CN204462038U - 一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，该系统包括传送部分、调整定位和视觉检测三大部分。传送部分为生产线；调整定位部分通过四对凸轮副渐进调整被测壳体的姿位，并通过光电传感器检测调整后的被测壳体位置，为拍摄作准备；视觉检测部分由摄像机和光源组成，可根据被测壳体大小调整摄像机位置和个数，满足被测尺寸的高精度测量。本实用新型不受电连接器壳体形状和大小的限制，可安装与电连接器壳体生产线，可操作性强、适用性好、工作效率高，特别适用于各类电连接器壳体快速在线测量。

Description

一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统

技术领域

本实用新型涉及电连接器壳体的自动检测系统，特别涉及一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统。

背景技术

在各类电子系统中，电连接器在器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接和信号传递，是构成一个完整系统所必须的基础元件。随着航天工程、电子通信工程的发展，电连接器作为传递电信号和电能的基础元件，在系统中的运用越来越广。目前，我国电连接器的生产能力很强，2010年我囯电连接器产值达82.5亿美元，已跃居为世界第二位。但由于我国电连接器行业在质量检验标准、可靠性筛选试验方法、关键零件原材料和关键零件加工工艺等共性技术基础研究方面十分薄弱，自动化质量检验手段和仪器更是远远落后于美国等发达国家，导致相同型谱的国产电连接器与国外著名品牌相比，在质量和可靠性方面仍存在一定差距。

在众多影响我国高端电连接器壳体产品质量的因素中，其外观几何及形位尺寸的检验占重要地位。外观尺寸检验是电连接器封装壳体质量一致性检验时必须对交货产品100％逐个进行的首检项目，也是确保其它交收试验项目和周期试验项目合格的基础。目前，由于其尺寸复杂性，我国对电连接器封装壳体外观尺寸的测量，仍大多使用传统的游标卡尺、万能工具显微镜、三坐标测量机等离线测量的方法，效率低，无法适应近年来飞速发展的行业需求。

机器视觉是近年来发展起来的一种新的测量手段，近年来获得了飞速发展，并逐渐被应用到各种工业生产中。采用机器视觉检测方法可大大提高生产效率和生产的自动化程度，且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。近年来，随着机器视觉技术的发展及其在工业生产中应用的日益扩展，尤其是随着小型化、高密度连接器及其组件的出现和应用，一些用于IT行业微电子检测的机器视觉检验系统技术，现正在国内部分连接器组件生产流水线的在线工艺筛选中被逐步使用。例如有的汽车线束生产厂己采用自动光学图像识别系统，识别装配线束的端子型号、位置和线缆的颜色是否准确。

然而，尽管近年来国内外研究工作者已就机器视觉在电连接器产品检测中的应用作了相关研究，但主要集中于对电连接器组件外观形貌缺陷的识别，而对其形位尺寸的高精度测量，则多为离线测量，尚未见用于生产线上的实时在线测量，而成熟的用于电连接器壳体机器视觉检测系统产品也鲜有报道。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够实现电连接器壳体实时在线检测的机器视觉系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现上述技术目的的：

一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，包括传送部分、调整定位部分和视觉检测部分，所述传送部分为生产线和生产线固定工作台，所述生产线固定工作台位于生产线下方；所述调整定位部分用于调整零件位置，包括多对凸轮副，所述多对凸轮副分别位于所述生产线两侧上方，但不接触所述生产线；所述视觉检测部分包括工业相机、光电传感器和计算机，所述工业相机用于零件图像采集，位于所述生产线上方，所述光电传感器用于确定工业相机的拍摄时间，安装在所述生产线两侧，所述工业相机和所述光电传感器通过数据线与所述计算机相连，所述计算机用于图像采集、图像预处理、边缘检测和零件几何特征提取、标定、尺寸测量和缺陷检测以及零件合格与否的判断。所述传送部分带动被测零件向前运动，进入调整定位部分；所述第一凸轮副做匀速旋转运动，渐进地调整被测零件的姿位，经过姿位调整的被测零件在生产线带动下经过所述光电传感器时，由所述光电传感器检测到其位置，并给系统一个反馈信号，通知视觉检测部分准备拍摄；所述被测零件进入工业相机视场后，工业相机拍摄其图像，经图像处理后实现待测尺寸的测量。所述的电连接器壳体机器视觉检测系统可安装在移动工作台上，进行快速在线测量。

