本發(fā)明屬于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其涉及一種在傳送帶上自動(dòng)檢測(cè)鋰電池參數(shù)的機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工業(yè)上，為了解決人眼檢測(cè)的重復(fù)和疲勞導(dǎo)致的不準(zhǔn)確，以及無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的工廠環(huán)境，機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)用工業(yè)相機(jī)代替人眼去完成檢測(cè)的任務(wù)。視覺檢測(cè)系統(tǒng)大大提高了傳送帶上檢測(cè)的精度和速度，降低了人工成本，避免了由于個(gè)人原因造成的誤差。但是，工業(yè)傳送帶是運(yùn)動(dòng)的，當(dāng)一個(gè)相機(jī)拍照時(shí)，只能檢測(cè)一面，但鋰電池是圓柱形，需要360度全角度檢測(cè)，而且鋰電池的破損也得全面檢測(cè)。

對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，還沒有一種完善的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種在傳送帶上自動(dòng)檢測(cè)鋰電池參數(shù)的機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)的傳送帶上只采用一個(gè)相機(jī)全面檢測(cè)鋰電池的各個(gè)參數(shù)，分別是鋰電池的直徑，破損程度，二維碼檢測(cè)，同軸度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體如下：

一種在傳送帶上自動(dòng)檢測(cè)鋰電池參數(shù)的機(jī)器視覺檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩條傳送帶、門架結(jié)構(gòu)、CCD相機(jī)、兩個(gè)面光源和頂起機(jī)構(gòu)，其中

所述兩條傳送帶平行設(shè)置并具有一定的間距，鋰電池橫放在兩條傳送帶中間，兩端分別搭在一條傳送帶上，所述兩條傳送帶同步向前運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鋰電池向前移動(dòng)；

所述門架結(jié)構(gòu)設(shè)置在傳送帶的兩側(cè)，在所述門架結(jié)構(gòu)上方設(shè)置了所述CCD相機(jī)，并且所述相機(jī)設(shè)置于兩條傳送帶中線的正上方，所述相機(jī)可以給正下方的兩個(gè)鋰電池拍照。

所述兩個(gè)面光源設(shè)置于所述相機(jī)和傳送帶之間，兩個(gè)面光源傾斜放置在門架兩側(cè)，用于照射下方的鋰電池；

所述頂起機(jī)構(gòu)設(shè)置于相機(jī)正下方，并且設(shè)置于兩條傳送帶中間的下方，所述頂起機(jī)構(gòu)可以一次頂起兩個(gè)鋰電池，并具有可帶動(dòng)鋰電池繞其軸線旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；所述頂起機(jī)構(gòu)還包括三個(gè)背光源，即兩個(gè)長(zhǎng)背光和一個(gè)段背光，所述兩個(gè)長(zhǎng)背光設(shè)置于鋰電池的兩個(gè)極柱的下方，所述段背光設(shè)置在鋰電池的正下方，三個(gè)背光源可從下往上照亮被頂起的鋰電池。

進(jìn)一步地，該系統(tǒng)包括鋰電池檢測(cè)機(jī)構(gòu)和PLC，該檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以檢測(cè)到相機(jī)下方的鋰電池，PLC可以接收所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)控制系統(tǒng)中的各個(gè)部件，該系統(tǒng)的具體運(yùn)行過程如下：

(1)所述傳送帶將鋰電池運(yùn)送到所述相機(jī)正下方，鋰電池檢測(cè)機(jī)構(gòu)在檢測(cè)到鋰電池的到來(lái)后，發(fā)送信號(hào)給PLC；

(2)所述PLC暫停所述傳送帶的運(yùn)動(dòng)，然后給頂起機(jī)構(gòu)發(fā)送信號(hào)，所述頂起機(jī)構(gòu)頂起兩個(gè)鋰電池，同時(shí)PLC控制兩個(gè)面光源打開；

