一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法技术

本发明专利技术涉及一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法，该方法包括首先采集图像信息进行在线动态检测，对检测结果进行多元数据融合与趋势分析并准确在线调整刀具的补偿值。较好地解决了目前的工件检测中存在的以下问题：首先采集图像信息进行在线动态检测，对检测结果进行多元数据融合与趋势分析并准确在线调整刀具的补偿值，适用于在线检测并易于在现有系统中集成。

An on-line measurement and automatic compensation method for workpiece size based on industrial camera

【技术实现步骤摘要】
一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法
本专利技术涉及视觉检测领域，具体涉及一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法。
技术介绍
随着当今科技的飞速发展，零部件对精度、可靠性和寿命的要求也越来越高，同时高精密传动部件及系统的可靠性在相当程度上直接影响着各种关键装备的功能和寿命。因此，能够对零部件进行高精度、自动化检测，并实现实时数据分析与决策成为当下迫切的需求。在工件检测领域中，工件尺寸检测的测量方案包含接触式和非接触式两种。其中，接触式测量方法主要是利用量具或者量仪的感受元件通过与被测表面进行直接接触从而获取测量信息；非接触式的尺寸测量主要有超声测量、机器视觉、激光三角、电涡流等方法，借助于光电、电磁等技术，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息，测量过程中可以有效避免对被测零件产生污染或表面磨损，同时满足在某些特定(如流体、高温、高压以及环境危险等)条件下的尺寸测量，整个测量过程快速、高效、省时省力，适于在线测量，测量的精度可以达到微米以上。上述两类工件尺寸测量方法，均存在以下一个或多个缺陷与不足：接触式测量：传统工业生产线上的工件多采用普通量具进行人工测量，检测结果受到专业素养、技术水平等主观因素的制约，检测效率低、检测一致性差。非接触式测量：对专业知识要求较高，并受到市场技术发展的制约。超声测量：超声波进入物体遇到缺陷时，一部分声波会产生反射，接收器可对反射波进行分析，就能异常精确地测出缺陷来，并且能显示内部缺陷的位置和大小，测定材料厚度等。对于不易检查、形状复杂的工件，要求被检查表面有一定的光洁度，并需有耦合剂填满探头和被检查表面之间的空隙，以保证充分的声耦合。对于有些粗晶粒的铸件和焊缝，因易产生杂乱反射波而较难应用。此外，超声检测还要求有一定经验的检验人员来进行操作和判断检测结果。激光测量：中间不能有障碍物，要有接收器。移动物体很难测定，因为光的回馈信号变化太大了。电涡流：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测，易于实现自动化，但不适用于形状复杂的零件，而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷，检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。机器视觉：高分辨率像素相机的成本也随之上升。然而，单纯依靠提高硬件配套来提高测量精度无疑在成本上也相应大大增加。传统的图像处理检测算法定位精度低、对噪声敏感，而且受到市场发展的制约，真正用于工程实施的技术少之又少。综上所述，需要提供一种能够实现在线动态检测、自动化程度高、加工效率高的基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能够实现在线动态检测、自动化程度高、加工效率高的基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿系统。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法，其该方法包括首先采集图像信息进行在线动态检测，对检测结果进行多元数据融合与趋势分析并准确在线调整刀具的补偿值。进一步地，在线检测方法包括首先通过工业相机采集图像信息，并进行图像算法分析处理获取图像处理结果与相应数据信息。进一步地，所述图像算法包括：(1)获取数据：利用工业相机将被测目标转换成图像信号，传送给图像处理系统进行数据处理，根据像素分布、亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。(2)灰度转换：将获取的图像信号首先对进行颜色空间转换，形成灰度图；(3)滤波去噪；(4)亚像素边缘提取：亚像素边缘提取适用于由多个像素点组成且满足一定分布特性的检测目标，其亚像素边缘点存在于图像中逐渐发生过度变化的区域，能够通过多项式拟合等分析、利用、识别，确定目标的准确位置；(5)霍夫变换：利用图像全局特征将边缘像素连接起来组成区域封闭边界，它将图像空间转换到参数空间，在参数空间对点进行描述，达到检测图像边缘的目的；(6)边界绘制与可视化展示。进一步地，在线补偿是在在线检测的基础之上，对零件的工艺信息进行标识。进一步地，在工件检测合格后，下线之前会为每个检测合格的零件打上二维码或NFC标签。进一步地，自动补偿方法包括OPC客户端从存放设计尺寸和实际检测尺寸的数据库取得尺寸数据，同时客户端会完成数据的比对，并通过OPC客户端经OPC服务器写入数控系统刀补变量所在的PLC地址中。进一步地，在线检测方法使用的在线检测系统包括电源、驱动器、伺服电机、电机控制卡、传感器、待测工件、工控机、打印机和远程终端。进一步地，其中工控机通过以太网连接远程终端，操作者可以通过远程终端控制工控机具体的工作；工控机通过串口连接打印机，打印机根据工控机的指令打印待测工件对应的标贴，以识别待测工件的ID。进一步地，其中工控机还通过总线连接电极控制卡的输入端，该电机控制卡的输出端连接驱动器；一个电源的正极连接到伺服电机，电源的负极连接到驱动器，驱动器连接伺服电机的驱动轴；电源、驱动器和伺服电机形成一闭路；驱动器接受电机控制卡以及工控机的指令控制伺服电机的转动。进一步地，伺服电机的转动能够带动位于待测工件检测位置的传感器进行从待命位置到检测位置的移动；传感器的信号输出端通过局域网连接到工控机，从而将测量数据传输给工控机；工控机进一步能够通过以太网将上述测量数据传送到远程终端。本专利技术提供的基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿系统，采用非接触式测量实现工件的在线动态检测、测量数据趋势分析、刀具补偿实时调整，整个过程自动完成，不用停机，也不用人工参与，能够提高加工的效率。本专利技术提出的基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿系统能够很好的解决这些问题，以下是其相关的有益效果总结：(1)该方法采用机器视觉测量实现工件的在线、动态检测，准确率高，速度快。(2)专利技术所提出的图像处理算法过程为灰度转换、滤波去噪、亚像素边缘提取、霍夫变换、边界绘制与可视化展示，能够在同等硬件条件下提高测量精度，易于在嵌入式设备上的移植和实现。(3)算法获取到工件尺寸后，对零件工艺信息进行标识，实现多种检测结果的数据融合。(4)OPC客户端从存放设计尺寸和实际检测尺寸的数据库取得尺寸数据，同时客户端会完成数据的比对，并通过OPC客户端经OPC服务器写入数控系统刀补变量所在的PLC地址中，实现实时分析零件尺寸的细微变化趋势，根据零件尺寸变化趋势准确在线调整刀具的补偿值。这种方式的整个过程均是自动完成，不用停机也不用人工参与，能够提高加工的效率。(5)在经过一定时间的数据积累之后，可以获取到某一特定系列刀具的磨损曲线和补偿策略，提高加工的稳定性以及生产的效率。综合来看，本专利技术较好地解决了目前的工件检测中存在的以下问题：首先采集图像信息进行在线动态检测，对检测结果进行多元数据融合与趋势分析并准确在线调整刀具的补偿值，适用于在线检测并易于在现有系统中集成。附图说明图1为本专利技术提供的工件在线检测设备结构图。图2为本专利技术提供的基于工业相机的工件在线尺寸检测算法框图。具体实施方式以下将对本专利技术的一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法作进一步的详细描述。下面将参照附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术而仍然实现本专利技术的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法，其特征在于：该方法包括首先采集图像信息进行在线动态检测，对检测结果进行多元数据融合与趋势分析并准确在线调整刀具的补偿值。

