專利名稱：機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機器視覺系統(tǒng)進行在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在彈簧 生產(chǎn)現(xiàn)場，利用機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度進行在線檢測的方法。
背景技術(shù)：
在一些場合，對彈簧的兩個端面要磨出一定角度，才能符合裝配要求，例 如汽車發(fā)動機用彈簧。而且，在流水作業(yè)的彈簧生產(chǎn)車間現(xiàn)場，對彈簧的端面 角度需要進行在線檢測?，F(xiàn)有技術(shù)中，對彈簧端面角度的在線檢測依靠人工進
行檢測，在彈簧生產(chǎn)機旁設4 5人進行彈簧端面角度的目測和處理，將檢測結(jié) 果分為合格品(如端面角度為290。 330° )和不合格品，其中不合格品又分 為大于合格精度(如>330° )和小于合格精度(如<290° )兩種，大于合格 精度的彈簧直接作為廢品處理，而小于合格精度的彈簧作為需進行二次加工 品，等待再次端面加工。
人工檢測存在的缺點主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場灰塵多、噪聲大，工人檢測工 作環(huán)境惡劣；正常人眼在不間斷觀測運動物體30min左右，即會眼花、眼脹等 不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，無法保證產(chǎn)品出廠合格率；彈簧端面 角度檢測等帶數(shù)量精度的檢測，人眼很難準確判斷，誤差大，出錯機會很多， 無法保證檢測質(zhì)量；專業(yè)人員觀測彈簧端面角度的速度最高為0.5個/s，對生
產(chǎn)效率有極大限制。 發(fā)明的內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)對彈簧端面角度的在線檢測依靠人工進行檢測，工人容易產(chǎn) 生視覺疲勞，勞動強度大，無法保證產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量，檢測速度低等 問題，本發(fā)明提供一種機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法，其能大 大降低工人的檢測勞動強度，檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產(chǎn)品的 合格率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法，包括以下步驟 (1)根據(jù)待檢測彈簧產(chǎn)品的尺寸大小，調(diào)整拍攝相機的光圈大小、曝光 時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2) 將彈簧端面角度設為檢測參量，并根據(jù)用戶要求設置所述檢測參量
的檢測精度以及合格范圍；
(3) 由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行彈簧端面的 圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；
(4) 計算機通過圖像算法處理，提取彈簧端面弧形的圖像；
(5) 計算機對所述彈簧端面弧形的角度進行計算；
(6) 通過計算出的角度值判斷該產(chǎn)品是屬于合格品、可再加工次品還是 廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將三類產(chǎn)品從不同的出料口進行分揀。
其進一步的技術(shù)方案是
對所述第(4)步，若經(jīng)過圖像算法處理發(fā)現(xiàn)不存在端面弧形圖像，則轉(zhuǎn) 向以下步驟
(7) 認為該彈簧未進行端面加工，作為次品進行剔除，另外進行端面再 加工處理。
以及，其進一步的技術(shù)方案是-
對所述第(6)步，具體按下述步驟進行端面角度的判斷和分揀
(8) 判斷端面弧度是否在合格范圍290° 330° ，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向 第(8A)步，若小于規(guī)定范圍<290°則轉(zhuǎn)向第(8B)步，若大于規(guī)定范圍〉 330°則轉(zhuǎn)向第(8C)步；
(8A)作為合格品進行分揀； (8B)作為可再加工次品進行分揀； (8C)直接作為廢品剔除。 以及，其進一步的技術(shù)方案是
對所述第(6)步，當檢測到產(chǎn)品為可再加工次品或者廢品時，計算機將 通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明采用機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度進行在線檢測，取代人工檢測， 用戶可自動進行檢測精度的調(diào)節(jié)。具有對產(chǎn)品檢測合格品、可再加工次品、廢 品這三類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計、存儲、査詢功能。并通過友好人機界面在 圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，大大降低工人的檢測勞動 強度。
