CN203909317U

CN203909317U - 涡轮增压器视觉检测装置

Info

Publication number: CN203909317U
Application number: CN201420336483.8U
Authority: CN
Inventors: 陈海永; 王萌; 邢关生; 李江威; 孙鹤旭
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2024-06-23

Abstract

本实用新型为一种涡轮增压器视觉检测装置，该装置的组成包括暗箱、传送带和工控机；暗箱是一个密闭的箱体，左右两侧各设置有一个由步进电机控制的滑板；暗箱的顶部，固连有伺服电机控制的六自由度机械手；六自由度机械手连接摄像机；2个LED条形光源分别固定在摄像机两侧的支架上；所述的工控机分别与六自由度机械手上的伺服电机、摄像机、支架上的步进电机、传送带上的驱动电机以及滑板两侧的步进电机相连。本实用新型的设计的视觉检测装置能够快速实现涡轮增压器的装配完整性检测和判断，实现了涡轮增压器装配质量的100%检测，保障了通过检测的涡轮增压器都能够符合质量要求。

Description

技术领域：

[0001] 本实用新型涉及到一种基于机器视觉的检测装置，尤其是一种检测汽车用涡轮增压器表面零部件是否缺失以及零部件是否因安装问题存在质量问题的装置。涡轮增压器视觉检测装置

背景技术：

[0002] 随着经济的高速发展，汽车成为了当代人不可或缺的消费品。涡轮增压器因其能够提高汽车燃油效率，增加汽车动力，降低尾气排放量等而倍受当代人青睐。而现在涡轮增压器也已不再只是高等轿车的专配了，越来越多的中低档轿车都已配有了涡轮增压器来提高汽车的性能。因此，对汽车高需求量的背后，是涡轮增压器在自动化生产线上大量的生产，其质量直接影响到汽车的性能以及车内人员的生命安全。在涡轮增压器的产品装配线上，使用安装零部件的自动装置对涡轮增压器进行安装，甚至需要工人自行安装，安装完成之后需要检测人员通过肉眼来进行检测零部件，是否安装完成以及是否已安装的零部件存在质量问题，因人眼疲劳程度以及个人主观因素不同，而导致最终的检测结果有所不同，甚至会导致漏检、错检等安全隐患。同时，这也大大的降低了生产效率，安装在汽车上也将有可能会存在安全隐患，这是每个人都不想要看到的。

[0003] 目前，机器视觉技术因其高效性、无污染等特性而得到了广泛的发展。需要对涡轮增压器的五个面的不同位置检测是否缺失零部件以及零部件是否存在质量问题，加之其重量相对较重，这样检测人员反复翻转检测，加重了工人的劳动量以及存在因失手而损坏涡轮增压器的可能性。而通过对其进行视觉检测，无需人为干预，保证精确检测的同时，降低了劳动强度，提高了生产效率，达到检测的目的，提高了自动化水平。实用新型内容：

[0004] 本实用新型的目的是，提供一套使用机器视觉检测涡轮增压器零部件是否缺失以及是否存在质量问题的设备。其能够高效，准确的对涡轮增压器装配的完整性进行检测。

[0005] 本专利的核心创新点是设计了一套机械手引导下的视觉检测装置，通过摄像机采集到待测涡轮增压器每一个面的图像并进行处理，可实现涡轮增压器全方位的自动质量检测，节省了人力资源，提高了生产率，并且避免了零部件的漏检，确保了涡轮增压器装配的完整性，进而安装在汽车上，提高了汽车的安全性。

[0006] 本实用新型的技术方案为：

[0007] -种涡轮增压器视觉检测装置，该装置的组成包括暗箱、传送带和工控机；

[0008] 其中，传送带通过驱动电机的带动自左向右穿过暗箱的下部，同时传送带的中部设置有底座，用于放置待测涡轮增压器；

[0009] 暗箱是一个密闭的箱体，左右两侧各设置有一个由第一步进电机控制的滑板；暗箱的顶部，固连有伺服电机控制的六自由度机械手；六自由度机械手连接摄像机；2个LED 条形光源分别固定在摄像机两侧的支架上，每个支架上安装有一个第二步进电机；

