CN114178206A - 一种线束零件自动分类及缺陷检测装置 - Google Patents

一种线束零件自动分类及缺陷检测装置 Download PDF

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廉正
张琳琦
马浩宁
韩崇鹏
任建
张松
年夫强
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Abstract

本发明涉及线束制作加工领域，具体涉及一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，包括用于支撑的支架、用于存放分类后的端子的分类箱、用于执行分类的分类执行机构。支架安装在分类箱的两个对向侧壁上；识别端子种类及检测缺陷的摄像头和控制装置运行的控制单元安装在支架上；盛放线束零件的线束零件托盘安装在分类执行机构上；分类执行机构安装在分类箱的顶部；显示分类及缺陷状态的显示器安装在分类箱的前侧面。本发明提供一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，以实现对多种线束零件的自动实时分类，同时实现对多种线束零件缺陷的自动检测，并自动将不同种类的线束零件的好品、坏品放入不同的区域进行储存，提高线束生产效率及良品率。

Description

一种线束零件自动分类及缺陷检测装置
技术领域
本发明属于线束制作加工领域，特别涉及一种线束零件自动分类及缺陷检测装置。
背景技术
随着人工智能技术的快速发展，越来越多的生产过程都实现了自动化。然而汽车线束生产过程中，存在插接器、支撑件、等形状、大小、功能各不相同的多种类型线束零件，其识别与分类均采用人工完成，且在生产加工过程中，由于加工水平的原因会使得线束零件表面产生划痕、压痕等损伤和缺陷，致使其无法正常使用，因此对线束零件的自动分类及缺陷检查拥有重要意义。
常规的线束零件分类设备存在识别速度慢、识别精度低、同时识别数量少等问题，分类过程和检测缺陷过程需要分开进行，且传统上对于线束零件的缺陷检测主要依赖人眼识别，难以实现自动化，因此生产效率较低。
发明内容
发明目的
本发明提出了一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其目的在于解决常规的线束零件分类设备存在识别速度慢、识别精度低、识别数量少方面所存在的问题
技术方案：
一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：该线束零件自动分类及缺陷检测装置中，分类箱的顶部安装分类执行机构，摄像头通过支架相对设置在分类执行机构的上方。
所述支架中，水平支架的两端分别与两个垂直支架的顶部连接，垂直支架的下半部固定在分类箱左右的侧壁上；控制单元和摄像头固定在水平支架上，其中摄像头固定在水平支架的中心，且下方正对分类执行机构。
所述分类箱为顶部开口的正方形箱体，整体采用隔板拼装成“田”字形，分类箱内部分隔形成四个完全相同的区域；显示器安装在分类箱外侧的正面。
所述分类执行机构中，固定支架安装在分类箱内部横竖隔板交汇处的顶部，水平旋转舵机的外壳安装在固定支架的侧面，水平旋转舵机的旋转齿轮两端与水平悬臂内侧连接，垂直旋转舵机的外壳安装在水平悬臂外侧的顶部，垂直旋转舵机的旋转齿轮两端与垂直悬臂内侧连接，线束零件托盘的底部固定安装在垂直悬臂外侧的顶部。
所述线束零件托盘的盘面为长方形，短边平整，长边设置突起；两个旋转舵机型号均为MG996R，最大旋转的角度范围均是-90°～90°。
摄像头、显示屏、水平旋转舵机、垂直旋转舵机均与控制单元连接；控制单元采用K210单片机，单片机内存储了线束零件分类及缺陷检测程序以及分类及缺陷检测算法权重，对摄像头采集到的不同线束零件的图像进行识别，实现对线束的分类和缺陷检测，并根据检测结果，控制舵机旋转，将不同种类线束零件的好品、坏品分别投入相应的区域。
支架材质为2020欧标铝型材，摄像头型号为ov7620，隔板为亚克力板，显示器为2.8寸LCD显示器，分辨率为240*320。
优点及效果：
1、本系统实现在线束生产过程中线束零件的自动分类问题，有效降低了线束生产过程中的劳动密集程度。
2、解决了常规的线束零件分类设备存在识别速度慢、识别精度低、同时识别数量少等问题，并自动将不同种类的线束零件的好品、坏品放入不同的区域进行储存，提高了生产的实时性和准确性，提高了生产效率及良品率。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明分类箱示意图；
图3为本发明分类执行机构示意图；
图4为本发明零件托盘示意图；
图5为本发明支架示意图；
