CN205139028U - 一种基于机器视觉的刹车片背板自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于机器视觉的刹车片背板自动检测装置。本实用新型包括输送带装置、刹车片、工作台、电磁铁装置、无影光源、滑杆、相机固定板、相机支撑架、光源支撑架、调向装置、连接板、推板、气泵装置、电磁阀装置、物架和双推杆气缸。刹车片位于输送带装置上，电磁铁装置固定在工作台上，相机支撑架固定在滑杆上，滑杆固定在工作台上，工业CCD相机固定在相机支撑架上，光源支撑架固定在滑杆上，工业CCD相机位于无影光源上方；气泵装置和电磁阀装置固定在物架的中间横板上，双推杆气缸固定在物架的上面板上。本实用新型可以实现对刹车片背板的外观缺损、尺寸误差和钢印字符不清晰的精确检测，有效的保证刹车片的质量。

Description

一种基于机器视觉的刹车片背板自动检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种无损自动检测刹车片背板的装置，具体地说是一种基于机器视觉的刹车片背板自动检测并分离次品的装置。

背景技术

汽车已经日渐普及，汽车的安全性始终是消费者极为关注，也是生产厂商竭力保障的事情，而汽车的制动系统是影响汽车安全性的关键。汽车的制动主要靠刹车片与刹车碟（鼓）及轮胎与地面的摩擦，将车辆行进的动能转换成摩擦后的热能使汽车停下来，刹车片是汽车的刹车系统中最关键的安全零件，有人和汽车的“保护神”之称，因此刹车片的质量要求也特别严格。

刹车片的缺陷主要表现在刹车片背板的外观缺损、尺寸误差和钢印字符不清晰，其中刹车片背板的外观缺损和尺寸误差影响刹车片的使用功能，钢印字符不清晰影响刹车片更换时的选择，造成使用的潜在危害。在现有的汽车刹车片背板检测中，特别是刹车片背板的钢印字符检测，主要仍以人工检测为主，为了提高检测效率和检测质量，也出现了一些检测刹车片的装置。

目前的检测主要分为接触式检测和非接触式检测两种，接触式检测，例如中国专利号ZL201320400097.6所公布的一种汽车刹车片检测装置，它必须使得刹车片与检验治具配合接触检测，钢印字符这类特别细小的形状（精度要求达到0.1mm），检验治具的制作要求将特别高，且高频率接触会很快磨损检验治具，此外检测时为了使刹车片与检验治具精确配合，刹车片的上料也会很复杂。非接触式检测，例如中国专利号ZL200910100386.2所公布的一种刹车片质量自动检测装置，它主要通过对刹车片进行敲击并采集声波信号来进行检测，这种检测方法的优势是检测快捷，成本低，但对于刹车片钢印字符这种微小误差，对于信号采集和分析技术要求及其严格，在工厂复杂环境下，难以发挥优势。再者例如中国专利号ZL201210454874.5所公布的一种刹车片钢背平面度检测系统及方法，它主要适用于刹车片背板平面度的检测，不适用于主要影响刹车片质量的刹车片背板的外观缺损、尺寸误差和钢印字符检测。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于机器视觉的刹车片背板自动检测装置，用于对刹车片背板的外观缺损、尺寸误差和钢印字符不清晰的检测。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种基于机器视觉的刹车片背板自动检测装置，由手推车、输送带装置、刹车片、工作台、电磁铁装置、无影光源、工业CCD相机、滑杆、相机固定板、相机支撑架、光源支撑架、调向装置、连接板、推板、气泵装置、电磁阀装置、物架和双推杆气缸组成。

所述的输送带装置匀速运动，所述的刹车片位于所述的输送带装置上，所述的工作台横跨在所述的输送带装置上方，所述的电磁铁装置通过螺钉固定在所述工作台的上面板下方，所述的电磁铁装置位于所述输送带装置的正上方，所述的调向装置固定在所述工作台的支撑杆上；所述的滑杆固定在所述工作台的上面板上，所述的相机支撑架固定在所述的滑杆上，所述的相机固定板通过螺栓与所述的相机支撑架相连接，所述的工业CCD相机通过螺钉固定在所述的相机支撑架上，所述的光源支撑架固定在所述的滑杆上，所述的无影光源通过紧固旋钮与所述的光源支撑架相连接，所述的工业CCD相机位于所述的无影光源上方；所述的气泵装置通过螺栓固定在所述的物架的中间横板上，所述的电磁阀装置通过螺栓固定在所述的物架的中间横板上，所述的气泵装置通过导管与所述的电磁阀装置相连接，所述的双推杆气缸通过螺钉固定在所述的物架的上面板上，所述双推杆气缸的连杆通过螺钉与所述的连接板连接，所说的连接板通过螺钉与所述的推板相连接。

