本發(fā)明涉及測量和測試技術領域，特別涉及一種基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置。

背景技術：

隨著國內經濟下行壓力的不斷增加，企業(yè)的生產成本壓力也越來越大，許多企業(yè)采用減少勞動力、壓縮生產成本來應對，而減少人工勞動力的同時則需要轉變生產方式，實現產線的自動化生產與檢測。其中，檢測環(huán)節(jié)至關重要。機器視覺檢測技術作為一門新興非接觸測量技術被逐漸應用到工業(yè)生產中。

噴油嘴針閥偶件是柴油機燃油系統(tǒng)的三大精密偶件之一，針閥材料選用w6mo5cr4v2，熱處理硬度60～66hrc，其精度要求極高，且隨著工業(yè)用柴油發(fā)動機、客/轎車輕型柴油發(fā)動機需求不斷增加，成套的燃油噴射系統(tǒng)也不斷增加，相應地，針閥偶件得到大量生產，日產量高達3萬件，這就要求測量系統(tǒng)的效率、精度等不斷提高。針閥的結構可分為三部分，針尖、大小外圓、尾部，通常每道工序加工完均需對大外圓尾部尺寸包括直徑、角度、距離等進行測量，傳統(tǒng)的測量方式多以手工方式拿取針閥零件，用氣動測量儀進行人工測量，人力浪費嚴重，生產效率較低。隨著產品質量管理的規(guī)范化和法制化，在線檢測、全數檢測、實時監(jiān)控的呼聲越來越高。

所謂機器視覺檢測技術，即計算機化的光測量。其通過相機、鏡頭模擬人類視覺進行識別、測量與判斷。具有高速、高精、實時的優(yōu)點?；诖耍瑱C器視覺測量技術的應用越來越廣泛。申請?zhí)枮?00810124374.9的中國專利提出了一種基于機器視覺的大尺寸測量裝置，其將大尺寸工件置于載物臺上，通過相機獲取工件的各局部區(qū)域，通過算法對各局部圖像進行補償求和，得到整體零件尺寸；申請?zhí)枮?00810243973.2的中國專利提出了一種非接觸式的船舶幾何尺寸的視覺測量裝置，裝置采用4臺工業(yè)相機，對船體幾何尺寸進行測量，具有專用性；申請?zhí)枮?01310698709.9的中國專利提出了一種板料成型極限曲線的視覺測量裝置，裝置采用視覺相機對變形材料進行取圖分析，計算邊緣彎曲程度，從而得出材料成型極限曲線，方法簡單易用；申請?zhí)枮?01410275227.7的中國專利提出了一種完整成像視覺測量裝置，該裝置同樣采用載物臺式測量方法，完成軸類零件的同軸度、徑向跳動、圓柱度等的測量；申請?zhí)枮?01510395713.7的中國專利提出了一種基于三維視覺的圓柱面半徑測量方法，方法通過三維視覺測量系統(tǒng)獲取圓柱面的三維點云數據，然后將其展開成二維平面數據，然后基于角度的排序算法將二維展開成一維點序列，根據一維點序列進行橢圓擬合和圓擬合，從而獲得半徑，該方法抗噪能力強、精度較高。上述發(fā)明均采用了視覺測量技術作為測量方法，雖然完成了對目標的測量，但均無法實現在線實時檢測與統(tǒng)計分析，不能對工序能力進行監(jiān)控反饋，無法適應大批量生產。

因此實現針閥零件在線全數實時檢測與監(jiān)控，成為企業(yè)急需解決的難題。在此背景下，本發(fā)明基于機器視覺測量技術，實現了對針閥高效、高精度的非接觸式測量及分揀，能夠及時統(tǒng)計測量數據，對于機床的及時反饋，以及后期噴油器的裝配及安全性具有重要意義。

技術實現要素：

針對現有技術中存在不足，本發(fā)明提供了一種基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置，實現了對針閥高效、高精度的非接觸式測量及分揀，能夠及時統(tǒng)計測量數據，對于機床的及時反饋，以及后期噴油器的裝配及安全性具有重要意義。

