軸承保持器假焊的視覺檢測方法
【專利摘要】一種軸承保持器假焊的視覺檢測方法，在焊接過程中使用一種軸承保持器假焊自動檢測裝置通過視覺檢測來完成軸承保持器假焊檢測，所述軸承保持器假焊自動檢測裝置包括萬向調節支架、視覺檢測裝置、分料裝置和同步控制驅動部件，所述視覺檢測裝置固定在萬向調節支架上，視覺檢測裝置、分料裝置均與同步控制驅動部件電連接。利用同步控制驅動部件，驅動焊接后同步控制視覺成像，使視覺裝置精確抓取焊接過程中產生的結構光；焊接結構光成像后的圖像處理，彩色圖像的灰度化，灰度圖像的二值化，面積計算并比較閥值，得出焊接保持器是真焊還是假焊；最后利用分料裝置剔除假焊保持器，檢測精度高保證產品質量。
【專利說明】軸承保持器假焊的視覺檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及軸承保持器焊接自動生產線中產品產生假焊時的自動檢測方法。特別 是一種軸承保持器假焊的視覺檢測方法。
【背景技術】
[0002] 軸承保持器焊接自動生產線，對減少工序流程、提高生產效率，減少勞動力消耗降 低生產成本，無疑是有非常的積極意義的。但是，由于受到工藝裝備的制造和調整等因素的 影響，保持器兩端接口的形狀和尺寸存在一定程度的偏差，兩端接口的接合狀態也存在一 些差異(見圖8、9)，那么這些偏差和差異就影響到，兩個焊接點的電阻(并聯電阻）值也是 存在差別的，又由于焊接電源的總功率是恒定的，所以保器架兩個焊接點的焊接牢度和強 度也是有差別的。當這種差別達到一定程度時，就產生假焊(見圖8、9)。而目前還找不到科 學有效的檢測方法，在生產中一般只能依靠工人師傅的經驗，通過眼睛來發現和剔除存在 假焊的成品，假焊的存在會導致保持器焊接口脫開，使軸承不能正常旋轉。正是因為存在假 焊的狀態（即使是概率很低)，所以影響了軸承的可靠性。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的就是利用高分辨率的視覺系統（CCD)同步檢測焊接效果，自動剔除 假焊成品，杜絕了假焊產品的存在。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種軸承保持器假焊的視覺檢測方 法，其創新在于：使用一種軸承保持器假焊自動檢測裝置通過視覺檢測來完成軸承保持器 假焊檢測的，所述軸承保持器假焊自動檢測裝置包括萬向調節支架、視覺檢測裝置、分料裝 置和同步控制驅動部件，所述視覺檢測裝置固定在萬向調節支架上，視覺檢測裝置、分料裝 置均與同步控制驅動部件電連接。
[0005] 具體檢測方法采用如下步驟： 準備工作： 調整萬向調節支架，使得視覺檢測裝置處于給軸承保持器焊接點拍照的合適位置； 對視覺檢測裝置初始參數設置：圖像的ROI、灰度閥值T (20-100)和面積閥值 (400-700)； 軸承保持器彎曲成型，同步控制驅動部件驅動電阻焊接。
[0006] 檢測開始： a、 同步控制驅動部件同步驅動視覺檢測裝置2采集保持器焊接時產生結構光的整體 圖像； b、 根據設定的圖像ROI，視覺檢測裝置自動截取需要檢測區域的子圖像； c、 視覺檢測裝置自動將彩色子圖像灰度化； d、 根據預先設定灰度閥值T，視覺檢測裝置灰度圖像二值化處理； e、 視覺檢測裝置二值化圖像的面積計算，得到白色圖像面積計算值和黑色圖像面積 值； f、視覺檢測裝置自動比較白色圖像面積計算值與設定面積閥值，得到檢測結果，發送 給同步控制驅動部件；若白色圖像面積計算值小于設定面積閥值，即認為保持器真焊，同步 控制驅動部件控制分料裝置，使保持器由出料槽的合格品出料口流出；若白色圖像面積計 算值大于設定面積閥值，即認為保持器假焊，同步控制驅動部件控制分料裝置，使保持器由 出料槽的廢品出料口流出。
