基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质技术方案

本发明专利技术公开一种基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质，涉及垫片品质检测和视觉光学设计技术领域。为解决现有技术中不能实时剔除不合格品，不能进行随机角度的检测，不能适应实际生产中，造成现有技术劳动强度增加、维护成本高问题，对图像中的产品数量进行判断，选择特定位置的产品进行仿射变换，去除背景干扰；其次对待检测垫片进行定位，对待检测垫片测量位置进行轮廓提取；最后根据图像采集设备视野范围和图像像素的比例关系，计算出待检测垫片的实际尺寸。本发明专利技术避免光干扰有噪点的问题；相机尺寸检测，对工件的放置方向随机，存在于采集图像内都可以检测，利用算法对检测物做了位置和角度修正，解决了上料一致性的问题。一致性的问题。一致性的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质


[0001]本专利技术涉及垫片品质检测和视觉光学设计
，尤其涉及一种基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质。具体涉及一种能够通过光学设计，实现对垫片产品进行图像采集并实现其品质检测的系统。

技术介绍

[0002]目前，垫片是一种是由高精密度，高硬度的片状材料精制而成，通常用在精密模具或精密五金的调整以及测量。在生产完成后，经过清洗工位，被传送带传送至检测位置。为保证产品的顺利生产，需要对每个垫片的品质做出准确的检测。
[0003]其中包括有如下检测项：
[0004]检测类型单位检测精度位置外径毫米0.01mm正面内径毫米0.01mm正面中径毫米0.01mm正面宽度毫米0.01mm正面开口间距毫米0.01mm正面开口角度度0.5
°
正面开口小圆半径毫米0.01mm正面厚度毫米0.01mm侧面
[0005]然而，传统的尺寸检测手段，比如卡尺、量规、轮廓仪以及三坐标等在工业生产中发挥着重要的作用，但是随着现代工业的发展和进步，特别是高精产业，传统的检测方式已经不能满足生产的需要，卡尺、量规等测量手段检测数据少，精度低。轮廓仪，三坐标等检测手段虽然具有高精度，但是只能在特定的环境，脱离生产线检测，检测速度慢，对操作员的水平要求较高，与现代工业所要求的在线检测，实时监控的要求不符合。
[0006]因此，亟需一种可自动化的用于垫片尺寸检测的视觉系统，以减低劳动强度、维护成本和潜在风险；提高拍摄精度和检测速度。
[0007]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0008](1)现有技术中，不能够高效、快速、准确地测量出流水线上生产出来的每个垫片的尺寸，不能实时剔除不合格品。
[0009](2)现有技术需要垫片的放置方向统一，不能进行随机角度的检测，不能适应实际生产中，造成现有技术劳动强度增加、维护成本高。
[0010](3)现有技术中，人工检测根据人的不同，检测同一个件，由于检测手法、力度以及熟练程度、疲劳程度的不同，结果也不尽相同，导致检测数据不准确，易造成误检漏检。
[0011](4)现有技术中，不能完全实现自动化检测，检查过程需要人工参与，增加人工成本。
[0012]解决以上问题及缺陷的难度为：
[0013](1)由于检测速度快，产品运动到剔除工位时，产品检测工位已经检出好几个件的数据，导致剔除工位无法一一对应每个件的数据，导致误踢的现象。需要对玻璃转盘上的每个工件设置一个唯一的ID号，检测数据跟随着ID号，当需要剔除时，发送需要提出产品的ID号，即可准确剔除。
[0014](2)垫片形状不尽相同，对于一些特殊形状的垫片，需要区分检测位置，但是进入检测工位的垫片方向是随机的，需要解决的问题是对于任意方向的垫片，检测框都可以准确的定位到。另外，对于形状相似的件的区分也是一个问题。
[0015](3)为了保证检测数据的准确，需要检测精度做到0.01mm。对设备的硬件需求提出了高标准。
[0016](4)为实现自动化检测，设备从检测上料口到下料口整个过程不需要人工参与。正常检测不需要人工参与，当出现异常情况时，比如剔除工位没有将产品成功剔除掉，如何实现设备的自检也是一个难点。
[0017]解决以上问题及缺陷的意义为：
[0018]本专利技术能够高效、快速、准确地测量出流水线上生产出来的每个垫片的尺寸，并能满足实时剔除不合格品的要求，实现产品的自动化全检。此检测不需要垫片的放置方向统一，随机角度的检测，更好地适应实际生产中的复杂条件，具有更好的鲁棒性，从而减少劳动强度、维护成本和潜在风险。产品检测数据的精度高，稳定性好，另外有数据存储的功能，实现后期产品数据的跟踪与追溯。