[0010] 所述的工控机分别与六自由度机械手上的伺服电机、摄像机、支架上的第二步进电机、传送带上的驱动电机以及滑板两侧的第一步进电机相连。

[0011] 所述的工控机包括主机、键盘和显示器，其中，主机分别与键盘和显示器相连。

[0012] 本实用新型的有益效果为：设计的视觉检测装置能够快速实现涡轮增压器的装配完整性检测和判断，实现了涡轮增压器装配质量的100%检测，保障了通过检测的涡轮增压器都能够符合质量要求。

[0013] 以下结合具体实施方案和附图，对本实用新型作进一步说明。

附图说明：

[0014]图1为本实用新型的涡轮增压器视觉检测系统暗箱的结构图；

[0015] 图2为工控机与被控对象的连接图

[0016] 其中，图1中：101.暗箱，102.机械手，103.摄像机，104.支架，105.LED条形光源， 106.滑板，107.传送带，108.底座，109.涡轮增压器，110.驱动电机，111.第一步进电机， 112.伺服电机，113.第二步进电机。

具体实施方式

[0017] 下面结合实施例和其附图对本发明作进一步说明，但本实用新型申请权利要求不受限于这些实施例。

[0018] 本实用新型专利分为路径规划与模板学习阶段和正常检测阶段。

[0019] 本实用新型所述的涡轮增压器的视觉检测装置的组成包括暗箱（101)、传送带 (107)和工控机；

[0020] 其中，传送带（107)通过驱动电机（110)的带动自左向右穿过暗箱（101)的下部，同时传送带（107)的中部设置有底座（108)，用于放置待测涡轮增压器（109);

[0021] 暗箱（101)是一个密闭的箱体，左右两侧各设置有一个由第一步进电机（111)控制的滑板（106);暗箱（101)的顶部，固连有伺服电机（112)控制的六自由度机械手（102); 六自由度机械手（102)连接摄像机（103) ;2个LED条形光源（105)分别固定在摄像机 (103)两侧的支架（104)上，支架（104)上安装有第二步进电机（113);

[0022] 所述的工控机分别与六自由度机械手（102)上的伺服电机（112)、摄像机（103)、支架（104)上的第二步进电机（113)、传送带（107)上的驱动电机（110)以及滑板（106)两侧的第一步进电机（111)相连。

[0023] 所述的工控机包括主机、键盘和显示器，其中，主机分别与键盘和显示器相连；

[0024] 所述的第一步进电机和第二步进电机均为常用步进电机，二者型号相同或不同。

[0025] 路径规划与模板学习阶段：在图1中，以固定的姿态坚立于底座（108)之上的待测涡轮增压器（109)随着传送带（107)进入暗箱（101)内，传送带（107)停止运动。这时工控机给暗箱两侧控制滑板（106)的第一步进电机（111)发送命令，将两侧滑板（106)滑下，直至接触到传送带（107)，以保证暗箱（101)内基本无自然光进入，达到外界的干扰基本降为零。这时摄像机（103)在涡轮增压器（109)的上部，打开两个LED条形光源（105)与摄像机（103)观看显示器，人为通过工控机控制机械手（102)六个关节的伺服电机（112)运动，使摄像机（103)在待测涡轮增压器（109)的正上方。通过工控机再控制支架（104)上第二步进电机（113)，调整支架（104)，使LED条形光源（105)达到最佳的入射角度。通过工控机记录当前的位置和姿态。摄像机（103)采集一帧图像，通过查表法调整当前光照比例，学习模板并记录，通过键盘输入模板匹配率设定合适的匹配度量。这样待测涡轮增压器 (109)上表面的路径规划与模板学习完成。通过工控机控制机械手（102)，调节六关节上的伺服电机（112)，使其从待测涡轮增压器（109)的正上方到待测涡轮增压器（109)的正右侧进行路径规划，到达合适的位置后，记录机械手（102)的运动轨迹并进行模板学习，这样待测涡轮增压器（109)的正右侧的路径规划和模板学习完成。工控机控制伺服电机（112) 使机械手（102)按照顺时针旋转，以上文同样的方法分别到达待测涡轮增压器（109)的正前方、待测涡轮增压器（109)的正左侧以及待测涡轮增压器（109)的正后方，在待测涡轮增压器（109)的每个位置上分别进行路径规划与模板学习。这样全部的路径规划得到的运动轨迹与模板学习全部记录完成。机械手（102)携带着摄像机（103)与LED条形光源（105) 等再通过路径规划从待测涡轮增压器（109)的正后方到待测涡轮增压器（109)的正上方的位置上，等待正常检测阶段。这时，工控机控制暗箱（101)两侧的滑板（106)上的第一步进电机（111)，使其上滑，传送带（107)运出此涡轮增压器（109)，此阶段完成。