进一步的，所述调整定位部分还包括凸轮副支架，所述凸轮副支架安装在所述生产线固定工作台上，所述多对凸轮副固定在所述凸轮副支架上。

进一步的，所述视觉检测部分还包括所述相机支架，安装在所述生产线固定工作台上，所述工业相机安装在所述相机支架上。

进一步的，所述凸轮副支架上安装凸轮的地方均开有滑动槽。使所有凸轮的横向位置可调。

进一步的，所述凸轮副的轮廓采用余弦曲线。以适当减少其与被测零件的刚性冲击及其柔性冲击。

进一步的，所述多对凸轮副包括第一对凸轮副、第二对凸轮副、第三对凸轮副和第四对凸轮副，按照零件移动的方向安装在所述凸轮副支架上，所述各对凸轮副之间的间距依次递减，所述第一对凸轮副的间距最大，其间距小于所述生产线宽度，所述第四对凸轮副的间距最小且等于被测零件的宽度。各对凸轮副之间的间距依次递减，第一队凸轮副的间距最大，其间距与工作台宽度相当，以保证生产线上任何位置的被测零件能进入凸轮副进行姿位调整；第四对凸轮副的间距最小且约等于被测零件的宽度。使被测零件经过凸轮副后，位于生产线中间且与生产线运动方向平行。

进一步的，所述工业相机有三台，分别为第一工业相机、第二工业相机、第三工业相机。所述相机支架上开有一条安装槽，可以根据被测件的具体尺寸大小确定相机的安装位置和数量。当被测零件的横向尺寸较小，在工业相机的视场范围内且能保证测量精度时，只需使用一台工业相机，安装于安装槽中部；当被测零件的横向尺寸较大而超出相机视场范围时，可分别将两相机安装于安装槽两端，实现被测零件左右尺寸的分别测量。

进一步的，所述视觉检测部分还包括光源，所述光源位于所述生产线的上方。使被测零件更好地被所述工业相机拍摄。

一种电连接器壳体机器视觉在线检测方法，

步骤1，通过所述工业相机进行图像采集；

步骤2，对采集的图像进行去噪、边缘锐化和形态学处理；

步骤3，对预处理过的图像进行边缘检测和零件几何特征，提取零件的轮廓边缘和零件表面的形貌特征；

步骤4，校正镜头畸变、确定物理尺寸和像素间的换算关系，以及确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系；

步骤5，进行尺寸测量和缺陷检测；

步骤6，根据尺寸精度要求和缺陷类型判断零件是否合格。

本实用新型具有如下优势：

1.采用机器视觉方法，可实现电连接器壳体的快速在线测量，弥补了现有人工测量速度慢、效率低且受人为影响的不足。

2.所设计的四对凸轮副可渐进地调整被测电连接器壳体的姿位，使拍摄到的壳体图像保证居中且能保持姿位一致，减少了图像处理的难度，提高了视觉检测的精度。

3.可满足不同大小电连接器壳体的实时检测。本实用新型所述的电连接器壳体机器视觉检测系统，可操作性强、适用性好、工作效率高，特别适用于各类电连接器壳体快速在线测量。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型结构示意俯视图。

图3为本实用新型系统软件运行流程图。

其中：1-生产线，2-被测零件，3-工业相机，31-第一工业相机，32-第二工业相机，33-第三工业相机，4-光源，5-地面，61-第一对凸轮副，71-第二对凸轮副，81-第三对凸轮副，91-第四对凸轮副，10-光电传感器，11-生产线固定工作台，12-相机支架，13-凸轮副支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步详细说明。

