基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术提出了基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统，包括：图像采集模块、图像转化模块、视觉分析模块和PLC；其中，图像采集模块包括工业相机，工业相机对火花塞进行图像采集，并将采集的图像传输给图像转化模块；图像转化模块将采集图像的灰度值转化为数字信号，并将数字信号传输给视觉分析模块；视觉分析模块对数字信号进行算法处理，并将处理结果输出至PLC；PLC对处理结果进行判断。本发明专利技术还提供了一种基于上述系统的测量方法。本发明专利技术实现了非接触式测量，检测速度检测精度误差小于0.0167mm，重复性测试误差小于0.002mm，实现了火花塞生产过程中间隙值的实时在线测量并完成对火花塞折弯电机运动的精确控制，有效提高了产品合格率，提升企业市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统及测量方法
本专利技术涉及机器视觉识别
，特别涉及一种基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统，还涉及一种基于机器视觉的火花塞尺寸测量方法。
技术介绍
在大多数企业中，测量主要采用人工手持各种检测工具，比如游标卡尺、千分尺等工具对工件进行接触式测量。对于一些不规则的工件需要制作相应的检测工具，接触式测量过程中一些易磨损易损坏的产品会造成磨损甚至毁坏，因此接触式测量一方面影响生产效率，另一方面也会造成产品质量的降低。火花塞是通过汽车电气设备对侧电极和中心电极提供的高压脉冲，击穿火花塞侧电极与中心电极之间的空气，产生电火花引燃发动机缸体内的可燃性气体从而释放能量产生动力。火花塞与电气系统与汽车输油系统配合，侧电极与中心电极间隙值太大或者太小均影响电火花的产生，从而影响汽车燃油利用率，汽车无法输出最大动力，影响汽车的性能。火花塞侧电极与中心电极间隙值必须在一定公差范围内才能适用于特定的发动机并且提高发动机的工作效率。不同型号的火花塞间隙值在0.310～1.200mm之间，传统的接触式测量容易破坏电极的贵金属，而且人工测量受主观影响较大，因此测量标准不一，测量人员长期工作易疲劳或带情绪工作，测量精度低，效率低。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统及测量方法，解决了现有技术中火花塞尺寸测量时电极的贵金属易受损、效率低、精度低的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统，包括：图像采集模块、图像转化模块、视觉分析模块和PLC；其中，图像采集模块包括工业相机，工业相机对火花塞进行图像采集，并将采集的图像传输给图像转化模块；图像转化模块将采集图像的灰度值转化为数字信号，并将数字信号传输给视觉分析模块；视觉分析模块对数字信号进行算法处理，并将处理结果输出至PLC；PLC对处理结果进行判断。可选地，所述工业相机为In-Sight8402相机。可选地，所述工业相机包括特征定位技术定位工具，比普通定位工具快3～7倍。可选地，所述工业相机采用太网交换机供电，在与连接设备传输数据的同时还能提供直流电源。可选地，所述太网交换机供电为TP-LINKTL-POE260S型POE电源，支持两路POE输出，可提供5～48V稳定直流电源。可选地，所述工业相机的镜头采用MicrovisionBT-2324工业远心镜头。可选地，所述图像采集模块还包括光源。可选地，所述光源采用红色LED光源，亮度低、穿透性强、使用寿命长。可选地，所述视觉分析模块包括卡尺工具、拟合工具和找边工具，所述卡尺工具定位边缘特征，拟合工具构造最佳拟合线，找边工具对目标边缘进行提取。可选地，所述视觉分析模块还包括片段查找工具，用于中心电极提取两侧边缘。本专利技术还提供了一种基于机器视觉的火花塞尺寸测量方法，基于上述系统进行测量，包括以下步骤：工业相机对火花塞进行图像采集；图像转化模块将采集图像的灰度值转化为数字信号；视觉分析模块对数字信号进行算法处理，并将判断结果输出至PLC；PLC对处理结果进行判断，得火花塞尺寸。可选地，所述工业相机对火花塞进行图像采集之前需要网络触发信号。可选地，所述火花塞尺寸包括中心电极高度、中心间距、侧电极高度、间隙、覆盖范围和中心偏移，其中，中心电极高度为铁壳上表面到中心电极上表面的距离，中心间距为中心电极中心到侧电极内侧面的距离，侧电极高度为中心电极上表面到侧电极贵金属焊点中心的距离，间隙为中心电极与侧电极的间隙距离，覆盖范围为中心电极到侧电极端面的距离，中心偏移为中心电极与侧电极贵金属焊点的中心偏移距离。可选地，所述中心电极高度测量，包括以下步骤：卡尺工具提取中心电极上表面与片段查找工具两侧边缘；拟合工具拟合电极中心点；找边工具提取端面的边缘；测出中心电极的高度。可选地，所述中心间距测量，包括以下步骤：卡尺工具提取中心电极上表面与侧电极内侧面边缘；拟合工具拟合对中心电极的中点进行拟合；找边工具对侧电极内侧面的边缘进行提取。可选地，所述侧电极高度测量，包括以下步骤：拟合工具从侧电极焊点的上端结合侧边拟合一个上端点，从侧电极焊点的下端结合侧边拟合一个下端点；根据上端点和下端点的纵横坐标计算两端点的中心点，求出焊点的纵向中心点；测量焊点的纵向中心点到底端面的距离。可选地，所述中心电极与侧电极的间隙距离测量，包括以下步骤：拟合工具将多个点拟合一条直线，取这一系列点坐标的最小值，测量最小值的点到中心电极中心点的距离。可选地，所述覆盖范围测量，包括以下步骤：测量侧电极顶端端面与中心电极的距离。可选地，所述中心偏移测量，包括以下步骤：偏移包括左偏和右偏，通过左偏和右偏中心点的坐标值的大小进行判断。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对火花塞尺寸测量，结合PLC控制技术，基于机器视觉的火花塞尺寸测量实现了非接触式测量，代替了传统的人工测量，本专利技术在检测速度检测精度误差小于0.0167mm，重复性测试误差小于0.002mm，实现了火花塞生产过程中间隙值的实时在线测量并完成对火花塞折弯电机运动的精确控制，有效提高了产品合格率，提升企业市场竞争力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，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他的附图。图1a为本专利技术火花塞尺寸示意图，其中，A为中心电极高度，B为中心间距，C为侧电极高度；图1b为本专利技术火花塞尺寸示意图，其中，D为间隙，E为覆盖范围，F为中心偏移；图2为本专利技术火花塞中心电极高度测量结果影像显示图；图3为本专利技术火花塞中心间距测量结果影像显示图；图4为本专利技术火花塞侧电极高度测量结果影像显示图；图5为本专利技术火花塞间隙测量结果影像显示图；图6为本专利技术火花塞覆盖范围结果影像显示图；图7为本专利技术火花塞中心偏移测量结果影像显示图。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统，其特征在于，包括：图像采集模块、图像转化模块、视觉分析模块和PLC；其中，/n图像采集模块包括工业相机，工业相机对火花塞进行图像采集，并将采集的图像传输给图像转化模块；/n图像转化模块将采集图像的灰度值转化为数字信号，并将数字信号传输给视觉分析模块；/n视觉分析模块对数字信号进行算法处理，并将处理结果输出至PLC；/nPLC对处理结果进行判断。/n