[0026] 正常检测阶段：在图1中，每一个安装完成的涡轮增压器（109)都坚立于底座 (108) 之上，工控机控制暗箱（101)两侧的滑板（106)上的第一步进电机（111)使其上滑，工控机控制传送带（107)上的驱动电机（110)将涡轮增压器（109)运进暗箱（101)内，传送带（107)停止运动后，滑板（106)下滑，关闭暗箱（101)。首先机械手（102)控制摄像机 (103)使其在涡轮增压器（109)的正上方，工控机外部触发两LED条形光源（105)进行曝光，同时外部触发摄像机（103)采集一帧图像，图像通过高速USB传输到工控机，通过图像处理得到相应的结果，并在显示器上显示已检测到的待测零部件，以及通过数据库进行相应的存储。摄像机（103)与LED条形光源（105)只有在到达指定位置和姿态时，通过外部触发才进行相应的采集与曝光，其他情况下二者不进行任何的动作。工控机按照原定轨迹控制机械手（102)上的六关节伺服电机（112)使其到达涡轮增压器（109)的正右侧，以同样的方式进行检测、显示并记录结果等。其他的视觉检测姿态相同，这里不做赘述。检测完成以后，机械手（102)携带着摄像机（103)与LED条形光源（105)等运动到涡轮增压器 (109) 的正上方，到达后工控机控制暗箱（101)两侧的第一步进电机（111)，使滑板（106) 上滑，传送带（107)运动，此涡轮增压器（109)出暗箱，下一个涡轮增压器（109)进入。检测完成以后，若涡轮增压器（109)五个面共十二处待检测部位无零部件缺失与不存在质量问题时，涡轮增压器（109)随传送带（107)进入生产线的下一环节；若存在上述问题之一者，出暗箱（101)时，将会出现红灯报警，同时在传送带上被分出而无法进入下一环节。

[0027] 本实用新型装置的运行过程如下：

[0028] (1)待测涡轮增压器随着传送带进入暗箱；

[0029] (2)滑板滑下，LED灯打开；

[0030] (3)控制摄像机以及LED条形光源均达到涡轮增压器的正上方；

[0031] (4)摄像机采集各个待测润轮增压器上、右、前、左、后侧的图像并处理；

[0032] (5)待测涡轮增压器是否正常，若是，则传送带运出此涡轮增压器，若否，报警并被分出；

[0033] (6)显示并记录结果；

[0034] 等待下一个待测涡轮增压器的进入。

[0035] 本实用新型未尽事宜为公知技术。

Claims

1. 一种涡轮增压器视觉检测装置，其特征为该装置的组成包括暗箱、传送带和工控机；其中，传送带通过驱动电机的带动自左向右穿过暗箱的下部，同时传送带的中部设置有底座，用于放置待测涡轮增压器；暗箱是一个密闭的箱体，左右两侧各设置有一个由第一步进电机控制的滑板；暗箱的顶部，固连有伺服电机控制的六自由度机械手；六自由度机械手连接摄像机；2个LED条形光源分别固定在摄像机两侧的支架上，每个支架上安装有一个第二步进电机；所述的工控机分别与六自由度机械手上的伺服电机、摄像机、支架上的第二步进电机、传送带上的驱动电机以及滑板两侧的第一步进电机相连；所述的工控机包括主机、键盘和显示器，其中，主机分别与键盘和显示器相连。