CN209784188U - 顶针表面缺陷视频检测分选装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种顶针表面缺陷视频检测分选装置，包括机架、顶针输送机构、废针吸取输送机构、分段程控环形灯、程序自动控制器以及工控机，所述程序自动控制器分别与所述顶针输送机构、所述废针吸取输送机构以及所述分段程控环形灯连接，所述摄像机构包括三个同处于第一平面并呈120°夹角设置的摄像头，所述工控机分别连接所述摄像头和所述程序自动控制器。本实用新型的有益效果如下：判决较快，准确率较高；减少损坏待检测顶针，用三个摄像头按照120度角分布拍照，能做到无死角全覆盖，能够达到较好的识别效果。

Description

顶针表面缺陷视频检测分选装置

【技术领域】

本实用新型涉及计算机视觉技术和自动控制技术领域，尤其涉及一种顶针表面缺陷视频检测分选装置。

【背景技术】

公司需要对LED灯珠生产设备上的一个微小配件“顶针”产品的质量检测环节进行自动化改造，主要解决不良品与良品的自动化分选。“顶针”从机床加工出的良品表面光滑，斜度在9.6°-10.4°，底部平整，长短一致17.0-17.02mm，R角饱满。不良品有断尖、破边、底部不平、扁、长短不一、尖端粗糙等多种情况，而造成上述缺陷的原因有：机床加工中粗磨断尖，粗加工磨损过多；精加工磨损过多；切割顶针长度时，砂轮有缺口；顶针掉落在地面，尖端断掉；粗加工磨损过多，导致端面没有沙粒，造成破边；切割顶针长度时，砂轮有缺口，造成破边；顶针掉落在地面，尖端破边；抛光时，与其他碰撞磨损；精砂轮的粒度太小，磨不动；精磨太粗，磨不动；供应商提供的砂轮密度或参数不一致，导致磨出来的产品出现扁的情况；断尖、破边导致长度不达标；在使用游标卡尺时，作业员用力过大；粗磨加工时磨损过多，精磨加工时，磨损过少；精砂轮磨损严重，有螺旋纹；原材料成分不纯，有杂质等等。为了解决公司所提出的问题和需求，主要针对顶针表面缺陷的自动检测技术现有专利进行比对检索。其中公布号为CN105372262A中国发明专利公开了一种柱状物外表面缺陷检查系统，包括一套置于柱状物外周的照明装置，设置在照明装置两侧的、用于夹持柱状物的夹持装置，环绕在照明装置周围、对柱状物表面同时拍摄检测的摄像机组，以及根据表面缺陷体现的灰度差异判断柱状物是否是合格品的视觉处理器。该发明主要通过圆柱状内表面发光体作为光源，从各个角度对其照射；通过夹持装置快速夹持适应不同直径的柱状物体，使其轴心位置不变；使用多个工业摄像机，环绕在被检查柱状物的周围，对柱状物表面同时拍摄检测，环绕360°无死角，实现快速检查。由于该发明主要的夹持装置是针对直径尺度在厘米级的管状金属物进行设计的，其机械结构不适用于柱状物尺寸较小、夹持时易损坏的应用环境，如本发明要解决的小尺寸顶针表面缺陷的检测。其中公布号CN105849534A的中国发明专利公开了一种表面缺陷检测方法及表面缺陷检测装置，表面缺陷检测方法是对钢管的表面缺陷进行光学检测的表面缺陷检测方法，包含：照射步骤，利用两个能够辨别的光源来从不同的方向对钢管的同一检查对象部位照射照明光；和检测步骤，获取基于各照明光的反射光形成的图像，并在获取到的图像之间进行差分处理，由此来检测检查对象部位中的表面缺陷。由此，能够高精度地辨别水锈、无害纹理和表面缺陷。