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统，其特征在于，包括：图像采集模块、图像转化模块、视觉分析模块和PLC；其中，
图像采集模块包括工业相机，工业相机对火花塞进行图像采集，并将采集的图像传输给图像转化模块；
图像转化模块将采集图像的灰度值转化为数字信号，并将数字信号传输给视觉分析模块；
视觉分析模块对数字信号进行算法处理，并将处理结果输出至PLC；
PLC对处理结果进行判断。


2.如权利要求1所述的基于机器视觉的火花塞尺寸测量系统，其特征在于，所述视觉分析模块包括卡尺工具、拟合工具和找边工具，所述卡尺工具定位边缘特征，拟合工具构造最佳拟合线，找边工具对目标边缘进行提取；
所述视觉分析模块还包括片段查找工具，用于中心电极提取两侧边缘。


3.一种基于机器视觉的火花塞尺寸测量方法，基于权利要求1或2所述的系统进行测量，其特征在于，包括以下步骤：
工业相机对火花塞进行图像采集；
图像转化模块将采集图像的灰度值转化为数字信号；
视觉分析模块对数字信号进行算法处理，并将判断结果输出至PLC；
PLC对处理结果进行判断，得火花塞尺寸。


4.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述工业相机对火花塞进行图像采集之前需要网络触发信号。


5.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，所述火花塞尺寸包括中心电极高度、中心间距、侧电极高度、间隙、覆盖范围和中心偏移，其中，中心电极高度为铁壳上表面到中心电极上表面的距离，中心间距为中心电极中心到侧电极内侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛彬，茌文清，王浩波，矫爽本，孟庆森，周凤敏，翟明戈，
申请(专利权)人：青岛滨海学院，
类型：发明
国别省市：山东;37