[0007] 所述萬向調節支架包括支架安裝板、第一連桿、兩個夾緊頭、第二連桿、第三連桿、 視覺檢測裝置安裝板和接頭，所述第一連桿與支架安裝板固定連接，所述第二連桿設有兩 個夾緊頭，一個夾緊頭與第一連桿裝連，另一個夾緊頭與第三連桿裝連，所述第三連桿的一 端固定連接有接頭，且接頭與視覺檢測裝置安裝版裝連，視覺檢測裝置固定裝連在視覺檢 測裝置安裝板上。
[0008] 所述分料裝置包括分料裝置固定腳、分料氣缸、出料槽、和分料打板，所述出料槽 為方形管，固定裝連在分料裝置固定腳上，分料氣缸與出料槽的一個側面裝連，且分料氣缸 設有的輸出軸穿過出料槽并從相對的另一個側面穿出，輸出軸與出料槽內的分料打板固定 連接，所述輸出軸從出料槽的另一個側面穿出處設有廢品出料口。
[0009] 所述視覺檢測裝置為工業相機。
[0010] 所述視覺檢測裝置安裝板呈L型，包括相互垂直的視覺平板和接頭側板，其中視 覺平板裝連視覺檢測裝置，接頭側板設有兩個相互平行的長形孔，所述接頭設有兩個連接 銷軸，所述接頭通過兩個連接銷軸與接頭側板的兩個長形孔裝連。
[0011] 所述分料打板呈L型，包括相互垂直的分料平板和分料側板，分料氣缸的輸出軸 與分料平板固定連接，當輸出軸向外伸出時，與其裝連的分料平板恰好將出料槽的另一個 側面設有的廢品出料口堵住，而分料側板伸出至出料槽外，當輸出軸回縮至原始位置，與輸 出軸裝連的分料平板隨之退到出料槽的安裝分料氣缸的一面，而分料側板堵在出料槽的內 孔橫截面上。
[0012] 采用本發明的軸承保持器假焊的視覺檢測方法，使用一種軸承保持器假焊自動檢 測裝置通過視覺檢測來完成軸承保持器假焊檢測的，所述軸承保持器假焊自動檢測裝置包 括萬向調節支架、視覺檢測裝置、分料裝置和同步控制驅動部件，所述視覺檢測裝置固定在 萬向調節支架上，視覺檢測裝置、分料裝置均與同步控制驅動部件電連接。所述可萬向調節 支架和分料裝置可以直接安裝于卷圓成型設備的正前方墻板上，所述視覺檢測裝置固定在 可萬向調節支架的最前端，所述同步控制驅動部件安裝在設備電控柜內，同步驅動部件主 要同步驅動焊接、視覺檢測，通過接收視覺檢測反饋信號，驅動分料裝置。利用高分辨率的 視覺系統（CCD)，比對正常焊接(無假焊）和非正常焊接(假焊）之間，焊接光的亮度、光面積 值等參數，（檢測程序和原理見圖7)，將存在假焊的成品檢測出。并通過控制系統和執行機 構將其剔出。軸承保持器假焊自動檢測裝置能在焊接生產時，視覺檢測裝置同步檢測焊接 效果，自動剔除假焊成品，杜絕了假焊產品的存在。由于利用萬向調節支架，找到了較好的 取像窗口；為了在焊接過程中得到一張想要的圖像，利用同步控制驅動部件，驅動焊接后同 步控制視覺成像，使視覺裝置精確抓取焊接過程中產生的結構光；焊接結構光成像后的圖 像處理，彩色圖像的灰度化，灰度圖像的二值化，面積計算并比較閥值，得出焊接保持器是 真焊還是假焊；最后利用分料裝置剔除假焊保持器，保證產品質量，檢測精度高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發明軸承保持器假焊的視覺檢測方法的步驟流程圖； 圖2是本發明所用視覺檢測裝置的結構示意圖； 圖3是圖2中萬向調節支架與視覺檢測裝置的結構示意圖； 圖4是圖2中分料裝置在分料打板打開狀態的結構示意圖； 圖5是圖2中分料裝置在分料打板關閉狀態的結構示意圖； 圖6是本發明的控制系統圖； 圖7是本發明的控制信號時序圖； 圖8是是本發明中被檢測的軸承保持器焊接前的結構示意圖； 圖9是是本發明中被檢測的軸承保持器焊接后的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 以下結合具體的實施例對本發明的軸承保持器假焊的視覺檢測方法作進一步詳 細說明。
[0015] 被檢測產品是10100。
