鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法及其系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種檢查鈑金沖壓件螺絲孔螺紋是否存在的方法及其系統，本發明包括以下步驟：（1）將工件放入振動盤中，振動盤開始振動，同時傳送帶開始運轉；當待檢測工件開始從振動盤的出料口送出，傳送帶將工件輸送到檢測區域；（2）螺絲孔直徑檢查相機和螺絲孔反光量檢查相機對工件同時進行拍照，并將拍照所得的圖像分別傳送至每個視頻解碼器中，對圖像解碼后送入圖像處理芯片；（3）對接收到的圖像進行處理與分析，提取待測工件的待比對特征，并與正常工件模板的特征進行比對；（4）若比對結果正常，則合格，若比對結果異常，則停止并報警。本發明能夠快速準確的判斷鈑金沖壓件螺絲孔螺紋是否存在，操作方便、價格低廉、誤判率低。
【專利說明】鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法及其系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種檢查鈑金沖壓件螺絲孔螺紋是否存在的方法及其系統，具體是一 種基于計算機視覺技術的判斷鈑金沖壓件上攻絲孔螺紋有無的嵌入式圖像處理系統。
【背景技術】
[0002] 鈑金沖壓件具有輕薄、均勻、強度高以及精度高、加工成本低、規格一致的特點，廣 泛的應用于生產生活中的各個領域，例如儀器儀表、家電、辦公機械、汽車配件、裝飾材料 等。對鈑金沖壓件的裝配，較多地采用在沖壓件上沖孔并攻絲的螺絲孔連接方式，這種方式 加工出來的螺紋非常細小，判斷其是否加工出來非常困難。傳統的檢查方法是利用人工肉 眼觀察，這樣不僅工作強度大，而且極容易出現誤判。近年來出現利用視覺系統，通過測量 螺紋孔區域反光量的多少作為判斷螺紋孔是否存在的依據，有螺紋的孔反光量多，無螺紋 的孔反光量少。設定一個閾值，大于閾值的判定為有螺紋，小于閾值的判定為無螺紋。這樣 的方式存在兩個缺點：一、單純利用反光量的方式誤判率很高，因為個別有螺紋的孔反光量 很少，而個別無螺紋的孔反而反光量很多；二、成本較高。視覺系統往往具有很多功能，而用 戶必須為使用其中的一項功能，即統計反光量的功能，而為整個系統買單。
【發明內容】
[0003] 本發明要解決的技術問題是目前判斷鈑金沖壓件螺絲孔螺紋是否加工出來較為 困難、工作量大、誤判率高、成本較高，提供一種價格低廉、操作方便、誤判率低的鈑金螺絲 孔螺紋缺失檢查方法及其系統。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：一種鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法， 它包括以下步驟：（1)將待檢查的工件放入振動盤的料斗中，按下開機按鈕，振動盤開始振 動，同時傳送帶開始運轉；當待檢測工件開始從振動盤的出料口送出，傳送帶將工件輸送到 檢測區域，這時，傳送帶暫停運行；（2)待測工件進入檢測區域后，螺絲孔直徑檢查相機和 螺絲孔反光量檢查相機對工件同時進行拍照，并將拍照所得的圖像分別傳送至每個視頻解 碼器中，每個視頻解碼器對圖像進行解碼后送入圖像處理芯片中；（3)圖像處理芯片對接 收到的圖像進行處理與分析，提取待測工件的待比對特征，并將待比對特征與正常工件模 板的特征進行比對；（4)若比對結果正常，則工件合格，設備繼續工作，若比對結果出現異 常，則發出設備停止信號并報警。
[0005] 所述的正常工件的模板通過以下方式獲得：對正常工件采用分類模式方法進行識 另IJ，所述的分類模式為神經網絡分類器。
[0006] 所述的圖像處理芯片對接收到的圖像進行處理與分析，其中對圖像的處理包括： 圖像降噪處理、圖像直方圖均衡或圖像銳化中的任意一種。
