铆钉机器视觉自动检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种铆钉机器视觉自动检测系统，其包括PLC、两台工业相机、储料仓、振动料盘、直线轨道、机械转盘、废品吹气管、废品落料槽、正品吹气管、正品落料槽、落料挡板、图像采集卡、工控机、触摸屏、电磁铁、气泵电磁阀、上传感器、下传感器、孔传感器、计数传感器、步进电机驱动器和步进电机。该系统检测精度在±0.03mm以内；通过PLC对电磁阀的控制，完成精准的废品吹气，实现正废品分离；最终的正品数由计数器准确记录，利用时间差关闭落料口，为后续打包工序进行准备；所有数据记录于数据库中，一键可生成各类生产、客户、分析和CPK报表。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业自动化检测的
，特别地，涉及一种铆钉机器视觉自动检测系统，其用于识别不同铆钉的外形、规格、尺寸，并完成正废品分离的工作。
技术介绍
现代工业自动化生产包括汽车制造、制药、电子、包装、印刷、日化、建材、制币、制卡等几乎所有行业，其中涉及到各种各样的零件规格检验、尺寸识别，如汽车零件批量加工，铆钉、螺丝尺寸检测，IC规格识别等等。通常这种带有高度重复性和智能性的工作只能用人的肉眼来完成。但有些时候，如微小的尺寸要做到精确快速测量、形状匹配、正废品分离等，人们根本无法用肉眼连续稳定地进行，其他物理测量设备也难以有用武之地。因此开发自动检测设备可以大大改善劳动者的工作条件，并且大幅度提高测量效率与数据精度。传统铆钉检测是采用人工或者其他简易机械装置来完成，对工人要求较高，工作 效率极低，不但需要耗费大量的人力、物力，而且常常不能达到较高的准确率，不利于现代工厂对自动化水平的要求。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种铆钉机器视觉自动检测系统，其采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)作为电气控制单元，通过获取传感器信号和图像检测信号，控制电机转盘、振动料盘以及气泵和电磁阀，使得铆钉以每分钟300个的速率通过相机镜头曝光拍照，并在电脑(PersonalComputer, PC)上给出合格或不合格信号后，通过吹气将正品与废品分离，从而完成整个检测功能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种铆钉机器视觉自动检测系统，其包括PLC、两台工业相机、储料仓、振动料盘、直线轨道、机械转盘、废品吹气管、废品落料槽、正品吹气管、正品落料槽、落料挡板、图像采集卡、工控机、触摸屏、电磁铁、气泵电磁阀、上传感器、下传感器、孔传感器、计数传感器、步进电机驱动器和步进电机，其中，所述PLC分别与所述两台工业相机、振动料盘、工控机、触摸屏、电磁铁、气泵电磁阀、上传感器、下传感器、孔传感器、计数传感器和步进电机驱动器相连，所述储料仓与所述振动料盘相连，所述工业相机、图像采集卡、工控机和触摸屏依次相连，所述步进电机与所述步进电机驱动器相连，所述直线轨道与振动料盘相连，所述机械转盘与所述直线轨道和步进电机相连；铆钉检测位置设置在所述机械转盘水平面上，且位于所述两台工业相机的正前方，所述铆钉检测位置的顺时针120度处设置有废品吹气管，逆时针120度处设置所述孔传感器，在所述废品吹气管到孔传感器之间，依次装设有废品落料槽、所述计数传感器、正品吹气管和正品落料槽，在所述孔传感器之前镶嵌一个落料挡板；其中，待测铆钉置于所述储料仓内，并适时自动添加到所述振动料盘内；所述振动料盘的铆钉轨道输出口与直线轨道上端相连，所述直线轨道下端切于所述机械转盘外齿，所述步进电机装于所述机械转盘底座，所述直线轨道的上下半段分别装设有所述上传感器和下传感器，所述上传感器和下传感器的输出信号输入给所述PLC，供所述PLC给出控制所述振动料盘与机械转盘的信号；所述两台工业相机