(3)所述PLC給相機(jī)一個(gè)信號(hào)，相機(jī)開始采集圖像，同時(shí)頂起機(jī)構(gòu)通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)鋰電池；所述相機(jī)在鋰電池旋轉(zhuǎn)過程中連續(xù)采集圖像，并將采集到的圖像發(fā)送給一個(gè)上位機(jī)；所述上位機(jī)通過圖像處理軟件檢測(cè)鋰電池的破損情況和二維碼；

(4)當(dāng)鋰電池旋轉(zhuǎn)一周后，PLC關(guān)閉面光源，打開三個(gè)背光源，然后頂起機(jī)構(gòu)再次旋轉(zhuǎn)鋰電池，相機(jī)仍然連續(xù)地采集圖像，并將采集到的圖像發(fā)送給所述上位機(jī)，所述上位機(jī)通過圖像處理軟件對(duì)這次采集到的圖像進(jìn)行圖像處理，以檢測(cè)鋰電池的直徑和同軸度。

進(jìn)一步地，設(shè)鋰電池的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面的直徑為D，兩條傳送帶的間距為L(zhǎng)₁，傳送帶上相鄰兩個(gè)鋰電池的間距為L(zhǎng)₂，當(dāng)頂起機(jī)構(gòu)頂起鋰電池時(shí)，相機(jī)與被頂起的鋰電池的距離為H，則上述參數(shù)滿足以下條件：

0.4≤L₁/L≤0.5；

0.28≤L₂/D≤0.32；

10≤H²/S≤12，其中S＝(2D+L₂)L。

進(jìn)一步地，所述兩個(gè)面光源為大小相同的矩形，相對(duì)于傳送帶左右對(duì)稱放置，面光源的上端之間的間距為L(zhǎng)₃，面光源和垂直方向的夾角為A，A為銳角，當(dāng)頂起機(jī)構(gòu)頂起鋰電池時(shí)，面光源下端距離鋰電池的高度為H₁，矩形面光源自身在水平方向的寬度為W₁，另一個(gè)方向的寬度為W₂，則上述參數(shù)滿足以下條件：

W₁≥1.5(2D+L₂)；

L₃+2W₂sinA-H₁/2≥L，且角度A在20度至40度之間。

進(jìn)一步地，鋰電池長(zhǎng)度L＝230mm，直徑D＝80mm，傳送帶間距L₁＝100mm，鋰電池間距L₂＝24mm，相機(jī)與被頂起的鋰電池的距離H＝700mm，矩形面光源的水平寬度W₁＝280mm，傾斜方向?qū)挾萕₂＝100mm，兩個(gè)面光源上端的間距L₃＝360mm，面光源下端距離被頂起的鋰電池的高度H₁＝440mm，面光源和垂直方向的夾角為A＝30°。

進(jìn)一步地，所述相機(jī)的像素值大于或等于500萬(wàn)，且鏡頭焦距為16mm。

本發(fā)明的有益效果包括：1)全自動(dòng)準(zhǔn)確和快速地檢測(cè)鋰電池的直徑，破損，二維碼，同軸度，無(wú)需人工。2)采用一個(gè)工業(yè)相機(jī)就可以檢測(cè)兩個(gè)鋰電池的相同四個(gè)參數(shù)，相當(dāng)于檢測(cè)8個(gè)參數(shù)，節(jié)約了成本。3)采用了兩類光源，面光源是針對(duì)破損和二維碼檢測(cè)，背光是針對(duì)鋰電池直徑和同軸度，大大提高了精度。

【附圖說明】

此處所說明的附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中：

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的正視圖。

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的立體圖。

圖3是本發(fā)明背光源的位置圖。

【具體實(shí)施方式】

下面將結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說明本發(fā)明，其中的示意性實(shí)施例以及說明僅用來(lái)解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

參見附圖1和2，其示出了本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明具有平行設(shè)置的兩條傳送帶，兩條傳送帶之間有一定的間距，鋰電池5橫放在這兩條傳送帶的中間，電池兩端分別搭在一條傳送帶上，所述兩條傳送帶同步向前運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鋰電池5向前移動(dòng)。圖2中示出了多個(gè)鋰電池5在傳動(dòng)帶上，前后鋰電池之間具有一定的間距，在傳送帶的帶動(dòng)下共同向前運(yùn)動(dòng)。