[0007] 所述的圖像降噪處理是指：用中值濾波或平均值濾波的方法去除椒鹽噪聲種類的 圖像噪聲污染；圖像銳化中采用模板卷積和頻域濾波方法。
[0008] -種鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查系統，它包括對待檢測工件（11)進行拍 照的螺紋孔直徑檢查相機和螺紋孔反光量檢查相機，所述的螺紋孔直徑檢查相 機和螺紋孔反光量檢查相機將拍攝的圖片分別送入總控制箱內的視頻解碼器 I和視頻解碼器II中，視頻解碼器I和視頻解碼器II與圖像處理芯片相連，圖像處理芯片連接 MCU，MCU與存儲器、人機接口、接近開關傳感器、振動盤、和傳送帶相連。
[0009] 所述的每個視頻解碼器均與邏輯控制模塊、晶振、電源和對應的檢查相機相連接。
[0010] 所述的存儲器采用FLASH和SRAM，SRAM為圖像處理芯片與MCU共享。
[0011] 所述的MCU連接有照射待測工件的光源，光源至少為一個LED。
[0012] 所述的MCU連接有報警器，報警器為三色聲光報警器。
[0013] 采用上述技術方案的本發明，能夠快速準確的判斷鈑金沖壓件螺絲孔螺紋是否存 在，操作方便、價格低廉、誤判率低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發明的設備結構示意圖。
[0015] 圖2是本發明總控制箱內部系統構成示意圖。
[0016] 圖3是本發明主程序流程圖。
[0017] 圖4是本發明檢查算法流程圖。
[0018] 圖5是本發明使用流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發明是一種鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法，它包括以下步驟：（1)將待檢查的 工件放入振動盤的料斗中，按下開機按鈕，振動盤開始振動，同時傳送帶開始運轉；當待檢 測工件開始從振動盤的出料口送出，傳送帶將工件輸送到檢測區域，這時，傳送帶暫停運 行；（2)待測工件進入檢測區域后，螺絲孔直徑檢查相機和螺絲孔反光量檢查相機對工件 同時進行拍照，并將拍照所得的圖像分別傳送至每個視頻解碼器中，每個視頻解碼器對圖 像進行解碼后送入圖像處理芯片中；（3)圖像處理芯片對接收到的圖像進行處理與分析， 提取待測工件的待比對特征，并將待比對特征與正常工件模板的特征進行比對；（4)若比 對結果正常，則工件合格，設備繼續工作，若比對結果出現異常，則發出設備停止信號并報 警。
[0020] 所述的正常工件的模板通過以下方式獲得：對正常工件采用分類模式方法進行識 另IJ，所述的分類模式為神經網絡分類器。
[0021] 所述的圖像處理芯片對接收到的圖像進行處理與分析，其中對圖像的處理包括： 圖像降噪處理、圖像直方圖均衡或圖像銳化中的任意一種。
[0022] 所述的圖像降噪處理是指：用中值濾波或平均值濾波的方法去除椒鹽噪聲種類的 圖像噪聲污染；圖像銳化采用模板卷積和頻域濾波方法。
[0023] 如圖1和圖2所示，本發明包括一種鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查系統，它包括對待檢 測工件11進行拍照的螺紋孔直徑檢查相機3和螺紋孔反光量檢查相機4,所述的螺紋孔直 徑檢查相機3和螺紋孔反光量檢查相機4將拍攝的圖片分別送入總控制箱2內的視頻解碼 器I和視頻解碼器II中，視頻解碼器I和視頻解碼器II與圖像處理芯片相連，圖像處理芯片連 接MCU，MCU與存儲器、人機接口、接近開關傳感器、振動盤、和傳送帶相連。
[0024] 所述的每個視頻解碼器均與邏輯控制模塊、晶振、電源和對應的檢查相機相連接。
[0025] 所述的存儲器采用FLASH和SRAM，SRAM為圖像處理芯片與MCU共享。
