺寸，然后同步进行比对；
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