本实用新型能够实现对外形不大于200mmx100mm，不同类型刹车片背板的外观缺损（包括斜边、外形轮廓的）、尺寸误差（卡口长、宽，两个孔和两个凸钉）、平面度、表面损伤（压痕、凹坑、划痕）和钢印字符正确、清晰（字符正确，没有遗漏与错打、字体笔画宽度小于0.1mm，且可调）的检测，并可根据自己设置的产品合格标准来分离次品，避免不合格产品流入市场使汽车刹车系统存在安全隐患。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构图；

图2是本实用新型的后视图；

图3是本实用新型上部分的立体结构图；

图4是本实用新型电磁铁装置的局部放大图；

图5是本实用新型图像采集装置的立体结构图；

图6是本实用新型图像采集装置的剖视图；

图7是本实用新型工业CCD相机微调结构的局部放大图；

图8是本实用新型装置的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，本实用新型由手推车1、输送带装置2、刹车片3、工作台4、电磁铁装置5、无影光源6、工业CCD相机7、滑杆8、相机固定板9、相机支撑架10、光源支撑架11、调向装置12、连接板13、推板14、气泵装置15、电磁阀装置16、物架17和双推杆气缸18组成。

所述的输送带装置2如图中箭头所示的方向匀速运动，所述的刹车片3位于所述的输送带装置2上，所述的工作台4横跨在所述的输送带装置2上方，所述的电磁铁装置5通过螺钉固定在所述工作台4的上面板下方，所述的电磁铁装置5位于所述输送带装置2的正上方，所述的调向装置12固定在所述工作台4的支撑杆上；所述的滑杆8固定在所述工作台4的上面板上，所述的相机支撑架10固定在所述滑杆8上，所述的相机固定板9通过螺栓与所述的相机支撑架10相连接，所述的工业CCD相机7通过螺钉固定在所述的相机支撑架10上，所述的光源支撑架11固定在所述的滑杆8上，所述的无影光源6通过紧固旋钮与所述的光源支撑架11相连接，所述的工业CCD相机7位于所述的无影光源6上方；所述的气泵装置15通过螺栓固定在所述的物架17的中间横板上，所述的电磁阀装置16通过螺栓固定在所述的物架17的中间横板上，所述的气泵装置15通过导管与所述的电磁阀装置16相连接，所述的双推杆气缸18通过螺钉固定在所述的物架17的上面板上，所述双推杆气缸18的连杆通过螺钉与所述的连接板13连接，所说的连接板13通过螺钉与所述的推板14相连接。

如图2、3所示，所述的手推车1包括：车厢1-1、推杆1-2、车轮1-3和滑道1-4，所述的推杆1-2通过螺栓与所述的车厢1-1相连接，所述的车轮对称安装在车厢1-1底部，所述的滑道1-4与所述的车厢1-1相连接；所述的手推车1用于收集和运送刹车片次品；

所述的输送带装置2包括：输送带2-1、外架2-2和光电对射式传感器2-3，所述的外架2-2位于所述输送带2-1的两侧，所述的外架2-2上沿开有供推板14前进的通槽，所述的光电对射式传感器2-3对称安装在所述的外架2-2上；所述的输送带2-1用于传送所述的刹车片3，所述的光电对射式传感器2-3用于发现经过图像处理检测后的刹车片3；

所述工作台4的上面板上设置有圆柱4-1和若干圆孔4-2，所述的滑杆8通过轴孔过盈配合固定在所述的圆柱4-1上；所述的调向装置12包括：连接杆12-1、可调旋钮12-2和调向挡板12-3，所述的连杆12-1上端设置有方形通槽，所述连接杆12-1通过方形通槽与所述工作台4的支撑杆相配合，所述的连接杆12-1通过可调旋钮12-2可沿着所述工作台4的支撑杆调节高度，所述的调向挡板12-3通过双向螺栓与所述的连接杆12-1相连接；所述的调向装置12用于对所述输送带2-1上刹车片位置的调整；

所述的物架17包括：中间横板17-1、三角铁17-2和上面板17-3，所述的中间横板17-1与所述的三角铁17-2相连接，所述的三角铁17-2与支撑杆相连接，所述的上面板17-3与所述的三角铁17-2相连接，所述的上面板17-3通过螺丝与支撑杆相连接。

