一种螺栓外表面质量检测的成像和照明方法技术

本发明专利技术公开了一种螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，包括如下步骤：1)对螺栓的侧壁检测时，采用暗场照明的方式照明螺栓的侧壁，相机以光轴垂直于螺栓侧壁的方式获取侧壁成像；2)对螺栓的端面检测时，将相机置于螺栓中心轴的延长线上，相机的光轴与螺栓的中心轴重叠，螺栓的端面和相机之间设置半反半透镜，在半反半透镜的侧边设置光源，光源发出的光线照射到半反半透镜、并反射到螺栓的端面；若螺栓的端面上设有凹槽，采用发散的光源，照亮凹槽内侧壁，将相机的光轴与螺栓的中心轴呈25～45

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓外表面质量检测的成像和照明方法


[0001]本专利技术涉及一种螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，属于螺栓外表面的检测


技术介绍

[0002]螺栓螺杆是最常用的紧固零件，在各行各业都有广泛的应用。在许多要求高可靠性的应用领域，例如航空航天、铁路、汽车、核电站、桥梁等等行业，螺栓螺杆的品质检测就成为产品生产环节不可忽略的一个重要环节。
[0003]当前，机器视觉已经开始进入螺栓螺杆的检测领域，但基本都局限于对算法要求比较低的轮廓检测和尺寸测量。目前虽然也有关于螺栓螺杆缺陷检测的相关报道，但重点在于输送、夹持、旋转、分类等机械结构的设计，无法适用于高精密行业的检测要求。如申请号为201822274251.5的专利公开了一种螺栓检测系统，包括转动运输装置、头部检测装置和杆部检测装置，转动运输装置包括转盘、转轴和卡槽，头部检测装置包括头部检测相机，杆部检测装置包括杆部检测相机，虽然在一定程度上提高了检测效率，但由于螺栓干部和头部之间的过渡并非是直角过渡，头部也并非是简单的柱状，文中并没有介绍针对各部位照明和成像应该如何调节，是无法满足高精密行业的检测要求的。再如申请号为201810573052.6的专利公开了一种螺栓检测分选装置，包括机架、振动上料机构、换向装置、送料装置、第一定位装置、第二定位装置、第一相机检测装置和第二相机检测装置，能够将螺栓排列、换向后输送到第二工业相机对螺栓的两端进行检测，然后通过电磁驱动盘控制螺栓转动，第二工业相机对螺栓的周向进行检测，根据检测结果通过分选气缸进行剔料分选，提高了工作效率，但由于螺栓周向并非简单的等直径的柱状，文中并没有介绍针对各部位照明和成像应该如何调节，也是无法满足高精密行业的检测要求的。
[0004]汽车、飞机、桥梁等关键部位对螺栓的质量要求是非常高的，任何一个瑕疵都可能会导致安全事故，通过现有的检测设备无法满足高精密要求，通过人工检测，存在效率低、强度大的问题，且不同螺杆螺栓的外形特点不相同，如何获取品质优良的外观图像，以适用于高精密行业的检测要求，成为急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，通过成像和照明方法的改进和设计，可获得高精度的优质图像，以满足高可靠性领域的螺栓检测需求。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，包括如下步骤：
[0008]1)对螺栓的侧壁检测时，采用暗场照明的方式照明螺栓的侧壁，相机以光轴(相机的光轴)垂直于螺栓侧壁的方式获取侧壁成像，也即相机安装在螺栓的侧面，且相机的光轴与螺栓的侧壁保持垂直；
[0009]2)对螺栓的端面检测时，将相机置于螺栓中心轴的延长线上，相机的光轴与螺栓
的中心轴重叠，螺栓的端面和相机之间设置半反半透镜，在半反半透镜的侧边设置光源，光源发出的光线照射到半反半透镜、并反射到螺栓的端面；
[0010]若螺栓的端面上设有凹槽，采用发散的光源，照亮凹槽内侧壁，将相机的光轴与螺栓的中心轴呈25～45
°
的夹角拍摄凹槽内侧壁。
[0011]在检测时的工位、下料等方案，参照现有技术即可。本申请的关键在于通过对螺栓外侧各部位成像和照明的设计，获得优质成像，以实现螺栓外表面质量的高精度检测。
[0012]上述步骤2)中，半反半透镜的设置，可实现对螺栓端面的灵活照明，以实现对端面各处的良好成像；半反半透镜在相同的光的工作波段，既可以通过折返、改变照明光的方向，又可以让相机透过半反半透镜对目标进行拍摄。
[0013]为了进一步提高成像质量，上述步骤1)中，将平行光以相对于螺栓侧壁120