本發(fā)明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置，包括控制系統(tǒng)、上料機構、定位夾緊機構、視覺測量機構和分揀機構；所述上料機構包括輸送器臺架、工件輸送器、輸料管、順序塊、第一安裝板、第一支架、第一氣缸、第二氣缸、工件壓緊塊、工件阻斷塊、接近傳感器和電氣柜；所述工件輸送器固定在輸送器臺架上，所述工件輸送器為振動出料裝置，通過工件輸送器內部安裝的振動器，將零件送到工件輸送器的出料口；所述順序塊與第一安裝板連接，通過第一安裝板固定在第一支架上；所述第一支架固定安裝在電氣柜上；所述順序塊通過輸料管與工件輸送器的出料口連接，用于將零件輸送到順序塊內的通孔中；所述順序塊上設有第一槽和第二槽，且分別與順序塊通孔垂直；所述第一氣缸和第二氣缸固定在第一安裝板上，所述第一氣缸通過氣管與第一電磁閥連接，所述第二氣缸通過氣管與第二電磁閥連接；所述第一氣缸拉伸桿安裝工件壓緊塊，通過第一電磁閥控制第一氣缸拉伸使工件壓緊塊進入第一槽；所述第二氣缸拉伸桿安裝工件阻斷塊，通過第二電磁閥控制第二氣缸拉伸使工件阻斷塊進入第二槽；所述接近傳感器插入順序塊內孔中，用于感應零件；第一氣缸在行程上設有第一磁性開關和第二磁性開關，用于檢測第一氣缸是否拉伸或者收縮到位；第二氣缸在行程上設有第三磁性開關和第四磁性開關，用于檢測第二氣缸是否拉伸或者收縮到位；所述定位夾緊機構包括第二安裝板、第二支架、導向套基座、機械手氣缸、工件支撐塊、第三氣缸、光纖傳感器和傳感器基座；所述導向套基座與第二安裝板連接，通過第二安裝板固定在第二支架上，所述第二支架固定安裝在電氣柜上；所述導向套基座上設有導向孔，所述導向孔位于順序塊的通孔正下方，且與順序塊的通孔同軸；所述機械手氣缸安裝在第二安裝板上，所述機械手氣缸通過氣管與第四電磁閥連接，通過第四電磁閥控制機械手氣缸夾緊從導向孔中掉落的零件；所述第三氣缸固定在第二安裝板上，且位于機械手氣缸下方，所述第三氣缸通過氣管與第三電磁閥連接；所述第三氣缸拉伸桿安裝工件支撐塊，通過第三電磁閥控制第三氣缸拉伸工件支撐塊用于支撐零件；所述光纖傳感器通過傳感器基座固定在所述第二支架，用于感應機械手氣缸是否裝夾零件；第三氣缸在行程上設有第五磁性開關和第六磁性開關，用于檢測第三氣缸是否拉伸或者收縮到位；所述視覺測量設備包括平面光源、光源支撐架、光源控制器、遠心鏡頭、工業(yè)相機、相機連接角板和相機支撐架；所述平面光源的一端與光源支撐架的上端連接，光源支撐架的下端固定在電氣柜上；所述光源控制器與平面光源電連接，所述遠心鏡頭與工業(yè)相機的鏡頭接口連接，所述相機連接角板分別與工業(yè)相機和相機支架的一端通過螺栓連接固定，相機支架的另一端固定于電氣柜上方平臺上；所述平面光源、遠心鏡頭和機械手氣缸上夾緊的零件位于同一直線上；所述分揀機構包括導料槽、導料槽支架、計數傳感器、傳感器支架、分揀槽、滑動平移機構和接料盤；所述導料槽與導料槽支架連接，通過導料槽支架固定在電氣柜上；所述導料槽一端位于工件支撐塊的下方，另一端放置在分揀槽進料口上方；所述導料槽上安裝有計數傳感器；所述接料盤設有至少兩個料倉，所述接料盤放置于電氣柜平臺上，位于分揀槽出料口的下方；所述分揀槽固定在滑動平移機構上，通過控制滑動平移機構使零件經過分揀槽進入接料盤的不同料倉；所述控制系統(tǒng)包括pc機和plc控制模塊；所述plc控制模塊與工件輸送器、接近傳感器、光纖傳感器、光源控制器、工業(yè)相機、計數傳感器、滑動平移機構、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第一磁性開關、第二磁性開關、第三磁性開關、第四磁性開關、第五磁性開關和第六磁性開關連接；所述pc機與plc控制模塊通過串口相互連接，用于用戶輸入指令、標定參數，實時顯示捕獲的圖像和測量結果，進行數據存儲和統(tǒng)計分析。