[0016] 參見附圖1?7所示，檢測中使用一種軸承保持器假焊自動檢測裝置按照圖1所 示軸承保持器假焊的視覺檢測方法的步驟流程圖，通過視覺檢測來完成軸承保持器假焊檢 測，所述軸承保持器假焊自動檢測裝置包括萬向調節支架1、視覺檢測裝置2、分料裝置3和 同步控制驅動部件4,所述萬向調節支架1和分料裝置3安裝于卷圓成型設備的正前方墻板 上，所述視覺檢測裝置2固定在萬向調節支架1上，所述同步控制驅動部件4安裝在設備電 控柜內，視覺檢測裝置2、分料裝置3均與同步控制驅動部件4電連接。
[0017] 參見附圖2、3所示，所述萬向調節支架1包括支架安裝板1-1、第一連桿1-2、兩個 夾緊頭1-3、第二連桿1-4、第三連桿1-5、視覺檢測裝置安裝板1-6和接頭1-7,所述第一連 桿1-2與支架安裝板1-1固定連接，所述第二連桿1-4設有兩個夾緊頭1-3, 一個夾緊頭1-3 與第一連桿1-2裝連，另一個夾緊頭1-3與第三連桿1-5裝連，所述第三連桿1-5的一端固 定連接有接頭1-7,且接頭1-7與視覺檢測裝置安裝版1-6裝連，視覺檢測裝置2固定裝連 在視覺檢測裝置安裝板1-6上。
[0018] 參見附圖2、4、5所示，所述分料裝置3包括分料裝置固定腳3-1、分料氣缸3-2、出 料槽3-3、和分料打板3-4,所述出料槽3-3為方形管，固定裝連在分料裝置固定腳3-1上， 分料氣缸3-2與出料槽3-3的一個側面裝連，且分料氣缸3-2設有的輸出軸3-2-1穿過出 料槽3-3并從相對的另一個側面穿出，輸出軸3-2-1與出料槽3-3內的分料打板3-4固定 連接，所述輸出軸3-2-1從出料槽3-3的另一個側面穿出處設有廢品出料口 3-3-1。
[0019] 所述視覺檢測裝置2為工業相機。
[0020] 參見圖2、3所示，為了使視覺檢測裝置2安裝平穩，所述視覺檢測裝置安裝板1-6 呈L型，包括相互垂直的視覺平板1-6-2和接頭側板1-6-3,其中視覺平板1-6-2裝連視 覺檢測裝置2,接頭側板1-6-3設有兩個相互平行的長形孔1-6-1，所述接頭1-7設有兩個 連接銷軸1-7-1，所述接頭1-7通過兩個連接銷軸1-7-1與接頭側板1-6-3的兩個長形孔 1-6-1裝連。
[0021] 參見附圖4、5所示，所述分料打板3-4呈L型，包括相互垂直的分料平板3-4-1和 分料側板3-4-2,分料氣缸3-2的輸出軸3-2-1與分料平板3-4-1固定連接，當輸出軸3-2-1 向外伸出時，與其裝連的分料平板3-4-1恰好將出料槽3-3的另一個側面設有的廢品出料 口 3-3-1堵住，而分料側板3-4-2伸出至出料槽3-3外，當輸出軸3-2-1回縮至原始位置， 與輸出軸3-2-1裝連的分料平板3-4-1隨之退到出料槽3-3的安裝分料氣缸3-2的一面， 而分料側板3-4-2堵在出料槽3-3的內孔橫截面上。
[0022] 參見附圖1?7所示，本發明的軸承保持器假焊的視覺檢測方法在實施前，首先將 軸承保持器假焊的視覺檢測裝置安裝到位，即將所述萬向調節支架1和分料裝置3直接安 裝于卷圓成型設備的正前方墻板5上，且被焊接軸承保持器6的出料導桿7伸入分料裝置 3的出料槽3-3的一端，所述出料槽3-3的另一端為合格品出料口 3-3-2,所述視覺檢測裝 置2固定在萬向調節支架1的最前端，所述同步控制驅動部件4安裝在設備電控柜內，同步 驅動部件4主要同步驅動焊接、視覺檢測，通過接收視覺檢測反饋信號，驅動分料裝置3。同 步控制驅動部件4由一臺PLC (Programmable Logic Controller)控制器，利用控制器輸 入輸出點（I/O)與其他設備交互。