分别为水平相机和垂直相机，所述水平相机用于拍摄铆钉的铆体直径、钉芯直径、铆体长度和钉芯长度；所述垂直相机用于拍摄铆钉帽檐直径；当待测铆钉达到所述铆钉检测位置时，所述孔传感器的输出触发所述两台相机拍照，照片通过所述图像采集卡传输到所述工控机中进行图像检测；当所述两台相机拍摄的图像检测出铆钉的各个数据后，和原本指标进行比对；若所测得数据落在设定范围之外，则所述工控机中的图像处理程序给所述PLC的寄存器中写入一个高位信号，当废品临近废料吹气口时，打开所述气泵电磁阀，采用提前吹气，延迟关断的方法将废品剔除；废品经吹出后，正品铆钉继续运行，由所述落料挡板刮落到打包箱中；所述计数传感器用于准确记录正品铆钉通过的个数和检测废品分离是否成功，所 述计数传感器设置在废料吹气管的后面；当计数传感器的数值接近设定的正品个数时，落料吹气口的气阀打开，正品直接落入打包盒内，而不经过所述落料挡板刮落；直至正品个数等于所设定打包个数时，所述落料吹气孔的气阀关闭，所述电磁铁动作，将之后的铆钉全部挡住下落，待包装过程结束后才放开；当所述工控机上的图像处理程序从待机模式进入运行模式时，通过SQL语言在数据库文件中创建以检测时间和产品型号为名称的表；进入运行模式后，将产生的检测数据同时存入相应的数据库表中；在程序运行结束后，通过所述触摸屏进行查询历史数据并生成报表，所述报表包括各个指标分布直方图、废品列表、客户抽样检测数据表以及CPK报表。根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，所述PLC中包含一个Μ000Ε到M0032的移位寄存器。根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，当所述上传感器和下传感器都为高时，表示所述直线轨道料满，机械转盘和振动料盘停止运动；当所述上传感器为低、下传感器为高时，表示所述直线轨道正在落料，机械转盘旋转、振动料盘送料；当所述上传感器和下传感器都为低时，表示缺料或料空、所有部件停止运动，等待所述储料仓给振动料盘添料；当所述上传感器为高、下传感器为低时，表示故障信号。根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，剔除废品时，所述提前吹气，延迟关断的方法是指当废品的上一个铆钉经过吹气口后50毫秒后，所述PLC动作，开始吹气，吹气时间持续20-30毫秒后关闭吹气。根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，当废品剔除时，若没有成功的将废品铆钉吹离转盘时，所述废品铆钉经过所述计数传感器时，机器将停止运转，所述计数传感器正对着的铆钉即为没有成功分离的废品铆钉；同时，正品铆钉打包个数，通过触摸屏程序设定。根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，所述直线轨道与振动料盘连接处装有吹气口，以保证待测铆钉有序进入所述直线轨道；所述直线轨道与机械转盘的接触口装有吹气装置，以保证待测铆钉平滑进入所述机械转盘齿槽。根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，所述PLC发出占空比不变的脉冲信号，输出给所述步进电机驱动器从而精确控制所述步进电机的速度，使与之相连的所述机械转盘速率稳定运行。根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，在图像检测时采用如下步骤获取待测铆钉水平与垂直方向的图像，传入所述工控机，所述工控机中的图像处理程序后台运行，在镜头拍摄区域内进行搜索，找到待测铆钉，通过Pattern Match函数与模板进行匹配，建立坐标系，对应图像上的灰度特征进行边缘检测、分析、处理，包括用于滤掉噪声的高斯模糊处理及用于强化边缘的拉普拉斯锐化处理，捕捉边缘检测点，载入事先完成的比例尺定标模版，根据所测指标，选择各个检测点之间的测量方法，计算长度尺寸，与之前所设定的数据进行对比，若有越界，视为废品，将废品信号写入PLC移位寄存器中。