人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機器視覺系統(tǒng)檢測速度可達2個/s左右，機器視覺系統(tǒng)的產(chǎn)品檢測速度是人工的4倍，極大提高了生產(chǎn)效率。
人工檢測由于環(huán)境和生理的原因，無法24小時不間斷進行產(chǎn)品質(zhì)量檢測， 而采用機器視覺系統(tǒng)檢測則使其成為可能。設備的生產(chǎn)時間可最大限度地延 長，提高了設備的利用率。
人為檢測由于環(huán)境噪聲大、灰塵多、視覺易疲勞，很難連續(xù)跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量。 數(shù)值化檢測靠人工很難保證，非正常次品率一般在10 15%左右，造成了生產(chǎn) 資源和生產(chǎn)成本的極大浪費；機器視覺系統(tǒng)的檢測弧度精度最高為0. 5度，精 度可每0.5度為一個梯度進行調(diào)整，設置為0.5、 1、 1.5、 2、 2.5度等幾個精 度等級，而人工檢測達不到如此精度等級的監(jiān)測要求，從而大大提高產(chǎn)品合格 率以及檢測質(zhì)量。
圖1是合格品的彈簧端面圖像。
圖2是可再加工次品的彈簧端面圖像。
圖3是廢品的彈簧端面圖像。
圖4是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。
在圖l、 2、 3所示的圖像中，白色部分為彈簧端面的弧度圖形，斜線部分
是彈簧從兩端拍攝圖像的彈簧中空部分，虛線是為了方便表示彈簧端面弧形的
度數(shù)而作的輔助線。
實施例l，對合格產(chǎn)品的檢測-
如圖l所示的彈簧端面圖像，其中白色區(qū)域為彈簧端面弧度圖形。 將西安方誠1300UM型工業(yè)相機固定在彈簧檢測圓盤的兩端，相機距彈簧 端面的距離為15cm，使用8mm COMPUTAR鏡頭，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào) 為0.58ms?；《葯z測精度設置為l。，設定合格品正?；《葹?90° 330° 。 采用專用紅色LED同軸光源，正上方照射，并使用半封閉遮擋金屬框體，以便 比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)彈簧端面的明顯特征。顯示光源的電源為恒壓 恒流，為不具頻變或高頻變的穩(wěn)定光源，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像， 并顯示于計算機的屏幕。采用高速彈簧進料振動料斗，保證彈簧按一定的方式 和速度進入檢測裝置。
計算機根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設備的不同控制系統(tǒng)，取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機拍攝在線運行的彈簧端面的圖 像，并將獲取的彈簧端面圖像，貯存于計算機中。
計算機對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變 換等算法進行圖像處理，使圖像更清晰，更符合彈簧的真實情況。上述圖像處 理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。
計算機對彈簧端面弧形的角度進行計算。該角度是所述端面弧形的外弧所 在圓的圓心，與所述弧形的兩個頂點連線所形成的夾角的度數(shù)，該角度值也表 示所述弧形的弧度值。
如檢測出的角度值為312。，則該產(chǎn)品為合格品。計算機對該類合格品進 行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。
實施例2，對可再加工次品的檢測
如圖2所示的彈簧端面圖像，其中白色區(qū)域為彈簧端面弧度圖形。
將西安方誠1300 UM型工業(yè)相機固定在彈簧檢測圓盤的兩端，相機距彈簧
端面的距離為15cm，使用8mm COMPUTAR鏡頭，光圈調(diào)到2/3位置，曝光時間
調(diào)為0.8ms，弧度檢測精度設置為r時，設定合格品弧度為290。 330° ，
在檢測過程中獲取彈簧端面圖像，計算出彈簧端面圖像中的端面弧度值。 檢測實施例其余的操作步驟與實施例1相同。
如檢測出的角度值為278。則該產(chǎn)品為可再加工次品。計算機通過友好人 機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對該類可再加工 次品進行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。
實施例3，對廢品的檢測
如圖3所示的彈簧端面圖像，其中白色區(qū)域為彈簧端面弧度圖形。 將西安方誠1300UM型工業(yè)相機固定在彈簧檢測圓盤的兩端，相機距彈簧 端面的距離為15cm，使用8mm COMPUTAR鏡頭，光圈調(diào)到1/3位置，曝光時間 調(diào)為lms，弧度檢測精度設置為1°時，設定合格品正?；《葹?90° 330° ， 在檢測過程中獲取彈簧端面圖像，計算出彈簧端面圖像中的端面弧度值。 檢測實施例其余的操作步驟與實施例1相同。
