本发明专利技术公开了一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置，属于视觉检测技术领域，本发明专利技术的机械爪盘能够对不同直径的环形工件进行夹持，并且能够通过旋转电机控制旋转，与两组视觉检测组件形成配合，通过位于环形焊缝内外两侧的CCD摄像头进行同步图像采集，能够快速准确的对环形焊缝的焊接质量进行评估。此外，本发明专利技术的PLC控制器搭载有忆阻器芯片，能够对检测结果进行处理、分析并学习优化，同时也可以对PLC控制器既定程序在使用过程中进行不断优化，实现人工智能检测，提高检测的准确率和检测效率。
Automatic visual inspection device of workpiece weld based on memristor neural network technology
【技术实现步骤摘要】
基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置
本专利技术属于视觉检测
，具体涉及一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置。
技术介绍
焊接作为金属制造行业重要的加工手段，广泛地应用于金属连接领域。焊接质量的好坏是决定产品质量高低的关键因素，受到焊接工作环境的影响，焊接件在完成焊接工作时，表面不可避免地产生各种缺陷，如咬边、表面凹坑等。因为焊缝质量不达标则会导致这个工件报废甚至引发安全事故，因此，焊接件的定期焊缝外观参数检测显得尤为重要。在传统的焊缝检验步骤中，通常是依靠检验人员通过肉眼进行观察分析，缺点是检验员容易疲劳导致检测疏忽，另外主观评测误差较大，很容易出现漏检，导致检测效率低且精度低的问题。现有技术中也有利用视觉检测方法对焊缝质量进行检测，从而代替人工检测，达到解放劳动力的目的，但是大多是适用于平板型工件的焊缝检测，使用该种检测方法在对具有环形焊缝的工件进行检测时，很难对其正反面进行检测，只能对其外侧表面的焊缝表观进行检测，或者需要分开对内外焊缝表面进行检测，导致检测效率低，并且大部分视觉检测装置仅仅采用固定的程序进行识别，不能够像通过学习优化，因此在检测焊缝参数定量的精度上还有待提升。
技术实现思路
针对以上存在的技术问题，本专利技术提供一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置，能够对环形焊缝进行快速准确的检测。本专利技术的技术方案为：一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置，包括视觉检测单元、夹持固定单元和控制单元，视觉检测单元包括设有纵向滑轨的立柱，纵向滑轨上安装有滑座一和滑座二，滑座一和滑座二上分别安装有小驱动电机，用于驱动滑座一和滑座二沿着纵向滑轨进行线性移动，滑座一和滑座二的前端分别通过臂杆一和臂杆二连接有视觉检测组件，用于对工件焊缝进行质量检测；夹持固定单元包括固定座，通过旋转轴承连接在固定座上方的活动座，以及用于驱动活动座进行圆周运动的驱动机构，活动座的相对外侧表面通过圆形轨道连接有用于夹持环形待测工件的机械爪盘一和机械爪盘二，活动座的内部设有用于驱动机械爪盘一和机械爪盘二进行旋转的旋转电机一和旋转电机二，从而带动环形环形待测工件在自转条件下接受视觉检测组件对环形焊缝的质量检测；控制单元包括设置在立柱一侧的控制台，控制台上安装有与小驱动电机、视觉检测组件、驱动机构、机械爪盘一、机械爪盘二、旋转电机一、旋转电机二电性连接的PLC控制器，PLC控制器内部搭载忆阻器芯片，与PLC控制器电性连接的显示器。进一步地，臂杆一和臂杆二为电动伸缩杆，并与PLC控制器电性连接，用于将视觉检测组件送达环形待测工件的内部，通过电动伸缩杆更加容易操控。进一步地，视觉检测组件包括安装在臂杆一前端的弧形板一，以及安装在臂杆二前端的弧形板二，沿着弧形板一的内凹面弧线安装CCD摄像头一和LED灯一，沿着弧形板二的外凸面弧线安装CCD摄像头二和LED灯二，用于对工件的焊缝内外表面同步进行视觉检测，CCD摄像头一和CCD摄像头二与显示器电性连接。