进一步地，根据上述的铆钉机器视觉自动检测系统，其中，当图像处理程序给出废品分离信号，由所述PLC控制所述电磁阀吹气，PLC移位寄存器和定时器配合控制吹气时 间。因此，本专利技术的铆钉机器视觉自动检测系统可以在无人工操作情况下，自动稳定连续运行5小时以上，完成超过9万个铆钉的图像尺寸识别，识别精度在±0. 03mm以内，并实现废品剔除与正品计数打包等操作；同时对所测数据，可以记录、提取，并生成各种客户需要的报表，可以提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铆钉机器视觉自动检测系统，其特征在于，包括PLC、两台工业相机、储料仓、振动料盘、直线轨道、机械转盘、废品吹气管、废品落料槽、正品吹气管、正品落料槽、落料挡板、图像采集卡、工控机、触摸屏、电磁铁、气泵电磁阀、上传感器、下传感器、孔传感器、计数传感器、步进电机驱动器和步进电机，其中，所述PLC分别与所述两台工业相机、振动料盘、工控机、触摸屏、电磁铁、气泵电磁阀、上传感器、下传感器、孔传感器、计数传感器和步进电机驱动器相连，所述储料仓与所述振动料盘相连，所述工业相机、图像采集卡、工控机和触摸屏依次相连，所述步进电机与所述步进电机驱动器相连，所述直线轨道与振动料盘相连，所述机械转盘与所述直线轨道和步进电机相连；铆钉检测位置设置在所述机械转盘水平面上，且位于所述两台工业相机的正前方，所述铆钉检测位置的顺时针120度处设置有废品吹气管，逆时针120度处设置所述孔传感器，在所述废品吹气管到孔传感器之间，依次装设有废品落料槽、所述计数传感器、正品吹气管和正品落料槽，在所述孔传感器之前镶嵌一个落料挡板；其中，待测铆钉置于所述储料仓内，并适时自动添加到所述振动料盘内；所述振动料盘的铆钉轨道输出口与直线轨道上端相连，所述直线轨道下端切于所述机械转盘外齿，所述步进电机装于所述机械转盘底座，所述直线轨道的上下半段分别装设有所述上传感器和下传感器，所述上传感器和下传感器的输出信号输入给所述PLC，供所述PLC给出控制所述振动料盘与机械转盘的信号；所述两台工业相机分别为水平相机和垂直相机，所述水平相机用于拍摄铆钉的铆体直径、钉芯直径、铆体长度和钉芯长度；所述垂直相机用于拍摄铆钉帽檐直径；当待测铆钉达到所述铆钉检测位置时，所述孔传感器的输出触发所述两台相机拍照，照片通过所述图像采集卡传输到所述工控机中进行图像检测；当所述两台相机拍摄的图像检测出铆钉的各个数据后，和原本指标进行比对；若所测得数据落在设定范围之外，则所述工控机中的图像处理程序给所述PLC的寄存器中写入一个高位信号，当废品临近废料吹气口时，打开所述气泵电磁阀，采用提前吹气，延迟关断的方法将废品剔除；废品经吹出后，正品铆钉继续运行，由所述落料挡板刮落到打包箱中；所述计数传感器用于准确记录正品铆钉通过的个数和检测废品分离是否成功，所述计数传感器设置在废料吹气管的后面；当计数传感器的数值接近设定的正品个数时，落料吹气口的气阀打开，正品直接落入打包盒内，而不经过所述落料挡板刮落；直至正品个数等于所设定打包个数时，所述落料吹气孔的气阀关闭，所述电磁铁动作，将之后的铆钉全部挡住下落，待包装过程结束后才放开；当所述工控机上的图像处理程序从待机模式进入运行模式时，通过SQL语言在数据库文件中创建以检测时间和产品型号为名称的表；进入运行模式后，将产生的检测数据同时存入相应的数据库表中；在程序运行结束后，通过所述触摸屏进行查询历史数据并生成报表，所述报表包括各个指标分布直方图、废品列表、客户抽样检测数据表以及CPK报表。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：翟程远，鲁睿婷，陈德荣，崔杨，文杰，荆江平，田月华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：