基于机器视觉的轮毂外观自动分拣装置、分拣方法和分拣系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于机器视觉的轮毂外观自动分拣装置，包括检测主体，所述检测主体包括：定位组件，用于通过夹紧装置固定轮毂且带动轮毂进行Z轴运动和旋转运动；至少三组的光源相机组件分别对应设置在固定后轮毂的上方、下方以及侧边；检测框架，通过连接装置固定定位组件和各组光源相机组件，各光源相机组件通过网络接口与上位机连接。该装置实现轮毂的型号识别、固定定心、以及自动外观检测功能，具有检测效率高、准确率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轮毂外观检测技术，具体涉及一种基于机器视觉的轮毂外观自动分拣装置、分拣方法和分拣系统。
技术介绍
轮毂制造过程中，确保行驶的安全性为首要考虑的技术问题。对于轻合金轮毂质量检测，轮毂迥异的横断面铸造结构及复杂的几何形状，一般都是用X-射线实时检，对显示在监控屏幕上的X光轮毂图像，现有技术是通过人眼进行缺陷的识别，同时进行轮毂质量合格与否的判断，存在效率低、准确性差的缺点。另一方面，图像理解技术应用于铸造产品的内部缺陷识别技术中，由于变化多样的铸件结构成为目标识别过程中复杂多变的图像背景，而从复杂图像背景中快速准确的提取目标的轮廓特征一直是图像处理
的难题，导致图像理解技术没有在轮毂检测中广泛应用。针对上述情况，该领域逐渐对基于图像理解的轮毂缺陷自动检测方法进行改进。具体为利用PLC控制系统精确控制轮毂的移动、转动以及X光管的移动，PLV控制系统的参数由PC机中的轮毂铸造缺陷软件设定。X光拍摄轮毂的各个位置的图像，所述位置由PC机中的轮毂铸造缺陷软件设定，轮毂铸造缺陷检测软件通过检测算法自动识别轮毂中的铸造缺陷，大大提高轮毂检测的自动化程度和检测标准的客观性。如专利申请文件200610132358.5公开的一种基于图像理解的轮毂铸造缺陷自动检测方法及装置。然而，在现有图像轮毂缺陷检测系统中，不能通过计算机自动判断轮毂拍摄部位，轮毂拍摄面不全，拍摄花费时间长，且光源设置不合理导致外部光源对成像造成干扰，影响成像；并且在检测时只能由操作人员根据实际图像进行主观视觉判断，手动调节轮毂拍摄部位，以使人眼可以清晰检测轮毂关键部位是否存在缺陷，其整个操作过程时间长，效率低，且准确率低；再者，现有图像轮毂缺陷检测系统中，无法适应不同型号，不同大小的轮毂及不同轮廓的图形。因此，如何提高轮毂外观缺陷自动检测分拣的技术仍是本领域急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，设计一种基于机器视觉的轮毂外观自动分拣装置，该装置实现轮毂的型号识别、固定定心、以及自动外观检测功能，具有检测效率高、准确率高的优点。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是一种基于机器视觉的轮毂外观自动分拣装置，包括检测主体，所述检测主体包括：定位组件，用于通过夹紧装置固定轮毂且带动轮毂进行Z轴运动和旋转运动；至少三组的光源相机组件分别对应设置在固定后轮毂的上方、下方以及侧边；检测框架，通过连接装置固定定位组件和各组光源相机组件，各光源相机组件通过网络接口与上位机连接。具体的优选方案中，所述光源相机组件包括一相机件、设置在相机件侧边的至少一个光源件以及连接相机件和光源件、相机件和检测框架的光源相机支架；所述光源件能够从各自的指定位置沿指定方向发射平面光束到轮毂表面的同一部分上，形成照射区域；所述相机件在给定位置能用于检测轮毂表面上照射区域的反射光束，并产生图像信号。本专利技术所述的定位组件包括沿Z轴分布的上定位组件和下定位组件，所述定位组件包括一端与检测框架连接且通过升降机构可进行升降滑动的连接支架，以及设于连接支架另一端用于夹紧轮毂的夹爪机构；所述夹爪机构用于支撑轮毂中心，并带动轮毂相对于连接支架旋转，以实现自动旋转调整检测角度。进一步的技术方案中，所述检测框架由顶板和支撑顶板的边框架构成，所述顶板为罩型结构，所述顶板上设有若干个观察窗，所述检测框架上设有出气口朝向定芯后轮毂位置的吹气除尘机构。