图6是本发明自动分类及缺陷检测装置运行流程图。
附图标记说明：1.支架、11.水平支架、12.垂直支架外壳、13.摄像头、14.控制单元、2.分类箱、21.隔板、22.显示器、23.分类区域Ⅰ、24.分类区域Ⅱ、25.分类区域Ⅲ、26.分类区域Ⅳ、3.分类执行机构、31.固定支架、32.水平旋转舵机、33.水平旋转臂、34.垂直旋转臂、35.垂直旋转舵机、36.线束零件托盘。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，包括用于支撑的支架1、用于存放分类后的端子的分类箱2、用于执行分类的分类执行机构3。支架1安装在分类箱2的两个对向侧壁上；识别端子种类及检测缺陷的摄像头13和控制装置运行的控制单元14安装在支架1上；盛放线束零件的线束零件托盘36安装在分类执行机构3上；分类执行机构3安装在分类箱2的顶部；显示分类及缺陷状态的显示器22安装在分类箱2的前侧面。
如图2所示为线束零件自动分类及缺陷检测装置分类箱示意图，分类箱2由分别为放置第一种线束零件好品的分类区域Ⅰ23、放置第二种线束零件好品的分类区域Ⅱ24、放置第三种线束零件好品的分类区域Ⅲ25和放置所有线束零件坏品的分类区域Ⅳ26组成，每个分类区域的尺寸为200mm*200mm，能容量较多线束零件，由亚克力板制成。
如图3所示为线束零件自动分类及缺陷检测装置分类执行机构示意图，分类执行机构3，包括垂直旋转臂34、水平旋转臂33、垂直旋转舵机35、水平旋转舵机32、固定支架31。固定支架31固定在分类箱2上，水平旋转舵机32的旋转齿轮与水平旋转臂33相连；水平旋转舵机32的外壳与固定支架31的侧壁相连；垂直旋转舵机35的旋转齿轮与垂直旋臂34相连；垂直旋转舵机35的分类箱与水平旋转臂33相连。在执行分类任务时，水平旋转舵机32的旋转齿轮带动水平旋转臂33在最大正负90度范围内旋转；接着垂直旋转舵机35的旋转齿轮带动垂直旋转臂34在最大正负90度范围内旋转。
所述水平旋转舵机32与垂直旋转舵机35型号均为MG996R，其在供电电压为4.8V时能实现13kg/cm的带载能力，在供电电压为6V时能实现15kg/cm的带载能力，可对有效对10kg以内线束零件进行有效分类，最大旋转角度为正负90度。
如图4所示为线束零件自动分类及缺陷检测装置线束零件托盘示意图。线束零件托盘36与垂直旋转臂34相连，用于放置线束零件。线束零件托盘36的长边设置突起，防止线束零件从侧边滑落；短边平整，保证其倾斜时线束零件可从短边滑落，线束零件托盘36的尺寸为150mm*100mm，能容纳尺寸在150mm*100mm以下的线束零件，涵盖大多数线束零件的尺寸。在未进行分类任务时，垂直旋转臂34和水平旋转臂33保持0度，使得线束零件托盘36保持水平；在进行分类任务时，分第一种线束零件好品时，水平旋转舵机32的旋转齿轮带动水平旋转臂33旋转-45度；接着垂直旋转舵机35的旋转齿轮带动垂直旋转臂34旋转-45度，带动线束零件托盘36向分类箱2中的分类区域Ⅰ23倾斜，自动将线束零件托盘36中的线束零件放入分类区域Ⅰ23；分第二种线束零件好品时，则水平旋转舵机32的旋转齿轮带动水平旋转臂33旋转45度；接着垂直旋转舵机35的旋转齿轮带动垂直旋转臂34旋转-45度，带动线束零件托盘36向分类箱中的分类区域Ⅱ24倾斜，自动将线束零件托盘36中的线束零件放入分类区域Ⅱ24；分第三种线束零件好品时，则水平旋转舵机32的旋转齿轮带动水平旋转臂33旋转-45度；接着垂直旋转舵机35的旋转齿轮带动垂直旋转臂34旋转45度，带动线束零件托盘36向分类箱中的分类区域Ⅲ25倾斜，自动将线束零件托盘36中的线束零件放入分类区域Ⅲ25；分所有线束零件坏品时，则水平旋转舵机32的旋转齿轮带动水平旋转臂33旋转45度；接着垂直旋转舵机35的旋转齿轮带动垂直旋转臂34旋转45度，带动线束零件托盘36向分类箱中的分类区域Ⅳ26倾斜，自动将线束零件托盘36中的线束零件放入分类区域Ⅳ26；最终自动完成线束零件的分类及坏品的分离。
如图5所示为线束零件自动分类及缺陷检测装置支架示意图。线束零件自动分类及缺陷检测装置支架1包括两个垂直支架12，和一个水平支架11组成。垂直支架的侧面分别固定在分类箱2对向的两个侧壁上，起支撑作用，水平支架11固定在垂直支架的顶端。摄像头13和控制单元14固定在水平支架11上，用于实时检测线束零件的种类及缺陷。
所述支架1的材质为2020欧标铝型材。
所述摄像头13为ov7620摄像头，是一款CMOS摄像头器件，是彩色CMOS型图像采集集成芯片，提供高性能的单一小体积封装，该器件分辨率可以达到640*480，传输速率可以达到30帧，满足实时检测线束零件需求。本发明通过摄像头实时拍摄线束零件托盘上的线束零件图片，并将图片传输至单片机中，由单片机中存储的算法对不同种类的线束零件和好品、坏品进行识别，实现线束零件的分类和缺陷的检测。
