一种发动机缸盖表面缺陷机器视觉自动检测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备，属于机器视觉检测设备领域。主要包括机架、抓取装置、传送单元、视觉成像单元和电气控制单元等。抓取装置置于前端，用于把发动机缸盖从运输导轨上抓取到传送装置平台上；传动平台置于整机机架上，实现缸盖匀速、平稳传送；视觉成像装置置于光学支架上，用于扫描缸盖图像；定位传感器位于整机两侧，用于检测缸盖行程时的位置；设备的控制部分与工控机连接，所有控制命令均有工控机发出。本发明专利技术应用于发动机缸盖表面的砂眼、气孔、粘砂、结疤、凹凸等缺陷识别与分拣，实现缸盖表面缺陷自动化检测，保障产品质量的稳定可靠。

Machine vision automatic detection equipment for engine cylinder head surface defect

The invention discloses an automatic detection device for engine cylinder head surface defects based on machine vision, which belongs to the field of machine vision detection equipment. The utility model mainly comprises a frame, a grab device, a transmission unit, a visual imaging unit and an electric control unit. Capture device is arranged at the front end, for the engine cylinder head from the transport rail to grab the transmission device on the platform; the transmission platform in the frame, cylinder head to achieve uniform, stable transmission; visual imaging optical device is arranged on the bracket, the cylinder head for scanning image; positioning sensor is located in the both sides, for the detection of cylinder stroke position control part; and the IPC devices to connect, send all the control commands are ipc. The invention is applied to the surface of the engine cylinder hole, sand hole, sticky sand, scarring, bump defects recognition and sorting, realize the cylinder head surface defect automatic detection, ensure product quality is stable and reliable.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器视觉检测领域，尤其涉及一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备。
技术介绍
随着社会经济快速发展和人民生活水平不断提高，我国汽车国产化进程不断加快，汽车消费需求旺盛，汽车保有量保持快速增长趋势，促使中国成为全球汽车产销第一大国。发动机缸盖铸件是汽车发动机的核心零件，发动机缸体缸盖作为汽车发动机的核心零件，也是汽车铸件中最复杂的批量生产铸件之一，发动机的核心技术大都集中体现在缸体缸盖上。发动机缸体缸盖的铸件是发动机生产中难度最大，而且最重要的一环，其质量队发动机的功率、油耗等性能起到决定性的作用。可以说，缸体缸盖的铸造技术体现了发动机的制造能力，汽车缸体缸盖铸件铸造成套装备及其制造水平是影响发动机性能的重要因素之一。传统的检测方法是采用人工的目视检测，这种检测方法不仅费时、效率低下，而且与检验员自身的技术水平、肉眼的分辨能力、经验和疲劳等主观因素有很大的关系，从而使检测结果缺乏准确性和规范化，成为制约生产效率和质量的一个瓶颈因素。