在傳送帶的兩側(cè)，有一個(gè)門架結(jié)構(gòu)1，門架上方設(shè)置了一個(gè)CCD相機(jī)2，并且CCD相機(jī)設(shè)置于兩條傳送帶中線的正上方，相機(jī)的像素值不低于500萬(wàn)，該相機(jī)2可以同時(shí)給其下方的兩個(gè)鋰電池拍照。相機(jī)和傳送帶之間有兩個(gè)面光源3，兩個(gè)面光源3傾斜放置在門架兩側(cè)，用于照射下方的鋰電池5，以幫助相機(jī)采集圖片。

在相機(jī)下方，并且在兩條傳送帶中間的下方具有一個(gè)頂起機(jī)構(gòu)4，該頂起機(jī)構(gòu)4可以一次頂起兩個(gè)鋰電池5，所述頂起機(jī)構(gòu)還包括三個(gè)背光源和電機(jī)，參見附圖3，三個(gè)背光源包括2個(gè)長(zhǎng)背光和1個(gè)段背光，所述2個(gè)長(zhǎng)背光分別設(shè)置于鋰電池的兩個(gè)極柱下方，所述段背光設(shè)置在鋰電池的正下方。三個(gè)背光源可以從下往上照亮被頂起的鋰電池5。所述電機(jī)可以帶動(dòng)被頂起的鋰電池繞電池軸線旋轉(zhuǎn)。

另外，本發(fā)明還具有一個(gè)鋰電池檢測(cè)機(jī)構(gòu)和一個(gè)PLC(圖中未示出)，該檢測(cè)機(jī)構(gòu)可以檢測(cè)到相機(jī)下方的鋰電池，PLC則作為本發(fā)明的控制機(jī)構(gòu)，可以接收所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)控制系統(tǒng)中的各個(gè)部件。

下面對(duì)本發(fā)明系統(tǒng)的具體運(yùn)行過程進(jìn)行說明：

(1)所述傳送帶將鋰電池運(yùn)送到所述相機(jī)正下方，鋰電池檢測(cè)機(jī)構(gòu)在檢測(cè)到鋰電池的到來(lái)后，發(fā)送信號(hào)給PLC。

(2)所述PLC暫停所述傳送帶的運(yùn)動(dòng)，然后給頂起機(jī)構(gòu)發(fā)送信號(hào)，所述頂起機(jī)構(gòu)頂起兩個(gè)鋰電池，同時(shí)PLC控制兩個(gè)面光源打開。

(3)所述PLC給相機(jī)一個(gè)信號(hào)，相機(jī)開始采集圖像，同時(shí)頂起機(jī)構(gòu)通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)鋰電池；所述相機(jī)在鋰電池旋轉(zhuǎn)過程中連續(xù)采集圖像，并將采集到的圖像發(fā)送給一個(gè)上位機(jī)；所述上位機(jī)通過圖像處理軟件檢測(cè)鋰電池的破損情況和二維碼。

(4)當(dāng)鋰電池旋轉(zhuǎn)一周后，PLC關(guān)閉面光源，打開三個(gè)背光源，然后頂起機(jī)構(gòu)再次旋轉(zhuǎn)鋰電池，相機(jī)仍然連續(xù)地采集圖像，并將采集到的圖像發(fā)送給所述上位機(jī)，所述上位機(jī)通過圖像處理軟件對(duì)這次采集到的圖像進(jìn)行圖像處理，以檢測(cè)鋰電池的直徑和同軸度。

(5)檢測(cè)完畢，PLC控制頂起機(jī)構(gòu)下降，被頂起的鋰電池重新歸位，回到傳送帶上，然后傳送帶重新運(yùn)動(dòng)，以檢測(cè)下兩個(gè)鋰電池。

