專利名稱：機器視覺系統(tǒng)對彈簧垂直度的在線檢測方法
技術(shù)領域：
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)對彈簧垂直度進行在線檢測的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的彈簧生產(chǎn)車間現(xiàn)場，對彈簧的垂直度需要進行在線檢測?，F(xiàn)有技術(shù) 中，對彈簧垂直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人進行彈簧垂 直角度的目測和處理，將檢測結(jié)果分為合格品(如垂直角度為0 15° )和不合格品(如 》15° )，大于合格精度的彈簧直接作為廢品處理。 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；彈簧垂直度檢測等帶數(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)人員觀測彈簧垂直度的速度 最高為0. 5個/s，對生產(chǎn)速率有極大限制。
發(fā)明的內(nèi)容 針對現(xiàn)有技術(shù)對彈簧垂直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，監(jiān)測速度低等問題，本發(fā)明提供一種 機器視覺系統(tǒng)對彈簧垂直度的在線檢測方法，其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 —種機器視覺系統(tǒng)對彈簧垂直度的在線檢測方法，包括以下步驟 (1)準備工業(yè)相機，所述工業(yè)相機或由外部觸發(fā)信號控制在線拍攝； (2)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； (3)設定檢測參量為彈簧垂直度，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； (4)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側(cè)面的圖像，并 將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測； (5)計算機對接收到得圖像進行圖像算法處理，提取彈簧側(cè)面的圖像；
(6)計算機對所述彈簧側(cè)面偏離垂直線的偏角進行計算； (7)通過計算出的角度值判斷該產(chǎn)品是屬于合格品/廢品，通過外部觸發(fā)與控制 信號將兩類產(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(7)步，具體按下述步驟進行垂直度的判斷和分檢 (8)判斷垂直度是否在合格范圍，如在合格范圍(< 15° )則轉(zhuǎn)向第(8A)步，若
大于規(guī)定范圍(> 15° )則轉(zhuǎn)向第(8B)步
(8A)作為合格品進行分揀；
(8B)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(7)步，當檢測到產(chǎn)品為廢品時，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)對彈簧垂直度進行在線檢測，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、廢品這兩類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計、存 儲、查詢功能。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)的檢測垂直度精度最高為O. 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，從而大大提高產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)


圖1是合格品的彈簧側(cè)面圖像。
圖2是廢品的彈簧側(cè)面圖像。
圖3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。
圖1、2是從彈簧側(cè)面拍攝并經(jīng)過處理后的圖像。 在圖1、2所示的拍攝圖像中，為了更好的區(qū)分圖形，圖中粗線條的平行四邊形框 為彈簧側(cè)面拍攝圖像；帶箭頭的水平和垂直線為標準的二維(X， Y)坐標；平等四邊行左上 方直線為方便角度計算而作的夾角延長線；虛線是為了方便區(qū)分彈簧垂直度是否合格而作 的輔助線(為合格品與不合格品的垂直度分界線)。
實施例一，對合格產(chǎn)品的檢測 如圖1所示的彈簧側(cè)面圖像，其中Y軸與彈簧左邊界夾角為垂直度的表示區(qū)域。
將北京微視1300UM型工業(yè)相機固定在彈簧檢測輸送裝置的正上方，相機距彈簧 側(cè)面的距離為30cm，使用8mm COMPUTAR鏡頭，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0. 58ms。角 度度檢測精度設置為r ，設定合格品正常垂直度為O。 15° 。采用專用紅色LED背光光 源，從彈簧正下方照射，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)彈簧側(cè)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側(cè)面的圖像，并將獲取的彈簧 側(cè)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。 計算機對彈簧垂直角度進行計算。該角度是所述Y軸與彈簧左側(cè)邊界直線所形成 的夾角的度數(shù)，該角度值也是所述垂直度值。 如檢測出的角度值為12° ，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。
實施例二，對廢品的檢測 如圖2所示的彈簧側(cè)面圖像，其中Y軸與彈簧左邊界夾角為垂直度的表示區(qū)域。 將北京微視1300UM型工業(yè)相機固定在彈簧檢測輸送裝置的正上方，相機距彈簧
側(cè)面的距離為30cm，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r時，設定合格品正?；《葹镺。 15° ，在檢測過程中獲取彈簧側(cè)面圖
像，計算出彈簧側(cè)面圖像中的垂直度值。 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20。，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。 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3，具體的步驟包括 (1)準備工業(yè)相機，所述工業(yè)相機或由外部觸發(fā)信號控制在線拍攝； (2)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； (3)設定檢測參量為彈簧垂直度，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； (4)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側(cè)面的圖像，并 將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測； (5)計算機對接收到得圖像進行圖像算法處理，提取彈簧側(cè)面的圖像；
(6)計算機對所述彈簧側(cè)面偏離垂直線的偏角進行計算； (7)通過計算出的角度值判斷該產(chǎn)品是屬于合格品/廢品，通過外部觸發(fā)與控制 信號將兩類產(chǎn)品從不同的出料口進行分揀。 對所述第(7)步，具體按下述步驟進行垂直度的判斷和分檢
(8)判斷垂直度是否在合格范圍，如在合格范圍(< 15° )則轉(zhuǎn)向第(8A)步，若 大于規(guī)定范圍(> 15° )則轉(zhuǎn)向第(8B)步
(8A)作為合格品進行分揀；
(8B)直接作為廢品剔除。 對所述第(7)步，當檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示， 并啟動報警裝置。 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?？梢岳斫猓绢I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
一種機器視覺系統(tǒng)對彈簧垂直度的在線檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)準備工業(yè)相機，所述工業(yè)相機或由外部觸發(fā)信號控制在線拍攝；(2)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；(3)設定檢測參量為彈簧垂直度，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；(4)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側(cè)面的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機；(5)計算機對接收到得圖像進行圖像算法處理，提取彈簧側(cè)面的圖像；(6)計算機對所述彈簧側(cè)面偏離垂直線的偏角進行計算；(7)通過計算出的角度值判斷該產(chǎn)品是屬于合格品/廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將兩類產(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)對彈簧垂直度的在線檢測方法，其特征在于， 對所述第(7)步，具體按下述步驟進行垂直度的判斷和分檢(8) 判斷垂直度是否在合格范圍，如在合格范圍(< 15° )則轉(zhuǎn)向第(8A)步，若大于 規(guī)定范圍(> 15° )則轉(zhuǎn)向第(8B)步(8A)作為合格品進行分揀； (8B)直接作為廢品剔除。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器視覺系統(tǒng)對彈簧垂直度的在線檢測方法，其特征在于， 對所述第(7)步，當檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報敬想罟 目農(nóng)且。
全文摘要
本發(fā)明機器視覺系統(tǒng)對彈簧垂直度的在線檢測方法，將彈簧垂直度設為檢測參量，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側(cè)面的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測，計算機對接收到得圖像進行圖像算法處理，提取彈簧側(cè)面的圖像，并通過計算機對所述彈簧側(cè)面的垂直角度進行計算，通過計算出的角度值判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將兩類產(chǎn)品從不同的出料口進行分揀。本發(fā)明對彈簧垂直度的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號G01B11/26GK101696877SQ200910210888
公開日2010年4月21日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11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;