CN118162364A - 一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料硬度检测技术领域，具体为一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，包括：螺栓下料传送带，设置有螺栓托盘；视觉识别模块，位于所述螺栓托盘上方；六轴机器人，位于所述螺栓下料传送带一侧，与所述视觉识别模块通讯连接；硬度检测与分类模块，位于所述螺栓下料传送带的侧边两端，与所述机器人上下料模块通过I/O进行通信连接。本发明提供了一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，通过引入与视觉系统相结合的机器人到螺栓硬度检测上料过程，将机器视觉技术与机器人巧妙地融合，可以完成复杂工作，保证高效率，提升了螺栓硬度检测效率、降低了人力成本。
Description
技术领域
本发明涉及材料硬度检测技术领域，具体为一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统。
背景技术
螺栓紧固件在飞机等大型设备运行过程中起着至关重要的作用，其中结合螺栓是一类具有特定作用的螺栓，其在完成机加相应工序后，需进行热处理以使得力学性能达到要求，硬度则是衡量该类螺栓热处理后是否合格的重要指标。检测螺栓硬度性能主要采用洛氏硬度检测法，目前检测过程中仍存在抓取螺栓放置于硬度计、等待硬度计检测、移动螺栓再继续等待检测等手动操作过程，造成手动定位误差、人力资源浪费等后果。由于该类螺栓往往属关键重要零件，所以硬度检测需采用全数检验乃至复检的方式，因此当应对大批量的结合螺栓时，硬度检测是一项极费时费力且充满机械重复的工作。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，包括：
螺栓下料传送带，设置有螺栓托盘，所述螺栓托盘用于放置螺栓；
视觉识别模块，位于所述螺栓托盘上方，用于采集螺栓图像并进行处理以及识别分析出螺栓信息；
六轴机器人，位于所述螺栓下料传送带一侧，与所述视觉识别模块通讯连接，用于接收所述视觉识别模块发送的螺栓信息并对所述螺栓托盘上的螺栓进行抓取动作；
硬度检测与分类模块，位于所述螺栓下料传送带的侧边两端，与所述机器人上下料模块通过I/O进行通信连接，用于接收所述六轴机器人发送的信号并对螺栓进行硬度检测与分类。
优选地，所述螺栓托盘呈矩形状，且带有识别二维码。
优选地，所述视觉识别模块包括设置在螺栓托盘上方的光源、相机。
优选地，所述相机包括图像采集模块、预处理模块、二维码识别模块、螺栓有无识别模块、异物检测模块。
优选地，所述六轴机器人上设置有控制器，所述六轴机器人的末端设置有机器人末端执行器，所述控制器与所述相机通讯连接。
优选地，所述机器人末端执行器为三爪机械抓手。
优选地，所述硬度检测与分类模块包括对应位于所述螺栓下料传送带的侧边两端的第一硬度计、第二硬度计。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，通过引入与视觉系统相结合的机器人到螺栓硬度检测上料过程，将机器视觉技术与机器人巧妙地融合，可以完成复杂工作，保证高效率，提升了螺栓硬度检测效率、降低了人力成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施方案结构框图；
图3为本发明相机的结构框图；
图4为本发明的流程图。
图中：1、第一硬度计；2、螺栓下料传送带；3、螺栓托盘；4、控制器；5、六轴机器人；6、机器人末端执行器；7、第二硬度计；8、光源；9、相机。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及实施例对本发明进一步阐述。
如图1所示，
一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，包括螺栓下料传送带2、螺栓托盘3、控制器4、六轴机器人5、机器人末端执行器6、视觉识别模块、硬度检测与分类模块。所述视觉识别模块由光源8、相机9组成。所述硬度检测与分类模块由第一硬度计1、第二硬度计7组成。
如图2所示，所述视觉识别模块与所述六轴机器人5通讯连接，所述视觉识别模块将采集到的螺栓图像经过识别分析后，将结果发送至所述六轴机器人5上，完成信息交互，所述六轴机器人5与所述硬度检测与分类模块通过I/O口进行通信连接，所述硬度检测与分类模块收到所述六轴机器人5发送的信号后开始硬度检测与分类。
所述螺栓托盘3呈矩形状，螺栓孔阵列分布在所述螺栓托盘3上，每个螺栓孔顶部有梯状分布的六角平面，每个螺栓孔与对应的六角面同轴心，可以兼容多类型的螺栓。每批次上料时需要满足同一类型的螺栓人工放置在所述所述螺栓托盘3上，由于螺栓孔设计成阶梯状，对于不同类型的螺栓有不同大小的六面角和长度等尺寸，以某种类型螺栓为标准，通过其他类型螺栓尺寸与之的差量，来计算确定所述机器人末端执行器6抓取不同类型螺栓的不同深度。