[0023] 準備工作： 在系統運行之前，對視覺檢測裝置的初始參數設置，也是非常重要的，它們有R0I、灰度 值和面積值，下面將做詳細介紹： ROI (Region Of Interest)技術，這是一個非常有用的特點。電阻焊接是在要焊件的 保持器兩接點形成局部高溫，使保持器端面局部熔化，形成熔池，熔池冷卻固化完成焊接。 整個焊接區域的不同部位發光特性相差很大，焊接中心溫度通常非常高，會形成發出耀眼 強光的等離子體，其邊緣是材料熔化后的熔池，熔池溫度較低，只有很弱的光輻射，這使視 覺裝置觀測區域不同部位的光強差異很大，焊接點的輻射光強度通常遠遠超過焊接熔池的 輻射光強，要獲得清晰熔池圖像面臨的最大困難是要克服焊接點形成的強光干擾。一般，如 果不采取措施，焊接實時檢測圖像獲取系統的入射光強會超過視覺裝置的響應上限，即焊 接點的強輻射光是如此之強，會使視覺裝置的所有或大部分感光單元在其曝光的短時間內 達到光照飽和，從而使相機感光單元的輸出達到電飽和，無法重現焊接熔池中心及邊緣部 分的圖像細節，熔池圖像的細節會完全丟失。為了避免熔池圖像的細節信息被焊接點強光 淹沒，通過設置視覺裝置RI〇(Region Of Interest以下簡稱R0I)，屏蔽焊接點中心，并采取 濾光、衰減等其他措施，通過設置感興趣區域來獲取相機視場內的有效信息，ROI是在成像 應用中，定義一個或多個感興趣的窗口區域，僅對這些窗口內的圖像信息進行讀出，只獲取 該局部區域的圖像。在該范圍外的圖像信息對檢測來說是無效的，設定較小的ROI區域可 以減少相機傳送及計算機需要處理的圖像信息量。ROI可同時提高ROI區域圖像獲取的幀 頻，在高速焊接在線實時質量檢測中，ROI高速特性非常有用，極大提高整個測量、反饋控制 系統的響應速度。
[0024] 視覺裝置獲取圖像，圖像處理的流程如下所示： 讀取彩色圖像一灰度圖像一二值化處理 彩色圖像中的每個像素的顏色有R、G、B三個分量決定，而每個分量有255種值可取，這 樣一個像素點可以有1600多萬的顏色的變化范圍。而灰度圖像是R、G、B三個分量相同的 一種特殊的彩色圖像，一個像素點的變化范圍為255種。YUV是編譯顏色空間的種類，"Y" 表示明亮度"U"表示色度"V"表示濃度，根據YUV的顏色空間，Y的分量的物理意義是點的 亮度，由該值反映亮度等級，根據RGB和YUV顏色空間的變化關系可建立亮度Y與R、G、B三 個顏色分量的對應： Y=O. 3R+0. 59G+0.IlB 以這個亮度值表達圖像的灰度值。
[0025] 圖像二值化是將灰度圖像結果轉換成黑白二值圖像，從而能得到清晰的邊緣輪廓 線，更好地為邊緣提取、圖像分割、面積計算處理服務，得到白色圖像面積計算值和黑色圖 像面積值。二值化的基本過程如下：對原始圖像作低通濾波，進行圖像的預處理，降低或去 除噪聲，確定灰度閥值T。凡是像素的灰度值大于這個閥值T的設成255(白色）；小于這 個閥值T的設成0 (黑色)。這樣處理后的圖像就只有黑白兩色，從而將灰度范圍劃分成目 標和背景兩類，實現了圖像的二值化。設原始圖像為f (X，y)，二值化后的圖像為g(X，y)，則
【權利要求】
1. 一種軸承保持器假焊的視覺檢測方法，其特征在于：使用一種軸承保持器假焊自動 檢測裝置通過視覺檢測來完成軸承保持器假焊檢測，所述軸承保持器假焊自動檢測裝置包 括萬向調節支架（1)、視覺檢測裝置（2)、分料裝置（3)和同步控制驅動部件（4)，所述視覺 檢測裝置（2)固定在萬向調節支架（1)上，視覺檢測裝置（2)、分料裝置（3)均與同步控制 驅動部件（4)電連接，具體檢測方法采用如下步驟： 準備工作： 調整萬向調節支架1，使得視覺檢測裝置2處于給軸承保持器焊接點拍照的合適位置； 對視覺檢測裝置2初始參數設置：圖像的ROI、灰度閥值T (20-100)和面積閥值 (400-700)； 軸承保持器彎曲成型，同步控制驅動部件驅動電阻焊接； 檢測開始： a. 同步控制驅動部件（4)同步驅動視覺檢測裝置（2)采集保持器焊接時產生結構光 的整體圖像； b. 根據設定的圖像ROI，視覺檢測裝置（2)自動截取需要檢測區域的子圖像； c. 