现代化的生产环境，视觉检测已成为不可缺少的环节。机器视觉技术的迅速发展，使其在一定程度上可以取代人工视觉完成一些工作，特别在高速、大批量、连续自动化生产中的质量检查、对象辨识和尺寸测量等人工难以完成的任务中，机器视觉检测技术与传统的人工目视检测相比，具有快速、可靠和准确的优点。当前的检测方法是采用人工的目视检测，这种检测方法不仅费时、效率低下，而且与检验员自身的技术水平、肉眼的分辨能力、经验和疲劳等主观因素有很大的关系，从而使检测结果缺乏准确性和规范化，成为制约生产效率和质量的一个瓶颈因素。铸件表面缺陷自动检测系统具有自动控制光源、在线定位、多角度提取图像、传送带与采集系统同步控制功能；利用开发的专用图像软件实现缺陷的自动采集、分析、识别；驱动分离机构实现合格产品和次品的自动分离。
技术实现思路
针对上述技术的不足，本专利技术提供一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备。其目的是利用光学成像、人工智能、图像处理、模式识别等技术，通过对发动机缸盖图像的采集、处理、识别，实现发动机缸盖表面孔洞、裂痕缺陷的准确、快速识别。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是:一种基于机器视觉的铝型材表面缺陷检测方法,包括以下步骤：一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备，其特征在于：设备包括所述的发动机缸盖抓取机构、传送机构、成像机构、分拣与警示系统、图像处理系统及控制系统；所述的抓取机构动力由伺服电机、齿轮及链条提供，抓取机械手可在X轴与Y轴上移动；所述的缸盖抓取机构应用定位传感器确定生产线上的发动机缸盖位置，抓取机械手抓取所在位置的发动机缸盖，通过X轴移动到传送平台上方，使缸盖置于传送平台上；缸盖位置由所述的定位传感器确定，反馈到控制系统，控制系统控制伺服电机的，确定抓取机械手的移动速度、抓取时间和抓取位置；所述的伺服电机、定位传感器、编码器置于机架上，与电气控制单元连接，电气控制单元与工控机连接。所述的传动机构包含传动平台、传送导辊、伺服电机和编码器，所述的伺服电机应用链条与传动导辊连接，伺服电机控制传动导辊的转速，从而控制传动平台的移动速度，所述的伺服电机与编码器连接，编码器通过电气控制系统连接到工控机，伺服电机转动快慢，通过编码器发出高低电平的速度触发智能相机采集缸盖图像。所述的成像机构包括智能相机、镜头、遮光罩、LED照明光源、光源调节器与光学支架；所述的智能相机与镜头连接，智能相机连接到图像采集卡，图像采集卡置于工控机主板插槽上；所述的光源调节器调节LED照明光源亮度，智能相机利用LED光源提供的亮度给缸盖拍照；所述的遮光罩罩在成像机构上面，保障成像系统不受外来因素的干扰；所述的LED照明光源置放在光学支架中，光学支架固定在架构上；所述的编码器发出高电平信号，触发智能相机采集缸盖图像。所述的分拣与警示系统包括分拣机、缺陷警示灯、伺服电机和定位传感器，所述的分拣机和警示灯与控制系统连接，当图像处理系统识别发动机缸盖为次品，发送触发信号给控制系统，控制系统接收到触发信号，继电器闭合，警示灯亮；所述的定位传感器测量到缸盖的运动位置，反馈给控制系统，控制系统触发分拣机工作，把缸盖剔除缸盖生产线，缸盖进入废品区。所述的图像处理系统包括工控机、图像采集卡和图像处理软件，所述的工控机从图像采集卡中获取发动机缸盖图像，图像处理软件处理获取的图像，识别出合格与次品，并把处理信息分级发送给控制系统由各级执行机构执行。所述的控制系统用于各级执行机构与工控机的连接，并由工控机下达各级执行命令，控制系统分发给个执行机构执行。本专利技术专利的优点及有益效果分别是：1.目前，基于机器视觉技术的发动机缸盖缺陷检测方式在国内还没有应用。机器视觉自动化检测可以更直观、更准确检测发动机缸盖表面缺陷，避免了人工检测过程中的一些主观因素的干扰，同时检测设备可以检测不同型号的发动机缸盖，保障检测的准确、可靠、高速。2.本专利技术的光学支架的位置和高度可调，根据发动机缸盖型号调节智能相机和LED照明光源的位置，以适应不同型号的发动机缸盖检测。3.本专利技术操作简单方便、易于安装，而且成本较低，已用于发动机缸盖生产线。附图说明图1位本专利技术的结构原理图。图2为本专利技术的结构示意图。图3为本专利技术的成像系统结构示意图。