為了更好地移動(dòng)鋰電池，并方便相機(jī)對(duì)電池進(jìn)行拍攝，本發(fā)明還需要對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)部件的尺寸進(jìn)行限定。一個(gè)基本的尺寸是鋰電池本身的大小，由于鋰電池呈圓柱形，因此鋰電池的尺寸參數(shù)包括其長(zhǎng)度L和橫截面的直徑D。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言，鋰電池的尺寸參數(shù)是固定的，通過對(duì)大量實(shí)踐結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，本發(fā)明此基礎(chǔ)上制定了其他參數(shù)。

有關(guān)傳送帶的尺寸參數(shù)也有2個(gè)，一個(gè)是兩條傳送帶的間距L₁，另一個(gè)是傳送帶上相鄰兩個(gè)鋰電池的間距L₂。

對(duì)于傳送帶間距，本發(fā)明由于需要滿足三個(gè)背光源照射下的拍攝，并且不妨礙傳送帶的運(yùn)行，通過對(duì)大量實(shí)踐結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，傳送帶的間距L₁與鋰電池的長(zhǎng)度L應(yīng)優(yōu)選滿足以下條件，即：0.4≤L₁/L≤0.5。

對(duì)于鋰電池間距，為了保證相機(jī)的拍攝可以分辨開兩個(gè)鋰電池，因此鋰電池間距不能太小，但是為了一次性檢測(cè)兩個(gè)鋰電池，該間距也不能太大，通過對(duì)大量實(shí)踐結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，鋰電池的間距L₂與鋰電池橫截面直接D應(yīng)優(yōu)先滿足以下條件，即：0.28≤L₂/D≤0.32。

有關(guān)門架結(jié)構(gòu)的參數(shù)主要是其高度，具體的，當(dāng)頂起機(jī)構(gòu)頂起鋰電池時(shí)，相機(jī)與被頂起的鋰電池的距離H。本發(fā)明采用500W像素的CCD相機(jī)，鏡頭焦距為16mm，在此條件下，該距離H還需要考慮拍攝的面積，而需要拍攝的最小面積S是兩個(gè)鋰電池及其間距所占的面積，即S＝(2D+L₂)L。因此，考慮到需要拍攝的鋰電池是一個(gè)曲面，通過對(duì)大量實(shí)踐結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，在優(yōu)選情況下，上述參數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足以下條件可以得到較好的拍攝效果，即：10≤H²/S≤12。

有關(guān)面光源的參數(shù)有三個(gè)，包括兩個(gè)面光源的間距，面光源的高度、寬度和面光源傾斜的角度。具體地，兩個(gè)面光源為大小相同的矩形，相對(duì)于傳送帶左右對(duì)稱放置，面光源的上端之間的間距為L(zhǎng)₃，面光源和垂直方向的夾角為A，A為銳角，當(dāng)頂起機(jī)構(gòu)頂起鋰電池時(shí)，面光源下端距離鋰電池的高度為H₁，矩形面光源自身在水平方向的寬度為W₁，另一個(gè)方向(傾斜方向)的寬度為W₂。

為了對(duì)兩個(gè)鋰電池進(jìn)行照射，首先其寬度應(yīng)大于兩個(gè)鋰電池的寬度，經(jīng)過對(duì)大量實(shí)踐結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，在優(yōu)選情況下，所述水平寬度W₁應(yīng)滿足以下條件，即：W₁≥1.5(2D+L₂)。

其次，對(duì)于面光源的其他參數(shù)，優(yōu)選應(yīng)當(dāng)滿足以下條件，即：

L₃+2W₂sinA-H₁/2≥L

并且角度A在20度至40度之間為宜。

具體實(shí)施例：

一種典型的鋰電池長(zhǎng)度L＝230mm，直徑D＝80mm，因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，傳送帶間距L₁＝100mm，鋰電池間距L₂＝24mm，相機(jī)與被頂起的鋰電池的距離H＝700mm，矩形面光源的水平寬度W₁＝280mm，傾斜方向?qū)挾萕₂＝100mm，兩個(gè)面光源上端的間距L₃＝360mm，面光源下端距離被頂起的鋰電池的高度H₁＝440mm，面光源和垂直方向的夾角為A＝30°。

以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，故凡依本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請(qǐng)范圍內(nèi)。