視覺檢測裝置2自動將彩色子圖像灰度化； d. 根據預先設定灰度閥值T，視覺檢測裝置（2)灰度圖像二值化處理； e. 視覺檢測裝置二值化圖像的面積計算，得到白色圖像面積計算值和黑色圖像面積 值； f. 視覺檢測裝置自動比較白色圖像面積計算值與設定面積閥值，得到檢測結果，發送 給同步控制驅動部件；若白色圖像面積計算值小于設定面積閥值，即認為保持器真焊，同步 控制驅動部件控制分料裝置（3)，使保持器由出料槽（3-3)的合格品出料口（3-3-2)流出； 若白色圖像面積計算值大于設定面積閥值，即認為保持器假焊，同步控制驅動部件控制分 料裝置（3 )，使保持器由出料槽（3-3 )的廢品出料口（ 3-3-1)流出。
2. 根據權利要求1所述的基于軸承保持器假焊的視覺檢測方法，其特征在于：所述 萬向調節支架（1)包括支架安裝板（1-1)、第一連桿（1-2)、兩個夾緊頭（1-3)、第二連桿 (1-4)、第三連桿（1-5)、視覺檢測裝置安裝板（1-6)和接頭（1-7)，所述第一連桿（1-2)與支 架安裝板（1-1)固定連接，所述第二連桿（1-4)設有兩個夾緊頭（1-3)，一個夾緊頭（1-3)與 第一連桿（1-2)裝連，另一個夾緊頭（1-3)與第三連桿（1-5)裝連，所述第三連桿（1-5)的 一端固定連接有接頭（1-7)，且接頭（1-7)與視覺檢測裝置安裝版（1-6)裝連，視覺檢測裝 置（2 )固定裝連在視覺檢測裝置安裝板（1-6 )上。
3. 根據權利要求1所述的基于軸承保持器假焊的視覺檢測方法，其特征在于：所述分 料裝置（3 )包括分料裝置固定腳（3-1)、分料氣缸（3-2 )、出料槽（3-3 )、和分料打板（3-4)， 所述出料槽（3-3)為方形管，固定裝連在分料裝置固定腳（3-1)上，分料氣缸（3-2)與出料 槽（3-3)的一個側面裝連，且分料氣缸（3-2)設有的輸出軸（3-2-1)穿過出料槽（3-3)并從 相對的另一個側面穿出，輸出軸（3-2-1)與出料槽（3-3)內的分料打板（3-4)固定連接，所 述輸出軸（3-2-1)從出料槽（3-3 )的另一個側面穿出處設有廢品出料口（ 3-3-1)。
4. 根據權利要求1所述的基于軸承保持器假焊的視覺檢測方法，其特征在于：所述視 覺檢測裝置（2)為工業相機。
5. 根據權利要求2所述的基于軸承保持器假焊的視覺檢測方法，其特征在于：所述視 覺檢測裝置安裝板（1-6)呈L型，包括相互垂直的視覺平板（1-6-2)和接頭側板（1-6-3)， 其中視覺平板（1-6-2)裝連視覺檢測裝置（2)，接頭側板（1-6-3)設有兩個相互平行的長形 孔（1-6-1 )，所述接頭（1-7 )設有兩個連接銷軸（1-7-1 )，所述接頭（1-7 )通過兩個連接銷軸 (1-7-1)與接頭側板（1-6-3)的兩個長形孔（1-6-1)裝連。
6.根據權利要求3所述的基于軸承保持器假焊的視覺檢測方法，其特征在于：所述 分料打板（3-4)呈L型，包括相互垂直的分料平板（3-4-1)和分料側板（3-4-2)，分料氣缸 (3-2)的輸出軸（3-2-1)與分料平板（3-4-1)固定連接，當輸出軸（3-2-1)向外伸出時，與 其裝連的分料平板（3-4-1)恰好將出料槽（3-3)的另一個側面設有的廢品出料口（3-3-1) 堵住，而分料側板（3-4-2)伸出至出料槽（3-3)外，當輸出軸（3-2-1)回縮至原始位置，與輸 出軸（3-2-1)裝連的分料平板（3-4-1)隨之退到出料槽（3-3)的安裝分料氣缸（3-2)的一 面，而分料側板（3-4-2)堵在出料槽（3-3)的內孔橫截面上。
【文檔編號】B07C5/36GK104475350SQ201410632428
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】秦小國, 祁百龍 申請人:常州東風軸承有限公司