在环形焊缝内外两侧同时采用CCD摄像头进行同步图像采集，并利用LED灯进行补光，能够快速准确的对环形焊缝的焊接质量进行评估。更进一步地，CCD摄像头一和LED灯一之间的弧形板一上设有超声探头，超声探头通过导线与PLC控制器电性连接，用于收发超声波信号并进行数据转化与处理，CCD摄像头二和LED灯二之间的弧形板二上设有与超声探头长度相等的限位杆，用于限定CCD摄像头二与焊缝的距离。增加超声探头作为环形焊缝内部组织状况探测，结合外部表面探测结果，能够对环形焊缝的整体质量做更加可靠的分析评估，大大提高检测准确率。进一步地，固定座下方设有固定轨道，固定座内设有大驱动电机，用于驱动固定座沿固定轨道移动，在固定轨道远离固定座的一端设有支撑机构，用于对环形待测工件进行撑托。固定座在固定轨道上能够通过大驱动电机直线往复驱动，便于装卸环形待测工件，同时也是为了与视觉检测单元形成良好的配合。更进一步地，支撑机构包括安装在固定轨道上的底座，安装在底座上的液压杆，以及设置在液压杆上端的弧形托板，弧形托板上设有压力传感器。支撑机构主要的目的是为了给环形待测工件的远端形成支撑，防止在其在夹持转动过程中发生松动，从而导致环形焊缝的偏移，造成检测结果失误。其中，由于不同直径的环形待测工件距离地面也有所差距，因次能够调节高度的液压杆则能解决这个问题，并且通过弧形托板与环形待测工件远端底部进行紧密贴合，形成良好的支撑，而在弧形托板上设置压力传感器则是为了对液压杆形成反馈调节，当压力传感器检测到设定压力则液压杆停止上升，防止过度升高导致环形待测工件远端受力不均形成倾斜，不利于视觉检测组件进行检测。进一步地，驱动机构包括固定在活动座底部的大齿轮圈，以及与大齿轮圈一侧啮合的小齿轮，以及设置在固定座一侧的步进电机，步进电机的传动轴与小齿轮的中心套轴相连，用于为小齿轮提供驱动力。通过步进电机驱动小齿轮转动，通过啮合传动带动大齿轮圈转动，从而使得活动座借助旋转轴承相对固定座进行转动，用于将机械爪盘一和机械爪盘二进行180度翻转调位。进一步地，机械爪盘一和机械爪盘二的结构相同，均包括盘体，通过支架固定在盘体外周上的三个液压推杆，液压推杆的前端设有弧形夹板，弧形夹板沿着设置在盘体上的轨道槽移动，用于夹持环形待测工件。常规的的三爪卡盘只适合夹取直径较小，重量较轻的工件，较大体型的工件则难以夹持，本专利技术三个弧形夹板增大了与环形待测工件的接触面积，增加了环形待测工件装夹后的稳定性，同时采用三个液压推杆从三个方向同步给力，装夹更加稳定。此外，轨道槽不仅能够为弧形夹板限定移动轨迹，还可以为弧形夹板提供支撑，用于分散应力。本专利技术的工作方法为：第一步，首先设定PLC控制器的编程程序，通过起吊机辅助将环形待测工件吊起并移动到靠近机械爪盘一的位置，将环形待测工件的一端限定在盘体中心位置，同步开启液压推杆将弧形夹板沿着设置在盘体上的轨道槽移动至完全加紧环形待测工件。第二步，开启步进电机，用于驱动小齿轮转动，再通过啮合传动带动大齿轮圈转动，从而使得活动座借助旋转轴承相对固定座进行转动，用于将机械爪盘一和机械爪盘二进行180度翻转调位。然后开启大驱动电机，用于驱动固定座沿着固定轨道向靠近立柱方向移动，至接近视觉检测组件前端位于支撑机构的上方，并开启液压杆向上移动至弧形托板与环形待测工件的另一端下方贴合，当压力传感器感受到既定压力后停止，为环形待测工件提供远端支撑。第三步，开启两个小驱动电机，分别控制其带动滑座一、滑座二沿着纵向滑轨移动并且间隔一定距离，调节使得臂杆一远端延伸线位于环形待测工件外部，臂杆二远端延伸线位于环形待测工件内部，由于臂杆一、臂杆二为电动伸缩杆，因此可以同步开启向前延伸，开启CCD摄像头一、LED灯一、CCD摄像头二、LED灯二，根据显示器的图像反馈将视觉检测组件分别送至环形焊缝的内外两侧。