但是，在相关技术中，没有针对细小顶针检测的方案，特别是应当避免细小顶针因施加机械转动后容易损坏的特殊情况，必须要一种代替转动实现360度无死角检测的方法；其二，需要合理的检测算法策略来处理大量数据，从而提高检测速度。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供顶针表面缺陷视频检测分选装置，其可解决相关技术中无法对易损坏、尺寸微小、针状产品尖端缺陷间隙检测的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种顶针表面缺陷视频检测分选装置，包括机架、固设于所述机架上的顶针输送机构、设置于所述顶针输送机构上方的废针吸取输送机构、固设于所述机架中间位置并位于所述顶针输送机构一侧旁的分段程控环形灯、程序自动控制器以及工控机，所述程序自动控制器分别与所述顶针输送机构、所述废针吸取输送机构以及所述分段程控环形灯连接，所述顶针输送机构包括用于承载顶针的顶针承载台，所述顶针承载台设有顶针检测点，所述顶针表面缺陷视频检测分选装置还包括环绕所述顶针承载台设置的摄像机构，所述摄像机构包括三个同处于第一平面并呈120°夹角设置的摄像头，三个所述摄像头的光轴的延长线相交于所述顶针检测点，所述工控机分别连接所述摄像头和所述程序自动控制器，当所述顶针位于所述顶针检测点时，所述顶针的中轴线与所述第一平面垂直设置且所述顶针的尖端锥形部分对准所述第一平面，所述分段程控环形灯设置于与所述第一平面相互平行的第二平面，所述分段程控环形灯的中轴线与位于所述顶针检测点的所述顶针的中轴线共线设置。

优选的，所述顶针输送机构还包括第一步进电机、第一丝杆、轴承座以及输送导块，所述第一步进电机设置于所述第一丝杆的一端，所述第一丝杆通过所述轴承座固设于所述机架上，所述输送导块与所述第一丝杆活动连接并与沿所述第一丝杆移动，所述顶针承载台固设于所述输送导块。

优选的，还包括固设于所述机架一侧的导轨固定支架和固设于所述导轨固定支架的三根导轨，三根所述导轨中的一根呈直线型并竖直设置，另外两根所述导轨呈弧形且分设于竖直设置的所述导轨的两侧。

优选的，所述摄像机构还包括摄像头固定支架，所述摄像头固定于所述摄像头固定支架的一端，所述摄像头固定支架的另外一端通过滑块活动连接所述导轨。

优选的，所述废针吸取输送机构包括电磁吸取头、第二步进电机、第二丝杆以及废针回收盒，所述第二步进电机通过滑块连接竖直设置的所述导轨，所述电磁吸取头设置于所述第二丝杆的一端，所述第二丝杆的另一端与所述第二步进电机连接，所述废针回收盒固设于所述机架且位于所述第二丝杆的下方。

优选的，所述第一平面与所述第二平面之间的间距等于所述顶针的尖端锥形部分长度的1.5倍。

优选的，还包括设置在所述分段程控环形灯上的激光定位开关，所述激光定位开关与所述程序自动控制器连接。

本实用新型的有益效果如下：在环境光线黑暗的背景下，以分段程控环形灯进行分段照明，在被测顶针局部反射曲面上反射光进入摄像头拍照，通过预设的曝光参数、二值化阈值参数比较容易得到该反射面的中心线、边线数据等图片参数，通过在对应位置上的良品数据与检测样品数据对比相似度，判决较快，准确率较高；程控分段照明灯光切换与拍照同步，避免使顶针作机械动作，从而减少损坏待检测顶针，用三个摄像头按照120度角分布拍照，能做到无死角全覆盖，能够达到较好的识别效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本实用新型顶针表面缺陷视频检测分选装置的立体图；