[0026] 所述的MCU連接有照射待測工件的光源6,光源6至少為一個LED，提供相機需要 的照明光線，通常需要根據實際情況采用多個LED。
[0027] 所述的MCU連接有報警器5,報警器5為三色聲光報警器。
[0028] 螺紋孔直徑檢查相機3是對到達檢測區域10的待檢測工件11的螺紋孔的直徑進 行檢查。其過程是從垂直工件的正上方拍攝到達檢測區域工件的圖片，并將圖片傳送到總 控制箱2做進一步圖像處理。
[0029] 螺紋孔反光量檢查相機4是對到達檢測區域10的待檢測工件11的螺紋孔的反光 量進行檢查。其過程是從工件側方拍攝到達檢測區域工件的圖片，并將圖片傳送到總控制 箱2做進一步圖像處理。
[0030] 振動盤7是一種自動將待檢測工件11輸送到傳送帶9上的裝置，需根據不同種類 的工件特殊定制。它的工作原理是：振動盤料斗下面有個脈沖電磁鐵，可以使料斗作垂直方 向振動，由傾斜的彈簧片帶動料斗繞其垂直軸做扭擺振動。料斗內工件，由于受到這種振動 而沿螺旋軌道上升。在上升的過程中經過一系列軌道的篩選或者姿態變化，工件能夠按要 求呈統一狀態自動進入傳送帶9。
[0031] 傳送帶9是由步進電機8驅動其運轉的。每當一個工件進入到檢測位置時，步進 電機8暫停轉動，此時傳送帶靜止，完成工件螺絲孔檢測。當工件螺絲孔合格時，步進電機 繼續轉動，使下個工件進入檢測區域繼續檢測。如果工件不合格，步進電機不再繼續轉動， 同時三色聲光報警器由正常狀態的綠色變成異常狀態的紅色，并發出報警聲。
[0032] 下面結合圖3、圖4、圖5對本發明做進一步描述： 如圖5所示，使用前需要先對設備進行整體檢查，檢查內容包括：察看電源線與信號線 是否正確連接，尤其電源線是否有破皮，檢查振動盤7與傳送帶9的電機以及線路是否有燒 焦之處。檢查設備各個部件和螺絲是否有松動現象。如果一切正常，可打開設備電源，進入 用戶設置模式。
[0033] 拿一待檢工件樣品放到檢測區域，調節光源6、螺絲孔直徑檢查相機3和螺絲孔反 光量檢查相機4的位置，使監視器1上顯示的工件樣品最清晰。
[0034] 用戶設置模式下，由于本發明采用的分類模式為神經網絡分類器，屬于有監督的 分類，因此用戶需設置的主要內容是訓練分類器，具體操作是：準備大量的合格工件和不合 格工件，將工件逐個放置到檢測區域10。放置合格工件后，待系統提取螺絲孔直徑和反光量 信息后，將工件狀態設置為合格，放置不合格工件后，待系統提取螺絲孔直徑和反光量信息 后，將工件狀態設置為不合格，完成判定標準的設定。
[0035] 將待檢查的工件放入振動盤7的料斗中，按下開機按鈕，振動盤7開始振動，同時 傳送帶9開始運轉。當待檢測工件開始從振動盤7的出料口送出，傳送帶9將工件輸送到 檢測區域10,這時，傳送帶9暫停運行，螺絲孔直徑檢查相機3和螺絲孔反光量檢查相機4 同時拍攝工件，并將得到的兩張圖片傳送到總控制箱2。
[0036] 圖4是總控制箱2對得到的同一工件的兩張圖片的檢測算法流程圖，在總控制箱 成功讀取兩張圖片后，對得到的兩張圖片進行處理，目的是為更好地進行后續特征提取和 識別打下基礎。對圖像的處理具體包括：圖像降噪處理，用中值濾波、平均值濾波等方法去 除椒鹽噪聲等種類的圖像噪聲污染；圖像直方圖均衡，使原圖像直方圖變換為具有均勻密 度分布的直方圖，以增加所獲圖像的全局對比度；圖像銳化，用模板卷積和頻域濾波的方 法，增強圖像的邊緣及灰度跳變的部分，使圖像變得清晰。
[0037] 處理結束后，提取螺絲孔直徑檢查相機3所獲圖像中工件的螺絲孔直徑數據和螺 絲孔反光量檢查相機4所獲圖像中工件的螺絲孔反光量數據，并且將這兩種信息融合到一 個數據結構，即判別數組中。
[0038] 利用在用戶模式下訓練的最近鄰分類器，對判別數組進行模式分類，得到待檢工 件合格或不合格的判定。
[0039] 當工件為合格品時，再次使傳送帶運轉，讓下個工件進入檢測區域，重復上述步驟 進行新一輪的檢測。當工件為不合格品時，傳送帶不再繼續運行，暫停振動盤，同時三色聲 光報警器亮起紅燈，發出報警聲。直到按下復位按鍵后，檢測才繼續進行。