第四步，开启旋转电机一驱动机械爪盘一进行匀速圆周运动，通过CCD摄像头一和CCD摄本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置，其特征在于，包括视觉检测单元(1)、夹持固定单元(2)和控制单元(3)，/n所述视觉检测单元(1)包括设有纵向滑轨(12)的立柱(11)，所述纵向滑轨(12)上安装有滑座一(13)和滑座二(14)，所述滑座一(13)和滑座二(14)上分别安装有小驱动电机(18)，用于驱动滑座一(13)和滑座二(14)沿着纵向滑轨(12)进行线性移动，滑座一(13)和滑座二(14)的前端分别通过臂杆一(15)和臂杆二(16)连接有视觉检测组件(17)，用于对工件焊缝进行质量检测；/n所述夹持固定单元(2)包括固定座(21)，通过旋转轴承(22)连接在所述固定座(21)上方的活动座(23)，以及用于驱动所述活动座(23)进行圆周运动的驱动机构(24)，活动座(23)的相对外侧表面通过圆形轨道(25)连接有用于夹持环形待测工件(4)的机械爪盘一(26)和机械爪盘二(27)，活动座(23)的内部设有用于驱动所述机械爪盘一(26)和机械爪盘二(27)进行旋转的旋转电机一(28)和旋转电机二(29)，从而带动环形环形待测工件(4)在自转条件下接受所述视觉检测组件(17)对环形焊缝(41)的质量检测；/n所述控制单元(3)包括设置在所述立柱(11)一侧的控制台(31)，所述控制台(31)上安装有与所述小驱动电机(18)、视觉检测组件(17)、驱动机构(24)、机械爪盘一(26)、机械爪盘二(27)、旋转电机一(28)、旋转电机二(29)电性连接的PLC控制器(32)，所述PLC控制器(32)内部搭载忆阻器芯片，与PLC控制器(32)电性连接的显示器(33)。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置，其特征在于，包括视觉检测单元(1)、夹持固定单元(2)和控制单元(3)，
所述视觉检测单元(1)包括设有纵向滑轨(12)的立柱(11)，所述纵向滑轨(12)上安装有滑座一(13)和滑座二(14)，所述滑座一(13)和滑座二(14)上分别安装有小驱动电机(18)，用于驱动滑座一(13)和滑座二(14)沿着纵向滑轨(12)进行线性移动，滑座一(13)和滑座二(14)的前端分别通过臂杆一(15)和臂杆二(16)连接有视觉检测组件(17)，用于对工件焊缝进行质量检测；
所述夹持固定单元(2)包括固定座(21)，通过旋转轴承(22)连接在所述固定座(21)上方的活动座(23)，以及用于驱动所述活动座(23)进行圆周运动的驱动机构(24)，活动座(23)的相对外侧表面通过圆形轨道(25)连接有用于夹持环形待测工件(4)的机械爪盘一(26)和机械爪盘二(27)，活动座(23)的内部设有用于驱动所述机械爪盘一(26)和机械爪盘二(27)进行旋转的旋转电机一(28)和旋转电机二(29)，从而带动环形环形待测工件(4)在自转条件下接受所述视觉检测组件(17)对环形焊缝(41)的质量检测；
所述控制单元(3)包括设置在所述立柱(11)一侧的控制台(31)，所述控制台(31)上安装有与所述小驱动电机(18)、视觉检测组件(17)、驱动机构(24)、机械爪盘一(26)、机械爪盘二(27)、旋转电机一(28)、旋转电机二(29)电性连接的PLC控制器(32)，所述PLC控制器(32)内部搭载忆阻器芯片，与PLC控制器(32)电性连接的显示器(33)。
2.如权利要求1所述一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置，其特征在于，所述臂杆一(15)和臂杆二(16)为电动伸缩杆，并与所述PLC控制器(32)电性连接，用于将所述视觉检测组件(17)送达环形待测工件(4)的内部。
3.如权利要求1所述一种基于忆阻神经网络技术的工件焊缝自动化视觉检测装置，其特征在于，所述视觉检测组件(17)包括安装在所述臂杆一(15)前端的弧形板一(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玲忠，姚雨果，高靖波，赵庆营，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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