所述的气泵装置15包括:气泵15-1和消声器15-2，所述的消声器15-2通过螺孔与气泵15-1相连接，所述的气泵15-1通过螺栓固定在所述中间横板17-1上。

所述的电磁阀装置16包括：三位五通电磁阀16-1、出气管道16-2、出气管道16-3和进气管道16-4，所述的三位五通电磁阀16-1上设置有一个进气孔和两个出气孔，所述的气泵15-1与所述的进气管道16-4相连接，所述的进气管道16-4与所述三位五通电磁阀16-1的进气孔相连接，所述的出气管道16-2、出气管道16-3与所述三位五通电磁阀16-1的两出气孔相连接，所述的出气管道16-2与所述双推杆气缸18下面的前端孔相连接，所述的出气管道16-3与所述双推杆气缸18的后端孔相连接，所述的三位五通电磁阀16-1通过螺栓固定在所述中间横板17-1上；所述的三位五通电磁阀16-1用于控制所述出气管道16-2和所述出气管道16-3的通断。

如图4所示，所述的电磁铁装置5包括：推拉式电磁铁5-1、挡板5-2、限位开关5-3和限位块5-4，所述的推拉式电磁铁5-1通过螺钉固定在所述工作台4的上面板下方，所述的挡板5-2与所述的推拉式电磁铁5-1的推杆相连接，所述的限位开关5-3通过螺钉与所述的挡板5-2相连接，所述的限位块5-4通过螺钉固定在所述的挡板5-2上；

所述的挡板5-2用于阻挡所述刹车片3的前进，使得所述刹车片3相对于所述的工业CCD相机7静止，保证所述的工业CCD相机拍摄到高质量的图像，所述的限位块5-4用于限制所述刹车片3的过度挤压，保护所述的限位开关5-3。

如图5、6、7所示，所述的相机支撑架10包括：相机固定架10-1、双头螺柱10-2、直齿条10-3、连接块10-4，高度调节旋钮10-5、高度微调旋钮10-6和轴承10-7；

所述的工业CCD相机7通过螺钉固定在所述的相机固定板9上，所述的相机固定板9与所述双头螺柱10-2相连接，所述相机固定架10-1的两连杆上设置有通槽，所述的双头螺柱10-2通过所述相机固定架10-1连杆上设置的通槽与螺母相配合，所述的相机固定架10-1与所述的直齿条10-3固连，所述的连接块10-4上设置有通孔、燕尾槽和螺纹孔，所述的连接块10-4通过燕尾槽与所述的直齿条10-3相配合，所述的连接块10-4通过通孔与滑杆8轴孔间隙配合，所述连接块10-4通过螺纹孔与所述的高度调节旋钮10-5相配合，所述的高度微调旋钮10-6为双旋钮，所述的高度微调旋钮10-6的双旋钮间设置有连接柱，所述高度微调旋钮10-6间的连接柱与所述的轴承10-7过盈配合，所述的轴承10-7与所述的直齿条10-3相配合；

所述的相机固定板9能够通过所述的双头螺柱10-2在所述相机固定架10-1上通槽中移动，调节所述工业CCD相机7所处的水平位置，所述的高度调节旋钮10-5对所述工业CCD相机7的高度进行粗略调整，所述的高度微调旋钮10-6通过所述轴承10-7对所述直齿条10-3竖直方向进行微小移动，进而实现对所述工业CCD相机7高度的精确调整。

所述的光源支撑架11包括：光源固定架11-1、紧固旋钮11-2、高度调节旋钮11-3和连接块11-4，所述光源固定架11-1的连杆上设置有通槽，所述的紧固旋钮11-2穿过所述光源固定架11-1的连杆上的通槽与所述的无影光源6相连接，所述的光源固定架11-1与所述的连接块11-4固连，所述的连接块11-4上设置有通孔和螺纹孔，所述的连接块11-4上的通孔与滑杆8间隙配合，所述的高度调节旋钮11-3与所述连接块11-4上设置的螺纹孔相配合，

所述的紧固旋钮11-2通过所述光源固定架11-1连杆上的通槽调节所述无影光源6水平方向上的位置，所述的高度调节旋钮11-3通过所述的连接块11-4进而调节所述无影光源6竖直方向上的位置。

如图8所示，流水线运行中，如图1中箭头所示的方向，待检测刹车片3随着输送带2-1运动，其中调向装置12利用调向挡板12-3对待检测刹车片3的位置进行微调，使得待检测刹车片3位于输送带2-1中央的位置，当两个限位开关5-3均受到待检测刹车片3的压力触发后，会传送给控制器一个信号，使得工业CCD相机7拍摄图片，并调用PC机中MATLAB软件的图像处理程序，判断刹车片3的字符和尺寸是否合格（需要1.7s左右），在此期间，限位块5-4阻挡住刹车片3，刹车片3相对工业CCD相机7静止。