技术实现思路

[0019]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质。所述技术方案如下：
[0020]根据本专利技术公开实施例的第一方面，提供本专利技术所述垫片视觉检测系统包括两个检测工位(对射点激光检测工位和相机检测工位)，两个剔除工位(对射点激光检测剔除和相机检测剔除工位)，三个传送机构(上料传送带、下料传送带、玻璃转盘)。还包括传感器，所述传感器设有5个，顺序设于待检测工件运输方向上；PLC控制器，与工业相机、传感器和工控机相连，用于接收传感器所发出的信号并触发工业相机采集图像、发送和接收工控机的传输信号以及控制设备运转；工控机，与工业相机、光源控制器以及PLC相连，用于存储工业相机所采集的图像并对图像进行处理、控制光源的亮灭以及将图像检测结果发送PLC 或进行信息的传输。
[0021]在本专利技术的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个检测工位，其中对射点激光检测工位放置于入料口后下料传感器的旁边，玻璃传送转盘的外部，用于检测垫片厚度尺寸的测量，对射点激光分别打到垫片的上下面，通过求取上下面的高度差获得垫片厚度值。将数据通过发送电压值给采集卡，采集卡经过处理后将检测数据发送给工控机，工控机收取到数据后，经过对检测数据的处理，将最终结果值发送给PLC、显示到显示屏上和保存到本地。
[0022]在本专利技术的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个检测工位，其中相机检测工位放置于相机触发传感器的旁边，玻璃转盘的上下部；玻璃转盘正上方设有相机和镜头，玻璃转盘的下部设有光源且与玻璃转盘高度之间保持恒定间距；此工
位用于采集图像，并将图像发送给工控机，存储图像以及处理图像，再将处理结果传送发送给PLC、显示到显示屏以及保存到本地。
[0023]在本专利技术的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个剔除工位，分别位于对射点激光检测工位和相机检测工位的旁边；与PLC控制器相连的电磁吹气阀，用于接收PLC控制器发出的信号；与电磁吹气阀相连的空气压缩机，用于提供气体。
[0024]在本专利技术的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为上料传送机构，包括：传送皮带，所述传送皮带用于将垫片传送到玻璃转盘上；电机控制器，与驱动电机相连用于调节传送皮带的转速。
[0025]在本专利技术的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为玻璃转盘传送机构，包括：玻璃转盘，所述玻璃转盘用于传送垫片于对射点激光触发工位、对射点激光检测工位、对射点激光剔除工位、相机触发工位、相机检测工位、相机剔除工位以及合格品下料工位；电机控制器，与驱动电机相连用于调节玻璃转盘的转速。
[0026]在本专利技术的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为下料传送机构，包括：传送皮带，所述传送皮带用于将垫片传送到下一道工序工位；电机控制器，与驱动电机相连用于调节传送皮带的转速。
[0027]在本专利技术的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述5个传感器，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的垫片尺寸检测方法，其特征在于，所述基于机器视觉的垫片尺寸检测方法包括：采集待检测垫片的图像，并将采集到的所述图像传输至工控机进行保存；所述工控机对保存的图像进行处理，对处理后的所述图像中的产品数量进行判断，选择特定位置的产品进行仿射变换，去除背景干扰；接着对待检测垫片进行定位，对待检测垫片测量位置进行轮廓提取；然后根据图像采集设备视野范围和图像像素的比例关系，计算出待检测垫片的实际尺寸；对于尺寸检测合格的垫片通过传送带送进下一个工位；判断不合格的垫片，工控机给PLC发送剔除信号，并通过PLC控制剔除工位剔除垫片。