進一步，所述導向孔內安裝導向套，所述導向套與導向孔過盈配合。

進一步，所述機械手氣缸的兩個夾爪的內側分別安裝定位夾緊塊，所述定位夾緊塊上設有v型槽。

進一步，所述滑動平移機構包括分揀氣缸、滑塊和滑槽；所述分揀氣缸和滑塊固定在基座上，所述基座安裝在電氣柜上；所述滑塊與分揀氣缸拉伸桿連接，所述滑塊安裝在滑槽內，通過分揀氣缸使所述滑塊在滑槽內往復運動；所述分揀氣缸上安裝至少兩個磁性開關，磁性開關與plc控制模塊連接；所述磁性開關與所述接料盤的料倉數量相同。

進一步，所述滑槽和滑塊為t型槽或者燕尾槽結構。

進一步，所述分揀槽上設有3個料槽；所述接料盤設有3個料倉，且與3個所述的料槽出口一一對應，通過滑動平移機構使料槽入口與料槽貫通。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明所述的基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置，通過視覺測量設備所測數據及判斷結果進行反饋，由控制模塊控制動作，最終將所測針閥零件分成合格品、返修品和報廢品。

2.本發(fā)明所述的基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置，通過工件輸送器將針閥零件經過上料機構送到定位夾緊機構處進行夾緊定位，然后視覺測量設備接收控制信號進行取圖測量，并進行分析判斷和反饋，在分揀氣缸的作用下，自動完成分揀，提高了生產效率，降低了生產成本。

3.本發(fā)明所述的基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置，通過順序塊防止在輸送中出現物料卡死或者一次落料數量大于一個。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置總裝圖；

圖2為本發(fā)明所述的上料機構中的順序塊的結構圖；

圖3為本發(fā)明所述的定位夾緊機構結構圖；

圖4為本發(fā)明所述的視覺測量設備的系統(tǒng)結構圖；

圖5為本發(fā)明所述的分揀機構結構圖；

圖6為本發(fā)明所述的分揀機構結構爆炸圖；

圖7為本發(fā)明所述的基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置工作流程圖；

圖中：

1-電氣柜；2-pc機；3-輸送器臺架；4-工件輸送器；5-輸料管；6-順序塊；7-第一安裝板；8-第一支架；9-第一氣缸；10-第二氣缸；11-工件壓緊塊；12-工件阻斷塊；13-接近傳感器；14-第二安裝板；15-第二支架；16-導向套；17-導向套基座；18-機械手氣缸；19-定位夾緊塊；20-工件支撐塊；21-第三氣缸；22-光纖傳感器；23-傳感器基座；24-平面光源；25-基座；26-接料盤；27-光源支撐架；28-光源控制器；29-遠心鏡頭；30-工業(yè)相機；31-相機連接角板；32-相機支撐架；33-導料槽；34-導料槽支架；35-計數傳感器；36-傳感器支架；37-分揀槽；38-滑塊；39-滑槽；40-分揀氣缸。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于此。

如圖1所示，為本發(fā)明所述基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置的一種實施方式，所述基于機器視覺的油嘴針閥尺寸自動測量裝置包括控制系統(tǒng)、上料機構、定位夾緊機構、視覺測量機構和分揀機構。