进一步的优选方案为，本专利技术分拣装置还包括设于检测框架内部下方的检测段输送装置，所述检测段输送装置包括输送框架、设于输送框架上方两内侧的滚轮机构、连接所述滚轮机构的电动机以及分布于输送框架上方两外侧的光电传感器，对应所述定位组件的输送框架位置上设有用于下方的定位组件(11)进行发射光源和拍摄的检测窗，所述轮毂下方设有粗定位组件，所述粗定位组件通过夹爪机构对轮毂周边进行夹紧和松开的操作。在一个具体优选方案中，所述检测段输送装置前端设有上料输送装置，后端设有下料输送装置，所述上料输送装置和下料输送装置均包括运输框架、设于运输框架上方两内侧的滚轮以及连接所述滚轮的电动机。本专利技术另一方面还提供了一种基于机器视觉的轮毂外观自动分拣方法，是使用上述的基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其在所述轮毂进行检测时，由定位组件的气动夹爪内撑固定且沿Z轴移动至检测照射区域，触发光源相机组件进行拍摄轮毂一部分，随后根据检测轨迹旋转轮毂调节角度进行拍摄，直至获取轮毂的所有面的图像。其中优选的方案，在所述轮毂进行检测前，所述光源相机组件通过伸缩机构进行光源件和相机件的位置调节，以适应不同外径大小的轮毂。其中优选的方案，在所述轮毂进行检测前，所述轮毂通过上料输送装置输送至检测段输送装置，传感器检测到轮毂到位后，粗定位装置的夹爪对轮毂周边进行夹紧，并通过直线往复机构将轮毂中心对准定位组件的气动夹爪，待气动夹爪內撑固定后，粗定位装置的夹爪机构松开轮毂。其中优选的方案，在所述轮毂进行检测时，上位机系统接收拍摄的图像，并根据视觉检测算法评估当前轮毂的质量，视觉检测算法具体为根据识别的轮毂型号调用相应的标准参数，根据标准参数与当前轮毂进行图像匹配，输出检测结果。其中优选的方案，在所述轮毂评估质量后，如果判断为不合格需要重新进产线加工，则轮毂自动分离到不合格制品的装箱机构；如果判断为合格，轮毂自动往后级打包机构流水线传递；如果判断为不合格需要人工手工修补，则轮毂自动分离到手工修补工位。本专利技术再一方面还提供了一种基于机器视觉的轮毂外观分拣系统，所述系统包括：轮毂输送模块，用于实现轮毂的自动输送；轮毂定位模块，用于分步通过粗定位和內撑定位的操作实现轮毂的定位；轮毂识别模块，用于利用光源相机组件实现对轮毂的型号及缺陷类别识别功能；自动外观检测模块，用于通过定位组件的升降机构对轮毂位置调整来适应相机件距离进行自动检测；主控模块，用于控制设备的机电运转，开关信号的输出控制以及接近传感器、光电传感器信号的采集。进一步的方案中，所述系统还包括设备运行状态报警模块，用于实现轮毂外观检测系统中的分级报警功能，该模块通过颜色不同的灯表示设备正常运行，异常或等待、不需急停以及异常报警、需急停三种状况。本专利技术的优点和有益效果在于：1)本专利技术轮毂的定位功能可将轮毂从上料输送线流转到本工位中间位置，完成对轮毂的(用内撑方式)定心，定位结构稳定、可靠，可自动识别不同型号轮毂，自适应不同型号轮毂外观检测；轮毂完全定位后自动触发检测系统，实现自动控制Z轴运行，自动运行检测轨迹。该装置还能自动识别轮毂高度调整主轴适应相机高度。2)本专利技术的轮毂初定位装置在输送线上的功能是使轮毂的中心定位在固定的位置，该装置通过4个夹爪的对称运动实现对轮毂的定心，对称运动通过齿轮齿条的对称结构保证。3)自动调取轮毂的检测轨迹并进行自动外观检测，本专利技术装置图像识别装置主要利用工业相机和光源实现轮型号类别的识别，使轮毂外观检测设备能够根据识别的轮毂型号调用相应的参数对轮毂外观缺陷的检测；检测过程中为轮毂外观检测自动检测提供标准，可快速检测轮毂缺陷类别判定产品合格率；而Z方向采用直线导轨则保证检测精度。4)本专利技术分拣装置设有轮毂的上、下料输送功能，提供不同型号轮毂的输送功能，输送线的宽度要兼容14-18英寸轮毂，输送线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其特征在于，包括检测主体(1)，所述检测主体(1)包括：定位组件(10、11)，用于通过夹紧装置固定轮毂(12)且带动轮毂(12)进行Z轴运动和旋转运动；至少三组的光源相机组件(20)，分别对应设置在固定后轮毂(12)的上方、下方以及侧边；检测框架(30)，通过连接装置固定定位组件(10、11)和各组光源相机组件(20)，各光源相机组件(2)通过网络接口与上位机连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其特征在于，包括检测主体(1)，所述检测主体(1)包括：定位组件(10、11)，用于通过夹紧装置固定轮毂(12)且带动轮毂(12)进行Z轴运动和旋转运动；至少三组的光源相机组件(20)，分别对应设置在固定后轮毂(12)的上方、下方以及侧边；检测框架(30)，通过连接装置固定定位组件(10、11)和各组光源相机组件(20)，各光源相机组件(2)通过网络接口与上位机连接。