工业CCD相机7拍摄图片后，推拉式电磁铁5-1动作，带动电磁铁装置5上移，使得刹车片3继续在输送带2-1的带动下运动；

当光电对射式传感器2-3检测到刹车片3时，将传送给控制器一个信号，如果图像处理检测的刹车片3为次品，控制器将控制三位五通电磁阀16-1动作，双推杆气缸18将带动推板14推动刹车片3，使得刹车片3沿着滑道1-4划入手推车1中；如果图像处理检测的刹车片3为正品，控制器将控制三位五通电磁阀16-1不动作，刹车片3将沿着输送带2-1输送到后端装箱。

调用图像处理程序判断刹车片3的外观、背板尺寸和钢印字符是否在设计误差容许的范围内：

第一步，用Matlab软件读取刹车片3的图像。

第二步，将读取到的图像水平翻转（由于工业CCD相机7采集到的图像是左右颠倒的）。

第三步，将图像进行二值化等预处理。

第四步，预处理后，通过识别连通区域的方法第1次选取刹车片3的位置，并得出它的最小外接矩形。

第四步，图像中的刹车片3的背板可能是歪的，根据识别结果第1次旋转图像。

第五步，此时的图像的垂直方向可能是颠倒的，可通过像素点判断刹车片背板垂直方向正反。

第六步，然后第2次旋转图像，并第2次选取背板位置。

接下来程序分成两个模块，第一个模块为识别字符模块；首先要截取字符区域，进行二值化和腐蚀、去噪处理，刹车片3背板上的字符可能有数行，要先去除字符列之间的粘连，然后按行切割字符，接下来以同样的方式去除字符间的粘连，切割字符，用模板匹配法识别字符，最后输出连续的的字符识别结果，与预设字符对比后，可得出检测的刹车片3背板上的字符是否符合设计要求。

第二个模块是尺寸检测模块，根据需要识别的尺寸位置，截取刹车片背板上的目标区域，进行二值化、腐蚀、去噪等预处理操作，然后识别目标边缘，以“像素点数”为单位计算的需要检测的长度，即计算相对距离，同时以同样流程测的以“像素点数”为单位计算的参照物的长度，从而计算出以毫米为单位的需要检测的长度，计算实际距离并于预设数据对比后，可得出检测的刹车片3的尺寸是否符合设计要求。

通过程序的执行，能够判断刹车片3的外观缺损、尺寸误差和钢印字符是否满足刹车片3的设计。

Claims (1)

1.一种基于机器视觉的刹车片背板自动检测装置，由手推车(1)、输送带装置(2)、刹车片(3)、工作台(4)、电磁铁装置(5)、无影光源(6)、工业CCD相机(7)、滑杆(8)、相机固定板(9)、相机支撑架(10)、光源支撑架(11)、调向装置(12)、连接板(13)、推板(14)、气泵装置(15)、电磁阀装置(16)、物架(17)和双推杆气缸(18)组成，其特征在于：

所述的输送带装置(2)匀速运动，所述的刹车片(3)位于所述的输送带装置(2)上，所述的工作台(4)横跨在所述的输送带装置(2)上方，所述的电磁铁装置(5)通过固定在所述工作台(4)的上面板下方，所述的电磁铁装置(5)位于所述输送带装置(2)的正上方，所述的调向装置(12)固定在所述工作台(4)的支撑杆上；所述的滑杆(8)固定在所述工作台(4)的上面板上，所述的相机支撑架(10)固定在所述的滑杆(8)上，所述的相机固定板(9)与所述的相机支撑架(10)相连接，所述的工业CCD相机(7)固定在所述的相机支撑架(10)上，所述的光源支撑架(11)固定在所述的滑杆(8)上，所述的无影光源(6)通过紧固旋钮与所述的光源支撑架(11)相连接，所述的工业CCD相机(7)位于所述的无影光源(6)上方；所述的气泵装置(15)固定在所述的物架(17)的中间横板上，所述的电磁阀装置(16)固定在所述的物架(17)的中间横板上，所述的气泵装置(15)通过导管与所述的电磁阀装置(16)相连接，所述的双推杆气缸(18)固定在所述的物架(17)的上面板上，所述双推杆气缸(18)的连杆与所述的连接板(13)连接，所说的连接板(13)与所述的推板(14)相连接。