图2为本实用新型顶针表面缺陷视频检测分选装置的主视图；

图3为本实用新型顶针表面缺陷视频检测分选装置的右视图；

图4为本实用新型顶针表面缺陷视频检测分选装置的俯视图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1所示，一种顶针表面缺陷视频检测分选装置100，包括机架1、顶针输送机构2、废针吸取输送机构3、分段程控环形灯4、程序自动控制器(未图示)、工控机(未图示)、导轨固定支架5、导轨6以及激光定位开关7。当然的，所述顶针表面缺陷视频检测分选装置100还包括一些其它常规零配件，在此不一一详细列举，但这并不影响本实用新型的技术方案的清楚完整，任何人可以根据实际需要而选择现有的零配件组装在所述顶针表面缺陷视频检测分选装置100。

再结合图2所示，所述顶针输送机构2固设于所述机架1上，用于输送顶针，所述顶针输送机构2具体包括第一步进电机21、第一丝杆22、轴承座23、输送导块24以及顶针承载台25。所述顶针承载台25设有顶针检测点。所述第一步进电机21设置于所述第一丝杆22的一端，所述第一丝杆22通过所述轴承座25固设于所述机架1上，所述输送导块24与所述第一丝杆22活动连接并与沿所述第一丝杆22移动，所述顶针承载台25固设于所述输送导块24。

所述顶针承载台25选择弱磁性磁条，每间隔3毫米刻设一条V型槽251，所述V型槽251宽度等于顶针直径，长度等于10毫米。顶针8在本实用新型的具体实施方式中，长度为17mm+0.02mm。所述顶针8在装入所述顶针承载台25之前，需要进行清洗，去除灰、油等。

结合图3和4所示，所述废针吸取输送机构3设置于所述顶针输送机构2上方，所述废针吸取输送机构3包括电磁吸取头31、第二步进电机32、第二丝杆33以及废针回收盒34，所述第二步进电机32通过滑块10连接竖直设置的所述导轨6，所述电磁吸取头31设置于所述第二丝杆33的一端，所述第二丝杆33的另一端与所述第二步进电机32连接，所述废针回收盒34固设于所述机架1且位于所述第二丝杆33的下方。所述第二步进电机32受所述程序自动控制器的控制而转动，驱动所述第二丝杆33旋转，从而带动所述电磁吸取头31移动到待测的顶针8所处的所述顶针检测点。所述废针吸取输送机构3通电后，所述电磁吸取头31利用磁力吸取顶针8，然后移动到所述废针回收盒34所在位置，再断电释放顶针8，将之放入所述废针回收盒34内。

所述电磁吸取头31可选择软磁体铁芯，尖端宽度与顶针直径相同，然后在软磁体铁芯上包裹设置2毫米硅胶软套，这样设计，可以使通电的电磁吸取头31能够顺利吸取需要取走的废针，断电的所述电磁吸取头31也能够由于顶针8自重的重力而下落，落入到所述废针回收盒34中。

所述分段程控环形灯4通过程控环形灯紧固螺栓41固设于所述机架1中间位置并位于所述顶针输送机构2一侧旁，所述分段程控环形灯4、所述程序自动控制器以及所述工控机均可采用现有市面上在售的，本实用新型不作任何改进，且所述程序自动控制器和所述工控机可根据需要安装于所述顶针表面缺陷视频检测分选装置100的任何适合的位置，本实用新型不作具体限定。

所述程序自动控制器分别与所述顶针输送机构2、所述废针吸取输送机构3以及所述分段程控环形灯4连接。

所述顶针表面缺陷视频检测分选装置100还包括环绕所述顶针承载台25设置的摄像机构9，所述摄像机构9包括三个同处于第一平面并呈120°夹角设置的摄像头91，具体的，所述摄像头91可选择500万像素以上的CMOS彩色高速工业摄像头或黑白高速工业摄像头，配以变焦镜头，放大倍数最大为350倍。三个所述摄像头91的光轴的延长线相交于所述顶针检测点，且三个所述摄像头91的焦距调节成相同数值，这样，三个所述摄像头91镜头与所述的顶针8的距离调节成相同距离并且能够在所述摄像头91中清晰成像。