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160
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的角度照射到螺栓侧壁进行暗场照明。此种照明方式不会在相机的视场中产生明场的闪耀光斑，即制造出暗场照明的效果，可以利用光轴垂直于螺栓侧壁的相机获得高质量的成像照片。
[0014]为了获得螺栓螺杆外表圆周面的完整图像，步骤1)中，若相机为线列相机，螺栓以其(螺栓)中心轴为旋转轴进行360度旋转，实现360度无死角连续拍照；
[0015]若相机为面阵相机，在螺栓以其(螺栓)中心轴为旋转轴进行360度旋转的过程中，每隔60～120度拍摄一张照片，然后将拍摄的照片拼接成完整的螺栓侧壁外表面图像；或者，不旋转螺栓，(螺栓)周向上每隔60～120度安装一个面阵相机，然后将各拍摄的照片拼接成完整的螺栓侧壁外表面图像。
[0016]为了进一步提高检测精度，步骤1)中，螺栓外侧壁角度每变化一次，在螺栓变化后正对的位置至少增加一个光轴与螺栓外侧壁垂直的相机。
[0017]当螺栓外侧壁与螺栓轴向不平行时，平行光以相对于此段螺栓侧壁120
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的角度照射到此段螺栓侧壁进行暗场照明，此段螺栓外侧壁对应的相机的光轴与此段螺栓外侧壁垂直。
[0018]为了获得各段的高清晰成像，步骤1)中，当螺栓外侧壁与螺栓轴向平行时，直径每变化一次，至少增加一个光轴与螺栓外侧壁垂直的相机。
[0019]上述步骤2)中，半反半透镜相对螺栓的中心轴呈45
°
倾角。
[0020]为了获得凹槽内侧壁整个内圆周面的图像，步骤2)中，对螺栓端面的凹槽内侧壁成像时，若相机为线列相机，螺栓以其(螺栓)中心轴为旋转轴进行360度旋转，实现360度无死角连续拍照；
[0021]若相机为面阵相机，在螺栓以其(螺栓)中心轴为旋转轴进行360度旋转的过程中，每隔60～120度拍摄一张照片，然后将拍摄的照片拼接成完整的凹槽内侧壁图像；或者，不旋转螺栓，(螺栓)周向上每隔60～120度安装一个面阵相机，然后将各拍摄的照片拼接成完整的凹槽内侧壁图像。
[0022]汽车轮毂的紧固螺栓，对于汽车的行驶安全至关重要，且产量很大。汽车轮毂的紧固螺栓包括沿轴向依次相接的螺杆、圆弧过渡面和六角螺帽，六角螺帽的端面设有圆形凹槽，圆形凹槽内底部设有字母；
[0023]上述螺栓的成像和照明装置，包括沿生产线流动方向依次设置的第一XYZ三维气动V型夹爪、侧壁检测装置、第二XYZ三维气动V型夹爪和端部检测装置；
[0024]侧壁检测装置包括第一基座、第一支架、第一相机组、第一平行光源、第二相机组和第二平行光源；
[0025]第一基座、第一相机组、第一平行光源、第二相机组和第二平行光源均安装在第一支架上；
[0026]第一基座设在第一支架的底部，第一基座上设有螺栓固定装置；
[0027]第一相机组的数量为一组以上，每组第一相机组中有三个以上的第一相机，第一相机的光轴与水平方向平行，第一相机的高度可调；第一平行光源与竖直方向呈120
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夹角，第一平行光源与竖直方向的角度可调，第一平行光源纵向上的安装高度高于第一相机，第一平行光源的数量与第一相机组的数量相等、且一一对应；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：包括如下步骤：1)对螺栓的侧壁检测时，采用暗场照明的方式照明螺栓的侧壁，相机以光轴垂直于螺栓侧壁的方式获取侧壁成像；2)对螺栓的端面检测时，将相机置于螺栓中心轴的延长线上，相机的光轴与螺栓的中心轴重叠，螺栓的端面和相机之间设置半反半透镜，在半反半透镜的侧边设置光源，光源发出的光线照射到半反半透镜、并反射到螺栓的端面；若螺栓的端面上设有凹槽，采用发散的光源，照亮凹槽内侧壁，将相机的光轴与螺栓的中心轴呈25～45
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的夹角拍摄凹槽内侧壁。2.如权利要求1所述的螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：步骤1)中，将平行光以相对于螺栓侧壁120