2.如权利要求1所述的基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其特征在于，所述光源相机组件(20)包括一相机件(21)、设置在相机件(21)侧边的至少一个光源件(22)以及光源相机支架(23)；所述光源件(22)能够从各自的指定位置沿指定方向发射平面光束到轮毂(12)表面的同一部分上，形成照射区域；所述相机件(21)在给定位置能用于检测轮毂(12)表面上照射区域的反射光束，并产生图像信号；所述光源相机支架(23)包括连接所述相机件(21)和检测框架(30)的主支架(230)，以及连接所述相机件(21)和各光源件(22)的次支架(231)，所述主支架(230)通过内部设有的伸缩机构(24)进行调节相机件(21)、光源件(22)与轮毂(12)的间距。3.如权利要求1所述的基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其特征在于，所述定位组件(10、11)包括一端与检测框架(30)连接且通过升降机构(15)可进行升降滑动的连接支架(13)，以及设于连接支架(13)另一端用于夹紧轮毂(12)的夹爪机构(14)；所述夹爪机构(14)由气动夹爪(140)、气动卡盘(141)和旋转电机(142)组成，所述气动卡盘(141)前端连接所述气动夹爪(140)，后端与连接支架(13)固定连接，所述旋转电机(142)的输出轴连接所述气动卡盘(141)的中心轴。4.如权利要求1所述的基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其特征在于，所述检测框架(30)由顶板(31)和支撑顶板(31)的边框架(32)构成，所述顶板(31)为罩型结构，所述顶板(31)上设有若干个观察窗(33)，所述检测框架(30)上设有出气口朝向定芯后轮毂位置的吹气除尘机构。5.如权利要求1所述的基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其特征在于，所述分拣装置还包括设于检测框架(30)内部下方的检测段输送装置(40)，所述检测段输送装置(40)包括输送框架(41)、设于输送框架(41)上方两内侧的滚轮机构(42)、连接所述滚轮机构(42)的电动机(43)以及分布于输送框架(41)上方两外侧的光电传感器(44)，对应所述定位组件(10、11)的输送框架(41)位置设有用于下方的定位组件(11)进行发射光源和拍摄的检测窗，所述轮毂下方设有粗定位组件(45)，所述粗定位组件(45)通过夹爪机构对轮毂(12)周边进行夹紧和松开的操作；优选所述粗定位装置(45)设于滚轮机构(42)的下方，所述粗定位装置(45)包括安装底座(450)、设于安装底座(450)上的直线行走双杆(451)、设在直线行走双杆(451)两端且与直线行走双杆(451)垂直的两个夹爪连接杆(452)以及设在夹爪连接杆(452)上的四个夹爪(50)，四个所述夹爪(50)向上伸出高于滚轮机构(42)的上表面，所述夹爪(50)对应的滚轮机构(42)横向位置设有行走通道(60)；所述夹爪连接杆(452)通过直线往复机构可沿直线行走双杆(451)进行相向或反向运动，从而使夹爪(50)间距的减小或增大。6.如权利要求5所述的基于机器视觉的轮毂外观分拣装置，其特征在于，所述直线往复机构包括有做直线往复运动的液压执行元件(54)、与液压执行元件(54)移动端连接的齿轮齿条组件以及将齿轮齿条组件连接于安装底座上的滑行组件；所述齿轮齿条组件由分别与两个所述夹爪连接杆(452)连接且平行设置的第一齿条(51)和第二齿条(52)，以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树松，张冬冬，周凯，
申请(专利权)人：图灵视控北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11