一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，包括传送部分、调整定位部分和视觉检测部分，所述传送部分为生产线1和生产线固定工作台11，所述生产线固定工作台11位于生产线1下方；所述调整定位部分包括第一对凸轮副61、第二对凸轮副71、第三对凸轮副81、第四对凸轮副91、凸轮副支架13，所述凸轮副支架13安装在所述生产线固定工作台11上，所述第一对凸轮副61固定在所述凸轮副支架13上，所述第一对凸轮副61包括两个凸轮副分别位于生产线1两侧，平躺靠近但不接触所述生产线1，所述第一对凸轮副61的凸轮副的所述凸轮副支架13上安装凸轮的地方均开有滑动槽，所述第一对凸轮副61、第二对凸轮副71、第三对凸轮副81、第四对凸轮副91按照零件移动的方向安装在所述凸轮副支架13上，所述各对凸轮副之间的间距依次递减，所述第一对凸轮副61的间距最大，其间距小于所述生产线1宽度，所述第四对凸轮副91的间距最小且等于被测零件的宽度，所述所有凸轮副的轮廓采用余弦曲线。所述视觉检测部分包括工业相机3、相机支架12、光电传感器10和光源4，所述相机支架12安装在所述生产线固定工作台11上，所述工业相机3安装在所述相机支架12上。所述工业相机3左右两侧各安装一台工业相机，左侧为第二工业相机32，右侧为第三工业相机33。所述光源4位于所述生产线1的上方。所述光电传感器10安装在所述生产线1两侧。

所述视觉检测部分还包括计算机软件，所述计算机软件安装在计算机上面，计算机通过数据采集卡与工业相机和光电传感器相连，所述计算机软件包括图像采集、图像预处理、边缘检测和零件几何特征提取、标定、尺寸测量和缺陷检测以及零件合格与否的判断，所述图像采集是通过所述工业相机3进行拍摄，所述图像预处理包括对采集的图像进行去噪、边缘锐化和形态学处理，所述边缘检测和零件几何特征提取是对预处理过的图像进行进一步的特征分析，提取零件的轮廓边缘和零件表面的形貌特征，所述标定是为了校正镜头畸变、确定物理尺寸和像素间的换算关系，以及确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，所述尺寸测量和缺陷检测是主要检测的指标，所述零件合格与否的判断是根据尺寸精度要求和缺陷类型判断零件是否合格。不合格产品由由生产线相关装置自动剔除或者人工剔除。合格产品则进行下一个环节。

一种电连接器壳体机器视觉在线检测方法，步骤1通过所述工业相机进行图像采集；

步骤2对采集的图像进行去噪、边缘锐化和形态学处理；步骤3对预处理过的图像进行边缘检测和零件几何特征，提取零件的轮廓边缘和零件表面的形貌特征；步骤4校正镜头畸变、确定物理尺寸和像素间的换算关系，以及确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系；步骤5进行尺寸测量和缺陷检测；步骤6根据尺寸精度要求和缺陷类型判断零件是否合格。

系统开始运行后，判断零件是否大于视野范围，若否，则采用一次成像和图像预处理步骤，若是，则采用多次成像，图像预处理，图像拼接步骤，得出图像后，进行边缘检测和零件几何特征提取，继而进行标定、尺寸测量和缺陷检测，若合格通过，不合格则剔除。

所述传送部分带动被测零件2向前运动，进入调整定位部分；所述调整定位部分包括四对凸轮副、凸轮副支架13和光电传感器10，所述四对凸轮副做匀速旋转运动，渐进地调整被测零件2的姿位，经过姿位调整的被测零件2在生产线带动下经过所述光电传感器10时，由所述光电传感器10检测到其位置，并给系统一个反馈信号，通知视觉检测部分准备拍摄；所述视觉检测部分包括工业相机3、光源4和相机支架12，所述工业相机3安装在相机支架12的正上方，垂直向下拍摄，所述光源4安装在相机支架12的斜上方，照亮被测零件，使其更好地被所述工业相机3拍摄。所述被测零件2进入工业相机3视场后，工业相机3拍摄其图像，经图像处理后实现待测尺寸的测量。