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的角度照射到螺栓侧壁进行暗场照明。3.如权利要求1或2所述的螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：步骤1)中，若相机为线列相机，螺栓以其中心轴为旋转轴进行360度旋转，实现360度无死角连续拍照；若相机为面阵相机，在螺栓以其中心轴为旋转轴进行360度旋转的过程中，每隔60～120度拍摄一张照片，然后将拍摄的照片拼接成完整的螺栓侧壁外表面图像；或者，不旋转螺栓，周向上每隔60～120度安装一个面阵相机，然后将各拍摄的照片拼接成完整的螺栓侧壁外表面图像。4.如权利要求1或2所述的螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：步骤1)中，螺栓外侧壁角度每变化一次，在螺栓变化后正对的位置至少增加一个光轴与螺栓外侧壁垂直的相机。5.如权利要求1或2所述的螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：步骤1)中，当螺栓外侧壁与螺栓轴向平行时，直径每变化一次，至少增加一个光轴与螺栓外侧壁垂直的相机。6.如权利要求1或2所述的螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：步骤2)中，半反半透镜相对螺栓的中心轴呈45
°
倾角。7.如权利要求1或2所述的螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：步骤2)中，对螺栓端面的凹槽内侧壁成像时，若相机为线列相机，螺栓以其中心轴为旋转轴进行360度旋转，实现360度无死角连续拍照；若相机为面阵相机，在螺栓以其中心轴为旋转轴进行360度旋转的过程中，每隔60～120度拍摄一张照片，然后将拍摄的照片拼接成完整的凹槽内侧壁图像；或者，不旋转螺栓，周向上每隔60～120度安装一个面阵相机，然后将各拍摄的照片拼接成完整的凹槽内侧壁图像。8.如权利要求1或2所述的螺栓外表面质量检测的成像和照明方法，其特征在于：螺栓包括沿轴向依次相接的螺杆、圆弧过渡面和六角螺帽，六角螺帽的端面设有圆形凹槽，圆形凹槽内底部设有字母；上述螺栓的成像和照明装置，包括沿生产线流动方向依次设置的第一XYZ三维气动V型夹爪、侧壁检测装置、第二XYZ三维气动V型夹爪和端部检测装置；侧壁检测装置包括第一基座、第一支架、第一相机组、第一平行光源、第二相机组和第二平行光源；
第一基座、第一相机组、第一平行光源、第二相机组和第二平行光源均安装在第一支架上；第一基座设在第一支架的底部，第一基座上设有螺栓固定装置；第一相机组的数量为一组以上，每组第一相机组中有三个以上的第一相机，第一相机的光轴与水平方向平行，第一相机的高度可调；第一平行光源与竖直方向呈120
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夹角，第一平行光源与竖直方向的角度可调，第一平行光源纵向上的安装高度高于第一相机，第一平行光源的数量与第一相机组的数量相等、且一一对应；第二相机组的数量为一组以上，每组第二相机组中有一个以上的第二相机，第二相机的光轴与向下倾斜安装，第二相机与竖直方向的角度可调；第二平行光源的照射方向从下向上倾斜，第二平行光源与竖直方向的角度可调，第二平行光源纵向上的安装高度低于第二相机，第二平行光源的数量与第二相机组的数量相等、且一一对应；第一相机和第二相机采用相同的类型；端部检测装置包括第二基座、第二支架、第三相机、第三光源、半反半透镜、第四相机组和第四光源；第二基座、第三相机、第三光源、半反半透镜、第四相机组和第四光源均安装在第二支架上；第二基座设在第二支架的顶部，第二基座上设有开口竖直向下的夹持爪或夹持套、夹持爪或夹持套可在水平方向移动；第三相机、第三光源和半反半透镜均设在第二基座下方，半反半透镜以45
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的角度倾斜安装，第三光源设在半反半透镜侧面、且照射到半反半透镜上的光线向上反射，第三相机设在半反半透镜底部、且光轴垂直向上，第二基座上夹持爪或夹持套可移动至与第三相机上的光轴与的中心轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王善忠，
申请(专利权)人：爱丁堡南京光电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：