CN203298726U - 一种零部件尺寸检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业自动化检测及控制领域，具体的说是涉及一种零部件尺寸检测系统。本实用新型包括：一单片机控制器；与所述单片机控制器连接，用以实现自动化控制的PLC可编程控制器；与所述单片机控制器连接，用以实现节能触发的LED光源；与所述单片机控制器通过串口连接，用以实现数据传输交换的计算机主机；与所述计算机主机通过USB接口连接，由其控制的工业相机；与所述工业相机连接，用以检测产品经过信息的光电传感器。本实用新型能够高速稳定的检测出零部件尺寸并能够准确的驱动外围设备动作。对于用户而言系统的操作简单、方便，具有广泛的实用价值，实现了零部件尺寸的精确检测，提高了工作效率和产品质量。

Description

一种零部件尺寸检测系统

技术领域

本实用新型涉及工业自动化检测及控制领域，具体的说是涉及一种零部件尺寸检测系统。

背景技术

目前，在新兴市场经济和新型技术不断崛起的背景下，生产出高品质且价格低廉的产品是企业发展的急切需求，然而近些年来在国内现有生产条件下生产出高品质的产品存在着很大的问题。传统意义上的生产需要设备处于时常工作状态以便于随时检测，然而这样的工作方式导致了设备在一定的时间内出现设备闲置的现象，大大的浪费了生产资源并无法实现可靠的自动化生产；还有一个更为重要的原因在于工业生产线上生产出的产品，对于其尺寸精度的测量人们大多数都通过自己的主观意识或者粗浅的测试方法去判别零部件尺寸是否合格，这样的判断方式检测出的精度根本满足不了客户的需求。在许多涉及到安全问题的生产第一线，传统的人工生产方式根本不能安全可靠的完成。传统的生产还有一个更致命的弱点在于需要人工去监测和操作，大大的降低了生产效率和提高了生产成本。

基于上述诸多问题的提出，一种基于机器视觉的检测方法应运而生，此概念的提出为生产加工业实现自动化、智能化带来了空前的变革。随着机器视觉的应用，我们不难发现，机器视觉的应用大大的提高了产品的质量、降低了人口红利并能在一定程度上降低生产成本，带动生产加工业走向自动化、智能化的道路。在机器视觉的应用中，物体特征的提取和尺寸的精确定位及测量是生产线上不可替代的环节。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要提供一种基于机器视觉的零部件尺寸检测系统，该系统不仅能够检测出对于精度要求较高的零部件尺寸，而且还能实现自动化控制。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：

一种零部件尺寸检测系统，主要包括计算机主机、工业相机、LED光源和光电传感器、PLC可编程控制器以及单片机控制器等。

具体的，本系统包括：一单片机控制器；与所述单片机控制器连接，用以实现自动化控制的PLC可编程控制器；与所述单片机控制器连接，用以实现节能触发的LED光源；与所述单片机控制器通过串口连接，用以实现数据传输交换的计算机主机；与所述计算机主机通过USB接口连接，由其控制的工业相机；与所述工业相机连接，用以检测产品经过信息的光电传感器。

所述的工业相机的镜头前设置一用以滤除干扰光源，提高拍摄精度的滤光镜。

所述工业相机采用面阵式CCD传感器。

所述光电传感器采用红外光电传感器。

本系统还包括一不合格产品收件箱，图像信息由计算机分析后发出命令给单片机控制PLC可编程控制器控制生产线设备动作将不合格产品推入其中。

本系统工作流程：计算机主机通过内部预设的软件驱动工业相机动作，工业相机在此时只是处于一个等待采集图像信号的状态，当光电传感器检测到有产品经过时，单片机控制器控制打开LED光源并同时触发工业相机采集零部件数字图像信号，经过USB串口通信方式将数据传输给计算机主机进行图像处理。对于图像的处理主要进行以下步骤：首先，对图像进行标定，获得一些必要的参数并将对应的像元坐标转换为世界坐标。然后，对图像进行滤波、降噪、平滑等处理后提取零部件亚像素边缘，最后，根据处理结果显示零部件尺寸检测的结果并驱动可编程控制器控制外部设备动作实现自动化分类。由于PC机处理图像数据速度快，所以系统可以在很短时间内完成零部件尺寸的精确检测并且能够很好的避免由于数据积压而给系统带来的负担，最大程度上保证了工业生产产品质量和效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本系统能够高速稳定的检测出零部件尺寸并能够准确的驱动外围设备动作。对于用户而言系统的操作简单、方便，具有广泛的实用价值，实现了零部件尺寸的精确检测，提高了工作效率和产品质量。