图4为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明：如图1所示整套设备包括工控机（图像采集与处理系统）、成像系统、控制系统与整机机构，图像采集与处理系统与成像系统连接，成像系统固定在整机机构并在被测物发动机缸盖之上，整机上的伺服电机、定位传感器、编码器、分拣机构控制单元与控制系统连接，控制系统与工控机连接；通过工控机收发指令，控制各级执行机构。如图2所示为设备各组成部分在整机机构的结构示意图，包括缸盖抓取机械手（3）、传动及支撑支架（4）、传送平台（2）、定位传感器（5）、光学支架（8）、成像装置（1）、伺服电机（9）、传送导辊（7）、整机机架（6）、电气控制单元（13）、警示装置（11）及分拣装置（12）；抓取装置在整机机构前端，并由两根支撑支架支撑，抓取装置的X轴使用齿轮齿条联动，抓取机械手可在X轴上移动，下端应用齿轮、链条和伺服电机连接，伺服电机提供驱动动力；传动平台放在机架前部，下部使用丝杠连接，伺服电机提供驱动动力，伺服电机连接的编码器提供伺服电机转速信号。所述的成像部分包括智能相机（15）、镜头、光学支架、LED照明光源（14）和图像采集卡，智能相机和LED照明光源用螺丝夹紧在光学支架上，光学支架置于整机机架中，智能相机的固定位置可根据拍摄视场调整高低、LED照明光源的位置可根据拍摄的角度与光亮度调节。如图3所示为成像系统结构示意图，包括智能相机（15）、LED照明光源（14），其中LED照明光源（14）置于智能相机（15）的后下方，LED照明光源（14）亮度可随被测缸盖的型号调节亮度。所示的电气控制部分包括为连接工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备，其特征在于：包括缸盖抓取机械手（3）、传动及支撑支架（4）、传送平台（2）、定位传感器（5）、光学支架（8）、成像装置（1）、伺服电机（9）、传送导辊（7）、整机机架（6）、电气控制单元（13）、警示装置（11）及分拣装置（12），传动平台（2）前端缸盖抓取装置（3），整机机架（6）上由缸盖传送平台（2），下方装有带有编码器的伺服电机（9），所述的光学支架（8）置于整机机架（6）上，成像装置（1）置于光学支架（6）中，所述的定位传感器（5）位于整机（6）两侧，所述警示装置（11）位于整机（6）右侧，所述电气控制单元（13）与伺服电机、定位传感器（5）连接，所述电气控制单元（13）与工控机连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备，其特征在于：包括缸盖抓取机械手（3）、传动及支撑支架（4）、传送平台（2）、定位传感器（5）、光学支架（8）、成像装置（1）、伺服电机（9）、传送导辊（7）、整机机架（6）、电气控制单元（13）、警示装置（11）及分拣装置（12），传动平台（2）前端缸盖抓取装置（3），整机机架（6）上由缸盖传送平台（2），下方装有带有编码器的伺服电机（9），所述的光学支架（8）置于整机机架（6）上，成像装置（1）置于光学支架（6）中，所述的定位传感器（5）位于整机（6）两侧，所述警示装置（11）位于整机（6）右侧，所述电气控制单元（13）与伺服电机、定位传感器（5）连接，所述电气控制单元（13）与工控机连接。
2.按权利要求书1所述的一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备，其特征在于：所述的抓取机械手（3）由传动及支持支架（4）、伺服电机、X轴、Y轴等组成，抓取机械手可在X轴和Y轴上移动，通过定位装置确定缸盖位置，抓取机械手抓取缸盖后放入传送平台。
3.按权利要求书1或2所述的一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备，其特征在于：抓取到的发动机缸盖放在传送平台（2）上，传送平台通过整机机架（6）下面的伺服电机（9）带动丝杠，实现缸盖均匀平稳的传送，供成像装置（1）采集图像。
4.按权利要求书1或3所述的一种基于机器视觉的发动机缸盖表面缺陷自动检测设备，其特征在于：成像装置包括LED照明光源（14）、智能相机（15）、镜头及采集卡，所述的LED照明光源（14）、智能相机（15）置于光学支架（8）之上，整体固定在整机机架（6）上面，所述的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：张飞，单忠德，任永新，李希文，张静，聂军刚，
申请(专利权)人：机械科学研究总院先进制造技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11