如圖2所示，所述上料機構包括輸送器臺架3、工件輸送器4、輸料管5、順序塊6、第一安裝板7、第一支架8、第一氣缸9、第二氣缸10、工件壓緊塊11、工件阻斷塊12、接近傳感器13和電氣柜1；所述工件輸送器4固定在輸送器臺架3上，所述工件輸送器4為振動出料裝置，通過工件輸送器4內部安裝的振動器，將零件送到工件輸送器4的出料口；工件輸送器4工作原理為通過振動料斗整理針閥零件，可以使工件輸送器4垂直方向振動，同時還使工件輸送器4繞其垂直軸做扭擺振動，工件輸送器4內零件受到這種振動，從而沿螺旋軌道上升，將零件按一定方向和順序排列好，直到送到出料口，通過輸料管5逐個送入順序塊6中。所述順序塊6與第一安裝板7連接，通過第一安裝板7固定在第一支架8上；所述第一支架8固定安裝在電氣柜1上；所述順序塊6通過輸料管5與工件輸送器4的出料口連接，用于將零件輸送到順序塊6內的通孔中；所述順序塊6上設有第一槽和第二槽，且分別與順序塊6通孔垂直；所述第一氣缸9和第二氣缸10固定在第一安裝板7上，所述第一氣缸9通過氣管與第一電磁閥連接，所述第二氣缸10通過氣管與第二電磁閥連接；所述第一氣缸9拉伸桿安裝工件壓緊塊11，通過第一電磁閥控制第一氣缸9拉伸使工件壓緊塊11進入第一槽；所述第二氣缸10拉伸桿安裝工件阻斷塊12，通過第二電磁閥控制第二氣缸10拉伸使工件阻斷塊12進入第二槽；所述接近傳感器13插入順序塊6內孔中，用于感應零件；第一氣缸9在行程上設有第一磁性開關和第二磁性開關，用于檢測第一氣缸9是否拉伸或者收縮到位；第二氣缸10在行程上設有第三磁性開關和第四磁性開關，用于檢測第二氣缸10是否拉伸或者收縮到位。

圖3所示，所述定位夾緊機構包括第二安裝板14、第二支架15、導向套基座17、機械手氣缸18、工件支撐塊20、第三氣缸21、光纖傳感器22和傳感器基座23；所述導向套基座17與第二安裝板14連接，通過第二安裝板14固定在第二支架15上，所述第二支架15固定安裝在電氣柜1上；所述導向套基座17上設有導向孔，所述導向孔位于順序塊6的通孔正下方，且與順序塊6的通孔同軸；所述機械手氣缸18安裝在第二安裝板14上，所述機械手氣缸18通過氣管與第四電磁閥連接，通過第四電磁閥控制機械手氣缸18夾緊從導向孔中掉落的零件；所述第三氣缸21固定在第二安裝板14上，且位于機械手氣缸18下方，所述第三氣缸21通過氣管與第三電磁閥連接；所述第三氣缸21拉伸桿安裝工件支撐塊20，通過第三電磁閥控制第三氣缸21拉伸工件支撐塊20用于支撐零件；所述光纖傳感器13通過傳感器基座23固定在所述第二支架15，用于感應機械手氣缸18是否裝夾零件；第三氣缸21在行程上設有第五磁性開關和第六磁性開關，用于檢測第三氣缸21是否拉伸或者收縮到位。

圖4所示，所述視覺測量設備包括平面光源24、光源支撐架27、光源控制器28、遠心鏡頭29、工業(yè)相機30、相機連接角板31和相機支撐架32；所述平面光源24的一端與光源支撐架27的上端連接，光源支撐架27的下端固定在電氣柜1上；所述光源控制器28與平面光源24電連接，所述遠心鏡頭29與工業(yè)相機30的鏡頭接口連接，所述相機連接角板31分別與工業(yè)相機30和相機支架32的一端通過螺栓連接固定，相機支架32的另一端固定于電氣柜1上方平臺上；所述平面光源24、遠心鏡頭29和機械手氣缸18上夾緊的零件位于同一直線上。