附图说明

图1为本实用新型结构及外部触发控制装置工作示意图；

图2为本实用新型工作流程图；

图3为本实用新型图像处理流程图；

图4为本实用新型标定文件生成流程图。

图中：1、计算机主机，2、镜头，3、滤光镜，4、工业相机，5、LED光源，6、光电传感器，7、PLC可编程控制器，8、单片机控制器，9、不合格产品收集箱，A、传送带，B、黑箱。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例进一步说明本实用新型的技术方案：

本实用新型是为了克服传统工业生产线上零部件尺寸检测系统不能准确区分高精度的零部件尺寸的不足。

如图1所示，本实用新型包括计算机主机1、工业相机4、LED光源5和光电传感器6、PLC可编程控制器7以及单片机控制器8等。计算机主机1通过USB接口与工业相机4相连接实现驱动相机等待采集图像功能；单片机控制器8通过串口与计算机主机1连接，实现数据传输交换功能；单片机控制器8与LED光源5、PLC可编程控制器7相连接以实现自动化控制和节能触发的作用；光电传感器6与工业相机4连接为工业相机4提供是否有产品经过的信息功能；不合格产品收集箱9具有收集PLC可编程控制器7推出不合格产品的功能且与生产线边缘连接；相机镜头2上的滤光镜3具有滤光的作用。

系统处理过程中主要是针对产品精度的检测，为了解决传统意义生产线上生产精度的不足，我们在检测的过程中运用到了标定文件进行检测，这样能够把精度大大的提高。并且机器可以24小时运转大大的降低了成本。由于PC机处理图像数据速度快，所以系统可以在很短时间内完成零部件尺寸的精确检测并且能够很好的避免由于数据积压而给系统带来的负担，最大程度上保证了工业生产产品质量和效率。

图2本系统总体处理思路的流程图。首先初始化设备并自检设备，然后计算机主机1通过软件驱动工业相机（面阵式CCD传感器），但是工业相机4在此时只是处于一个等待采集图像信号的状态，当光电传感器没有检测到物体时，此时工业相机4继续等待采集图像信号；当光电传感器6检测到产品经过时，打开LED光源5并触发工业相机4采集零部件数字图像信号，然后关闭LED光源，单片机控制器8经过USB串口通信方式将数据传输给计算机主机1进行图像处理，图像处理后判断物体是否合格，不合格就放入不合格产品收集箱9，合格就检测下一个产品。

在图像处理过程中，更值得说明的是标定文件的生成是有严格要求的，其生成流程见图4，其处理的步骤依次为创建标定模板、初始化内参、指定描述文件、收集标定数据、配置校正、标定计算、获得标定参数、生成标定文件等步骤。在标定的过程中运用到了标定板，在这里我们规定其大小必需为视野图像的1/4。系统以二十幅不同位姿的标定板图像进行标定并设置好标定图像的原始位姿，从而生成标定文件。图像处理过程中见图3，首先将标定文件读入软件中，然后获得图像信息。在这一切都完成以后就应该对图像进行细致化的处理了，用腐蚀、膨胀、平滑等相应的算子对于图像进行了灰度转换和降噪处理。由于考虑到多个工件不同形状和大小的检测，那么在这里我们需要对其进行匹配处理以便于区分具有不同形状和大小的物体，在匹配完成以后我们就要对亚像素边缘进行提取了，基于哈康图像处理软件的处理在这一步中我们运用到了相应算子精确的提取出了亚像素边缘。最后系统将对应的像元坐标转换为世界坐标，通过系统的高速分析计算后对所检测的高精度零部件的尺寸进行显示，并根据系统的分析结果触发PLC可编程控制器控制设备进行自动分拣。以触发的方式来驱动设备动作，避免设备资源的浪费，在处理图像的过程中基于先进软件的高速处理，大大避免了由于对于数据的处理速度跟不上而导致的数据的大量积压，提高了生产速度和效率。

以上所述，为本实用新型合理的配置和具体实施方式，本实用新型的保护范围很广。任何熟悉本技术领域的研究人员在此设计具体实施方式上做等同变换都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种零部件尺寸检测系统，其特征在于：包括：一单片机控制器（8）；与所述单片机控制器（8）连接，用以实现自动化控制的PLC可编程控制器（7）；与所述单片机控制器（8）连接，用以实现节能触发的LED光源（5）；与所述单片机控制器（8）通过串口连接，用以实现数据传输交换的计算机主机（1）；与所述计算机主机（1）通过USB接口连接，由其控制的工业相机（4）；与所述工业相机（4）连接，用以检测产品经过信息的光电传感器（6）。

2.根据权利要求1所述的一种零部件尺寸检测系统，其特征在于：所述工业相机（4）的镜头（2）前设置一用以滤除干扰光源，提高拍摄精度的滤光镜（3）。

3.根据权利要求1所述的一种零部件尺寸检测系统，其特征在于：所述工业相机（4）采用面阵式CCD传感器。

4.根据权利要求1所述的一种零部件尺寸检测系统，其特征在于：所述光电传感器（6）采用红外光电传感器。

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