所述控制单元14由单片机、电源模块组成。
所述单片机为K210单片机，是集成机器视觉与机器听觉能力的系统级芯片。使用台积电超低功耗的28纳米先进制程，具有双核64位处理器，拥有较好的功耗性能，稳定性与可靠性。具备卷积人工神经网络硬件加速器KPU，可高性能进行卷积人工神经网络运算，其性能满足实时检测线束零件种类及缺陷检测的需求。单片机内存储了线束零件分类及缺陷检测程序以及分类及缺陷检测算法权重，对摄像头13采集到的不同线束零件的图像进行识别，实现对线束的分类和缺陷检测，并根据检测结果，控制舵机旋转，将不同种类线束零件的好品、坏品分别投入相应的区域。
所述电源模块为7.4V直流电源模块，可输出3.3V直流电压为单片机供电，同时可输出7.4V电压为舵机供电。控制单元中的电源模块与控制单元14中的单片机、分类执行机构中的水平旋转舵机32、垂直旋转舵机35相连，为其供电。
所述显示器22为2.8寸LCD显示器，分辨率为240*320。
如图6所示为自动分类及缺陷检测装置运行流程图。首先将线束零件放在线束零件托盘36上，摄像头13将自动采集线束零件托盘36上的线束零件图像传输给单片机，自动识别出线束零件36的种类、是否是好品还是坏品，并根据线束的种类，是否是好品还是坏品控制舵机旋转角度，此时，线束零件将自动掉入相应的分类箱2区域，自动实现线束零件的自动分类及缺陷检测。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。上述实施方式仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：该线束零件自动分类及缺陷检测装置中，分类箱(2)的顶部安装分类执行机构(3)，摄像头(13)通过支架(1)相对设置在分类执行机构(3)的上方。
2.根据权利要求1所述的一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：所述支架(1)中，水平支架(11)的两端分别与两个垂直支架(12)的顶部连接，垂直支架(12)的下半部固定在分类箱(2)左右的侧壁上；控制单元(14)和摄像头(13)固定在水平支架(11)上，其中摄像头(13)固定在水平支架(11)的中心，且下方正对分类执行机构(3)。
3.根据权利要求1所述的一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：所述分类箱(2)为顶部开口的正方形箱体，整体采用隔板(21)拼装成“田”字形，分类箱(2)内部分隔形成四个完全相同的区域；显示器(22)安装在分类箱(2)外侧的正面。
4.根据权利要求1所述的一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：所述分类执行机构(3)中，固定支架(31)安装在分类箱(2)内部横竖隔板(21)交汇处的顶部，水平旋转舵机(32)的外壳安装在固定支架(31)的侧面，水平旋转舵机(32)的旋转齿轮两端与水平悬臂(33)内侧连接，垂直旋转舵机(34)的外壳安装在水平悬臂(33)外侧的顶部，垂直旋转舵机(34)的旋转齿轮两端与垂直悬臂(35)内侧连接，线束零件托盘(36)的底部固定安装在垂直悬臂(35)外侧的顶部。
5.根据权利要求4所述的一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：所述线束零件托盘(36)的盘面为长方形，短边平整，长边设置突起；两个旋转舵机型号均为MG996R，最大旋转的角度范围均是-90°～90°。
6.根据权利要求1所述的一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：摄像头(13)、显示屏(22)、水平旋转舵机(32)、垂直旋转舵机(34)均与控制单元(14)连接；控制单元(14)采用K210单片机，单片机内存储了线束零件分类及缺陷检测程序以及分类及缺陷检测算法权重，对摄像头(13)采集到的不同线束零件的图像进行识别，实现对线束的分类和缺陷检测，并根据检测结果，控制舵机旋转，将不同种类线束零件的好品、坏品分别投入相应的区域。
7.根据权利要求1所述的一种线束零件自动分类及缺陷检测装置，其特征在于：支架材质为2020欧标铝型材，摄像头(13)型号为ov7620，隔板(21)为亚克力板，显示器(22)为2.8寸LCD显示器，分辨率为240*320。
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