圖5和圖6所示，所述分揀機構包括導料槽33、導料槽支架34、計數傳感器35、傳感器支架36、分揀槽37、滑動平移機構和接料盤26；所述導料槽33與導料槽支架34連接，通過導料槽支架34固定在電氣柜1上；所述導料槽33一端位于工件支撐塊20的下方，另一端放置在分揀槽37進料口上方；所述導料槽33上安裝有計數傳感器35；所述接料盤26設有至少兩個料倉，所述接料盤26放置于電氣柜1平臺上，位于分揀槽37出料口的下方；所述分揀槽37固定在滑動平移機構上，通過控制滑動平移機構使零件經過分揀槽37進入接料盤26的不同料倉。

所述控制系統(tǒng)包括pc機2和plc控制模塊；所述plc控制模塊與工件輸送器4、接近傳感器13、光纖傳感器22、光源控制器28、工業(yè)相機30、計數傳感器35、滑動平移機構、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第一磁性開關、第二磁性開關、第三磁性開關、第四磁性開關、第五磁性開關和第六磁性開關連接；所述pc機2與plc控制模塊通過串口相互連接，用于用戶輸入指令、標定參數，實時顯示捕獲的圖像和測量結果，進行數據存儲和統(tǒng)計分析。

工作過程：首先將針閥零件裝入工件輸送器4中，啟動裝置。其中上料機構自動完成針閥零件頭尾方向一致性的整理及輸送，控制針閥零件按序進入順序塊6中，接近傳感器13感知針閥零件到位，輸出信號給控制模塊，通過第一電磁閥控制第一氣缸9伸出動作，第一氣缸9運行到位后第一磁性開關傳感器感知信號并傳遞信號給控制模塊，通過第二電磁閥控制第二氣缸10縮回動作，此時最先進入順序塊6的針閥零件受重力作用通過導向孔自由下落，受工件支撐塊20阻擋而停止，光纖傳感器22檢測到針閥零件到位信號，并傳遞給控制模塊，控制模塊發(fā)送指令給工業(yè)相機30，進行工件的快速取圖，pc機2用來分析、測量并判斷，并將所測數據輸入儲存設備，同時將判斷結果反饋到控制模塊，控制模塊控制滑動平移機構動作，滑動平移機構動作到位后，通過第三電磁閥控制模塊控制第三氣缸21縮回動作，到位后第六磁性開關傳感器感知并傳遞信號，通過第四電磁閥控制模塊控制機械手氣缸18松開動作，并控制第二氣缸10、第一氣缸9完成復位動作。機械手氣缸18松開后，所測針閥零件自由下落，通過導料槽，分揀槽進入接料盤43中。針閥零件下落過程中，計數傳感器35計數并感知傳遞信號給控制模塊，控制模塊控制第三氣缸21復位，此時一個循環(huán)工作完成，可自動進行下一個循環(huán)工作。

所述導向孔內安裝導向套16，所述導向套16與導向孔過盈配合。為了防止導向孔長期的磨損造成，針閥零件無法對落入機械手氣缸18中心。

為了確保機械手氣缸18準確，所述機械手氣缸18的兩個夾爪的內側分別安裝定位夾緊塊19，所述定位夾緊塊19上設有v型槽。

所述滑動平移機構包括分揀氣缸40、滑塊38和滑槽39；所述分揀氣缸40和滑塊38固定在基座25上，所述基座25安裝在電氣柜1上；所述滑塊38與分揀氣缸40拉伸桿連接，所述滑塊38安裝在滑槽39內，通過分揀氣缸40使所述滑塊38在滑槽39內往復運動；所述分揀氣缸40上安裝至少兩個磁性開關，磁性開關與plc控制模塊連接；所述磁性開關與所述接料盤26的料倉數量相同。所述滑槽39和滑塊38為t型槽或者燕尾槽結構。

根據實際生產情況，所述分揀槽37上設有3個料槽，；所述接料盤26設有3個料倉，分別可以記為合格品區(qū)、返修品區(qū)和報廢品區(qū)且與3個所述的料槽出口一一對應，通過滑動平移機構使料槽入口與料槽33貫通。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進-替換或變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。