【技术特征摘要】
1.一种基于工业相机的工件尺寸在线检测与自动补偿方法，其特征在于：该方法包括首先采集图像信息进行在线动态检测，对检测结果进行多元数据融合与趋势分析并准确在线调整刀具的补偿值。2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：在线检测方法包括首先通过工业相机采集图像信息，并进行图像算法分析处理获取图像处理结果与相应数据信息。3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于：所述图像算法包括：(1)获取数据：利用工业相机将被测目标转换成图像信号，传送给图像处理系统进行数据处理，根据像素分布、亮度、颜色等信息，转变成数字化信号。(2)灰度转换：将获取的图像信号首先进行颜色空间转换，形成灰度图；(3)滤波去噪；(4)亚像素边缘提取：亚像素边缘提取适用于由多个像素点组成且满足一定分布特性的检测目标，其亚像素边缘点存在于图像中逐渐发生过度变化的区域，能够通过多项式拟合等分析、利用、识别，确定目标的准确位置；(5)霍夫变换：利用图像全局特征将边缘像素连接起来组成区域封闭边界，它将图像空间转换到参数空间，在参数空间对点进行描述，达到检测图像边缘的目的；(6)边界绘制与可视化展示。4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于：在线补偿是在在线检测的基础之上，对零件的工艺信息进行标识。5.根据权利要求4中所述的方法，其特征在于：在工件检测合格后，下线之前会为每个检测合格的零件打...

【专利技术属性】
技术研发人员：马旭旭，丁亮，张海滨，王飞，陈浣，刘瑞峰，
申请(专利权)人：哈工大机器人合肥国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34