如檢測出的角度值為339。，則該產(chǎn)品為廢品。計算機通過友好人機界面 在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對該類廢品進行記錄、 分類、統(tǒng)計入庫。
在上述3個實施例中，若經(jīng)過圖像算法處理發(fā)現(xiàn)不存在端面弧形圖像，則認為該彈簧未進行端面加工，將該彈簧產(chǎn)品作為次品進行剔除，另外進行端面 再加工處理。
以上所有實施例中使用的圖像采集設備(相機、照射光源、電源、圖像采 集卡等)及存貯設備(硬盤、光盤、軟盤等)、圖像處理設備(圖像處理器的 硬件及軟件)、圖像顯示設備(硬件及軟件)、報警裝置以及上述各部分的控制 系統(tǒng)(硬件及軟件)皆采用已有技術(shù)設計制作或直接采用相關(guān)市售產(chǎn)品。
以上所述的本發(fā)明的工藝步驟示于圖4。
最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限 于以上實施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前 提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發(fā)明的保護范圍 之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)根據(jù)待檢測彈簧產(chǎn)品的尺寸大小，調(diào)整拍攝相機的光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)將彈簧端面角度設為檢測參量，并根據(jù)用戶要求設置所述檢測參量的檢測精度以及合格范圍；(3)由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行彈簧端面的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；(4)計算機通過圖像算法處理，提取彈簧端面弧形的圖像；(5)計算機對所述彈簧端面弧形的角度進行計算；(6)通過計算出的角度值判斷該產(chǎn)品是屬于合格品、可再加工次品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將三類產(chǎn)品從不同的出料口進行分揀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法， 其特征在于對所述第(4)步，若經(jīng)過圖像算法處理發(fā)現(xiàn)不存在端面弧形圖像， 則轉(zhuǎn)向以下步驟(7) 認為該彈簧未進行端面加工，作為次品進行剔除，另外進行端面再 加工處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法， 其特征在于對所述第(6)步，具體按下述步驟進行端面角度的判斷和分揀(8) 判斷端面弧度是否在合格范圍290° 330° ，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向 第(8A)步，若小于合格范圍<290°則轉(zhuǎn)向第(8B)步，若大于合格范圍> 330°則轉(zhuǎn)向第(8C)步;(8A)作為合格品進行分揀；(8B)作為可再加工次品進行分揀；(8C)直接作為廢品剔除。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法， 其特征在于對所述第(6)步，當檢測到產(chǎn)品為可再加工次品或者廢品時，計 算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。
全文摘要
本發(fā)明機器視覺系統(tǒng)對彈簧端面角度的在線檢測方法，根據(jù)待檢測彈簧產(chǎn)品的尺寸大小，調(diào)整拍攝相機的光圈大小、曝光時間；將彈簧端面角度設為檢測參量，并根據(jù)用戶要求設置所述檢測參量的檢測精度以及合格范圍；由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行彈簧端面的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；計算機通過圖像算法處理，提取彈簧端面弧形的圖像，對所述彈簧端面弧形的角度進行計算；通過計算出的角度值判斷該產(chǎn)品是屬于合格品、可再加工次品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將三類產(chǎn)品從不同的出料口進行分揀。本發(fā)明對彈簧端面角度的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號B21F35/00GK101509766SQ20091002589
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者董仲偉 申請人:無錫眾望四維科技有限公司