所述工控机分别连接所述摄像头91和所述程序自动控制器，当所述顶针8位于所述顶针检测点时，所述顶针8的中轴线与所述第一平面垂直设置且所述顶针8的尖端锥形部分对准所述第一平面，所述分段程控环形灯4设置于与所述第一平面相互平行的第二平面，且所述分段程控环形灯4的中心在待测顶针8所在的轴线上。所述第一平面与所述第二平面之间的间距等于所述顶针的尖端锥形部分长度的1.5倍，所述分段程控环形灯4的中轴线与位于所述顶针检测点的所述顶针8的中轴线共线设置。

所述导轨固定支架5固设于所述机架1一侧，所述导轨6的数量为三根，且三根所述导轨6通过导轨固定四通接头11固设于所述导轨固定支架5，三根所述导轨6中的一根呈直线型并竖直设置，另外两根所述导轨6呈弧形且分设于竖直设置的所述导轨6的两侧。通过三根所述导轨6，可以使得三个所述摄像头91呈120°夹角设置，所述导轨固定四通接头11，其中三个分支分别用于固定互相成120度角的三个摄像头91的导轨6，第四个分支为上述三个分支中其中一个的反向延伸，连接地平面的基座，具体的，所述导轨固定四通结构11选择强度高的金属材质制作。

所述摄像机构9还包括摄像头固定支架92，所述摄像头91固定于所述摄像头固定支架92的一端，所述摄像头固定支架92的另外一端通过滑块10活动连接所述导轨6，所述滑块10通过导轨固定三通接头93与所述导轨6滑动连接，并且通过摄像头支架紧固螺栓94将所述滑块10固定于所述导轨6，具体的，所述导轨固定三通接头93、所述导轨固定支架5以及所述导轨6均选择金属材料制成，例如镀锌钢管。

所述激光定位开关7设置在所述分段程控环形灯4上，所述激光定位开关7与所述程序自动控制器连接，具体的，所述激光定位开关7可选择安装直径M12的激光对射开关，检测距离为0-20米。所述顶针输送机构2可以在所述摄像头91所在的平面内左右运动，使每一根顶针8依次通过三个所述摄像头91的中心轴延长线的相交点，所述的激光定位开关7位于三个摄像头91所在的平面,能够检测到所述的顶针8进入摄像头91的中心轴延长线的相交点与否的状态，当进入相交点时，程序自动控制器控制顶针输送机构2的所述第一步进电机21停止转动，使顶针8依次刚好停在三个所述摄像头91的中心轴延长线的相交点上，即所述顶针检测点。

本发明提供的所述顶针表面缺陷视频检测分选装置100的工作原理如下：

经过清洗的顶针8由人工放入顶针承载台25上的V形槽251内，程序自动控制器控制顶针输送机构2的第一步进电机21转动，带动顶针8运动进入三个摄像头91的中心轴延长线的相交点，即顶针检测点。激光定位开关7检测到顶针8运动进入顶针检测点，程序自动控制器使顶针输送机构2的第一步进电机21停止转动，程序自动控制器控制分段程控环形灯4依次点亮一段灯，同时连接视频采集摄像头91和连接程序自动控制器的工控机按照设定好的曝光参数，从三个摄像头91各采集一张照片存入内存，然后再点亮下一段灯同时再采集三张照片存入内存，直到分段程控环形灯4的灯点亮一轮次，工控机进入判决是否良品、次品处理过程，如果判决结果是良品则响铃“叮”提示，程序自动控制器控制顶针输送机构2的第一步进电机21转动传送下一根待检测的顶针8进入顶针检测点；如果判决结果是次品则响铃“叮叮”，程序自动控制器控制控制废针吸取输送机构3的第二步进电机32转动，使电磁吸取头31移动到待测顶针8所在的位置，并且可以通电吸取待测顶针8，然后移动到废针回收盒34所在的位置，再断电释放顶针8。然后程序自动控制器控制顶针输送机构2的第一步进电机21转动传送下一根待检测的顶针8进入顶针检测点，如此重复，直到顶针承载台25上的所有顶针8自动检测完成，响铃“叮叮叮”提示换针检测，再由人工连同顶针承载台25一起取走检测好的顶针8，然后放入摆好待检测顶针的顶针承载台25，开始下一批的检测。