针对相同直径、不同高度的螺栓采用相同托盘类型的问题，本实施例中，所述螺栓托盘3上带有二维码，在二维码中存储所述螺栓托盘3的类型和所述机器人末端执行器6抓取螺栓时所需的高度位置。根据托盘类型，可以确定每个螺栓孔相对于用户坐标系的二维坐标(X，Y)，不需要视觉进行三维定位，避免视觉定位产生的误差导致抓取失败。
所述视觉识别模块位于所述螺栓托盘3的上方，所述相机9的主要任务包括：识别所述螺栓托盘3上的二维码标志；判断所述螺栓托盘3上是否放满螺栓以及是否放正；识别所述螺栓托盘3上是否存在异物。如图3所示，所述相机9包括图像采集模块、预处理模块、二维码识别模块、螺栓有无识别模块、异物检测模块。所述相机9主要步骤：完成拍照后，首先通过预处理模块对原始图像进行图像去噪、二值化、边缘提取等一系列预处理，然后通过对二维码识别模块预处理之后的图像进行直线交点检测、倾斜校正、二维码识别；根据二维码中存储的信息，先分析该螺栓托盘3的种类和抓取该类型螺栓时所需的高度信息，同时通过螺栓有无识别模块利用螺栓识别算法标记出每个螺栓孔位置上是否存在螺栓，将螺栓孔的坐标和标志位信息传给所述六轴机器人5，通过异物检测模块识别螺栓托盘3上有无异物或螺栓未放正，若有的话，提示操作人员进行清理。
所述六轴机器人5末端上的机器人末端执行器6为三爪机械抓手。
所述第一硬度计1、第二硬度计7用于检测螺栓的硬度。
本发明的工作原理及使用流程：
如图4所示，使用时，六轴机器人5从起始点运动到定位到的螺栓位置进行抓取，机器人末端执行器6抓取螺栓，运动到第一硬度计1上的待测位置，检测前，需满足的六角面底部与第一硬度计1上的检测平面平行，若有异常则人为处理；
第一硬度计1上的夹具夹紧螺栓，操作人员松开螺栓，第一硬度计1上的压头接触螺栓待测点，自动施加压力检测；待第一硬度计1上的螺栓被夹紧并开启检测后，机器人抓取下一个螺栓并运动至第二硬度计7上的待测位置，重复上述第一硬度计1的检测过程；同时两台硬度计进行检测提高效率；
等待第一硬度计1信号，六轴机器人5运动到第一硬度计1并对夹具上的螺栓进行平移；
等待第二硬度计7信号，六轴机器人5运动到第二硬度计7并对夹具上的螺栓进行平移；
重复步骤上述两个平移，每台硬度计上的螺栓均平移两次后，对合格和不合格的螺栓进行分类，然后重新开始新一轮的螺栓抓取及硬度检测与分类。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，其特征在于：包括：
螺栓下料传送带(2)，设置有螺栓托盘(3)，所述螺栓托盘(3)用于放置螺栓；
视觉识别模块，位于所述螺栓托盘(3)上方，用于采集螺栓图像并进行处理以及识别分析出螺栓信息；
六轴机器人(5)，位于所述螺栓下料传送带(2)一侧，与所述视觉识别模块通讯连接，用于接收所述视觉识别模块发送的螺栓信息并对所述螺栓托盘(3)上的螺栓进行抓取动作；
硬度检测与分类模块，位于所述螺栓下料传送带(2)的侧边两端，与所述机器人上下料模块通过I/O进行通信连接，用于接收所述六轴机器人(5)发送的信号并对螺栓进行硬度检测与分类。
2.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，其特征在于：所述螺栓托盘(3)呈矩形状，且带有识别二维码。
3.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，其特征在于：所述视觉识别模块包括设置在螺栓托盘(3)上方的光源(8)、相机(9)。
4.根据权利要求3所述的一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，其特征在于：所述相机(9)包括图像采集模块、预处理模块、二维码识别模块、螺栓有无识别模块、异物检测模块。
5.根据权利要求3所述的一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，其特征在于：所述六轴机器人(5)上设置有控制器(4)，所述六轴机器人(5)的末端设置有机器人末端执行器(6)，所述控制器(4)与所述相机(9)通讯连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，其特征在于：所述机器人末端执行器(6)为三爪机械抓手。
7.根据权利要求1所述的一种基于视觉定位的螺栓硬度检测系统，其特征在于：所述硬度检测与分类模块包括对应位于所述螺栓下料传送带(2)的侧边两端的第一硬度计(1)、第二硬度计(7)。
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