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的垫片尺寸检测方法，其特征在于，所述采集待检测垫片的图像，并将采集到的所述图像传输工控机进行保存包括以下步骤：(1)设备上电，工业相机、光源、工控机、PLC控制器、对射点激光传感器和传送皮带速度的初始化；(2)进入对射点激光检测模式，当上料传送带将垫片传送到玻璃转盘上，接近对射点激光检测传感器的位置处，触发信号，PLC收到传感器的信号后，通过网口通讯将触发信号发送给工控机，工控机采集读取采集卡内的厚度数据，对数据进行处理，发送给PLC检测结果；(3)根据PLC收到的厚度检测结果，若合格，剔除工位不做任何操作；若不合格，PLC控制剔除机构，剔除产品；(4)厚度检测合格的产品，随着玻璃转盘转到相机触发传感器的位置，触发信号，PLC收到传感器的信号后，触发工业相机进行采集图像，采集得到的图像保存到工控机上。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的垫片尺寸检测方法，其特征在于，步骤(1)包括：(1.1)在相机正下方的玻璃转盘上静态放置标准件，调工业相机的高度至可以获得清晰的图像，且目标中的边缘轮廓清晰；(1.2)调节光源强度的大小以降低背景的干扰，同时保持目标有完整清晰的轮廓；(1.3)通过上料的速度，调整上料传送带的速度；同时调整玻璃转盘的速度，玻璃转盘的速度大于上料传送带的速度，防止垫片堆积；下料传送带的速度根据下一个工位上料的速度而定；(1.4)在对射点激光传感器的发光位置静态放置标准块，对射点激光控制器上的检测数据与标准块的标准厚度作对比，并进行参数校准；步骤(2)包括：(2.1)进入对射点激光检测模式，当上料传送带将垫片传送到玻璃转盘上，接近对射点激光检测传感器的位置处，触发信号，PLC收到传感器的信号后，通过网口通讯将触发信号发送给工控机，工控机采集读取采集卡内的厚度数据，对数据进行处理，发送给PLC检测结果；(2.2)此处的运行逻辑是对射点激光传感器和采集卡一直采集数据，定义固定长度的数组存放检测到的有效数据；(2.3)当产品通过对射点激光检测传感器时，触发信号，PLC收到信号后通过网口通讯将触发信号发送给工控机，工控机收到触发信号后，等待固定时间后，把数组内的数据提取
出来，并把数组清零，为存放下一个垫片的数据做准备；(2.4)把取出的数据分成等份的数组，分别求取每个数组的平均值和方差，方差最小的组的平均值即为测量厚度数据。4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的垫片尺寸检测方法，其特征在于，所述工控机对保存的图像进行处理，首先对图像中的产品数量进行判断，选择特定位置的产品进行仿射变换，去除背景干扰；包括：步骤1：先进行伽马变换，增强图像对比度；s＝c
·
r
γ
；其中，r为灰度图像的输入值，取值范围为[0,1]；s为经过伽马变换后的灰度输出值；c为灰度缩放系数，通常取1；γ为伽马因子大小；步骤2:计算输入图像f(x，y)的梯度幅度阵列M(x，y)和梯度角度阵列α(x，y)；|M(s,t)
‑
M(x,y)|≤E，其中E是一个正阈值；|α(s,t)
‑
α(x,y)|≤A，其中A是一个正角度阈值；步骤3：形成一个二值图像g，任何坐标对(x，y)处的值由下式给出：其中，T
M
是一个阈值，A是一个指定的角度方向，
±
T
A
定义了一个关于A的可接受方向带宽；步骤4：扫描g的行，并在不超过指定长度K的每一行中填充所有缝隙；步骤5：为在任何其他方向θ上检测缝隙，以该角度旋转g，并应用步骤4中的水平扫描过程；然后将结果以
‑
θ旋转回来，找到工件所在的区域。5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的垫片尺寸检测方法，其特征在于，所述对待检测垫片进行定位，对待检测垫片测量位置进行轮廓提取包括：对处理后的图片进行精定位，以定位到的产品中心为ROI区域的中心，通过产品尺寸设置ROI区域的大小，以减少查找点的处理时间；通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合圆或是直线；具体包括：1)：通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合圆的方法如下：1.1)：最小二乘法拟合圆：R2＝(x
‑
A)2+(y
‑
B)2R2＝x2‑
2Ax+A2+y2‑
2By+B2令a＝
‑
2A，b＝
‑
2B，c＝A2+B2‑
R2得圆曲线方程的另一种形式：x2+y2+ax+by+c＝0；通过参数a，b，c求得圆心半径的参数：查找到的边缘点(Xi，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹彬，谷媛媛，袁帅鹏，周学博，杜嘉雄，陶强，
申请(专利权)人：菲特天津检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：