所述的凸轮副支架13上安装凸轮的地方均开有滑动槽，使所有凸轮的横向位置可调。所有凸轮的轮廓采用余弦曲线，以适当减少其与被测零件2的刚性冲击及其柔性冲击。沿着零件移动的前进方向，各对凸轮副之间的间距依次递减，凸轮副61的间距最大，其间距与工作台宽度相当，以保证工作台上任何位置的被测零件能进入凸轮副进行姿位调整；凸轮副91的间距最小且约等于被测零件2的宽度。使被测零件经过凸轮副91后，位于生产线中间且与生产线运动方向平行。

当被测零件2纵向尺寸较小，在工业相机的视场范围内且能保证测量精度时，工业相机一次成像实现检测；当被测零件2纵向尺寸较大而超出相机视场范围时，工业相机在被测零件2随移动工作台运动过程中连续多次拍摄成像并进行图像拼接，以实现被测零件2的检测，拍摄间隔根据工作台运动速度和相机视场大小计算而得。所述光电传感器10发出信号到工业相机3拍摄图像的延时时间t，根据生产线速度v、光电传感器10到工业相机3安装中心的间距d以及工业相机3的视场半宽a计算而得：

所述相机支架12上开有一条安装槽，可以根据被测件的具体尺寸大小确定相机的安装位置和数量。当被测零件2的横向尺寸较小，在工业相机的视场范围内且能保证测量精度时，只需使用一台工业相机，安装于安装槽中部；当被测零件2的横向尺寸较大而超出相机视场范围时，可分别将两相机安装于安装槽两端，实现被测零件2左右尺寸的分别测量。

上述实施例为本实用新型的一个具体实施方式，并非本实用新型所有实施例的穷举，因此在本实用新型的基础上，有本领域技术人员所作出的任何显而易见的改进、替换或变型，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：包括传送部分、调整定位部分和视觉检测部分，所述传送部分为生产线(1)和生产线固定工作台(11)，所述生产线固定工作台(11)位于生产线(1)下方；所述调整定位部分用于调整零件位置，包括多对凸轮副，所述多对凸轮副分别位于所述生产线(1)两侧上方，但不接触所述生产线(1)；所述视觉检测部分包括工业相机(3)、光电传感器(10)和计算机，所述工业相机(3)用于零件图像采集，位于所述生产线(1)上方，所述光电传感器(10)用于确定工业相机(3)的拍摄时间，安装在所述生产线(1)两侧，所述工业相机(3)和所述光电传感器(10)通过数据线与所述计算机相连，所述计算机用于图像采集、图像预处理、边缘检测和零件几何特征提取、标定、尺寸测量和缺陷检测以及零件合格与否的判断。

2.根据权利要求1所述的一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：所述调整定位部分还包括凸轮副支架(13)，所述凸轮副支架(13)安装在所述生产线固定工作台(11)上，所述多对凸轮副固定在所述凸轮副支架(13)上。

3.根据权利要求1所述的一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：所述视觉检测部分还包括所述相机支架(12)，安装在所述生产线固定工作台(11)上，所述工业相机(31)安装在所述相机支架(12)上。

4.根据权利要求1所述的一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：所述凸轮副支架(13)上安装凸轮的地方均开有滑动槽。

5.根据权利要求1所述的一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：所述凸轮副的轮廓采用余弦曲线。

6.根据权利要求1所述的一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：所述多对凸轮副包括第一对凸轮副(61)、第二对凸轮副(71)、第三对凸轮副(81)和第四对凸轮副(91)，按照零件移动的方向安装在所述凸轮副支架(13)上，所述各对凸轮副之间的间距依次递减，所述第一对凸轮副(61)的间距最大，其间距小于所述生产线(1)宽度，所述第四对凸轮副(91)的间距最小且等于被测零件的宽度。

7.根据权利要求1所述的一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：所述工业相机(3)有三台，分别为第一工业相机(31)、第二工业相机(32)、第三工业相机(33)。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种电连接器壳体机器视觉在线检测系统，其特征在于：所述视觉检测部分还包括光源(4)，所述光源(4)位于所述生产线(1)的上方。