本实用新型的有益效果如下：在环境光线黑暗的背景下，以分段程控环形灯进行分段照明，在被测顶针局部反射曲面上反射光进入摄像头拍照，通过预设的曝光参数、二值化阈值参数比较容易得到该反射面的中心线、边线数据等图片参数，通过在对应位置上的良品数据与检测样品数据对比相似度，判决较快，准确率较高；程控分段照明灯光切换与拍照同步，避免使顶针作机械动作，从而减少损坏待检测顶针，用三个摄像头按照120度角分布拍照，能做到无死角全覆盖，能够达到较好的识别效果。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种顶针表面缺陷视频检测分选装置，其特征在于，包括机架、固设于所述机架上的顶针输送机构、设置于所述顶针输送机构上方的废针吸取输送机构、固设于所述机架中间位置并位于所述顶针输送机构一侧旁的分段程控环形灯、程序自动控制器以及工控机，所述程序自动控制器分别与所述顶针输送机构、所述废针吸取输送机构以及所述分段程控环形灯连接，所述顶针输送机构包括用于承载顶针的顶针承载台，所述顶针承载台设有顶针检测点，所述顶针表面缺陷视频检测分选装置还包括环绕所述顶针承载台设置的摄像机构，所述摄像机构包括三个同处于第一平面并呈120°夹角设置的摄像头，三个所述摄像头的光轴的延长线相交于所述顶针检测点，所述工控机分别连接所述摄像头和所述程序自动控制器，当所述顶针位于所述顶针检测点时，所述顶针的中轴线与所述第一平面垂直设置且所述顶针的尖端锥形部分对准所述第一平面，所述分段程控环形灯设置于与所述第一平面相互平行的第二平面，所述分段程控环形灯的中轴线与位于所述顶针检测点的所述顶针的中轴线共线设置。

2.如权利要求1所述的顶针表面缺陷视频检测分选装置，其特征在于，所述顶针输送机构还包括第一步进电机、第一丝杆、轴承座以及输送导块，所述第一步进电机设置于所述第一丝杆的一端，所述第一丝杆通过所述轴承座固设于所述机架上，所述输送导块与所述第一丝杆活动连接并与沿所述第一丝杆移动，所述顶针承载台固设于所述输送导块。

3.如权利要求1所述的顶针表面缺陷视频检测分选装置，其特征在于，还包括固设于所述机架一侧的导轨固定支架和固设于所述导轨固定支架的三根导轨，三根所述导轨中的一根呈直线型并竖直设置，另外两根所述导轨呈弧形且分设于竖直设置的所述导轨的两侧。

4.如权利要求3所述的顶针表面缺陷视频检测分选装置，其特征在于，所述摄像机构还包括摄像头固定支架，所述摄像头固定于所述摄像头固定支架的一端，所述摄像头固定支架的另外一端通过滑块活动连接所述导轨。

5.如权利要求4所述的顶针表面缺陷视频检测分选装置，其特征在于，所述废针吸取输送机构包括电磁吸取头、第二步进电机、第二丝杆以及废针回收盒，所述第二步进电机通过滑块连接竖直设置的所述导轨，所述电磁吸取头设置于所述第二丝杆的一端，所述第二丝杆的另一端与所述第二步进电机连接，所述废针回收盒固设于所述机架且位于所述第二丝杆的下方。

6.如权利要求1所述的顶针表面缺陷视频检测分选装置，其特征在于，所述第一平面与所述第二平面之间的间距等于所述顶针的尖端锥形部分长度的1.5倍。

7.如权利要求1所述的顶针表面缺陷视频检测分选装置，其特征在于，还包括设置在所述分段程控环形灯上的激光定位开关，所述激光定位开关与所述程序自动控制器连接。