【權利要求】
1. 一種鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法，其特征在于：它包括以下步驟：（1)將待檢查 的工件放入振動盤的料斗中，按下開機按鈕，振動盤開始振動，同時傳送帶開始運轉；當待 檢測工件開始從振動盤的出料口送出，傳送帶將工件輸送到檢測區域，這時，傳送帶暫停運 行；（2)待測工件進入檢測區域后，螺絲孔直徑檢查相機和螺絲孔反光量檢查相機對工件 同時進行拍照，并將拍照所得的圖像分別傳送至每個視頻解碼器中，每個視頻解碼器對圖 像進行解碼后送入圖像處理芯片中；（3)圖像處理芯片對接收到的圖像進行處理與分析， 提取待測工件的待比對特征，并將待比對特征與正常工件模板的特征進行比對；（4)若比 對結果正常，則工件合格，設備繼續工作，若比對結果出現異常，則發出設備停止信號并報 警。
2. 根據權利要求1所述的鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法，其特征在于：所述的正常工 件的模板通過以下方式獲得：對正常工件采用分類模式方法進行識別，所述的分類模式為 神經網絡分類器。
3. 根據權利要求1所述的鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法，其特征在于：所述的圖像處 理芯片對接收到的圖像進行處理與分析，其中對圖像的處理包括：圖像降噪處理、圖像直方 圖均衡或圖像銳化中的任意一種。
4. 根據權利要求3所述的鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查方法，其特征在于：所述的圖像降 噪處理是指：用中值濾波或平均值濾波的方法去除椒鹽噪聲種類的圖像噪聲污染；圖像銳 化中采用模板卷積和頻域濾波方法。
5. -種鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查系統，其特征在于：它包括對待檢測工件（11)進行 拍照的螺紋孔直徑檢查相機（3)和螺紋孔反光量檢查相機（4)，所述的螺紋孔直徑檢查相 機（3)和螺紋孔反光量檢查相機（4)將拍攝的圖片分別送入總控制箱（2)內的視頻解碼器 I和視頻解碼器II中，視頻解碼器I和視頻解碼器Π與圖像處理芯片相連，圖像處理芯片連接 MCU，MCU與存儲器、人機接口、接近開關傳感器、振動盤、和傳送帶相連。
6. 根據權利要求5所述的鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查系統，其特征在于：所述的每個視 頻解碼器均與邏輯控制模塊、晶振、電源和對應的檢查相機相連接。
7. 根據權利要求5所述的鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查系統，其特征在于：所述的存儲器 采用FLASH和SRAM，SRAM為圖像處理芯片與MCU共享。
8. 根據權利要求5所述的鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查系統，其特征在于：所述的MCU連 接有照射待測工件的光源（6)，光源（6)至少為一個LED。
9. 根據權利要求5所述的鈑金螺絲孔螺紋缺失檢查系統，其特征在于：所述的MCU連 接有報警器（5)，報警器（5)為三色聲光報警器。
【文檔編號】G01B11/08GK104122265SQ201310154924
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優先權日:2013年4月28日
【發明者】王忠勇, 馬超, 宋豫全, 鄧計才, 高向川 申請人:鄭州大學