十字型鑰匙齒形尺寸的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種十字型鑰匙齒形尺寸的檢測裝置。背光源放置在U形載物臺上，固定板豎直固定在載物臺側面，固定板中心安置有90度旋轉氣缸，十字形鑰匙的柄部固定在夾具上，氣泵與PLC通過電磁閥與90度旋轉氣缸相連；CCD相機位于待檢測十字形鑰匙齒形部分的上方，相機經圖像采集卡與計算機主機相連，顯示器與計算機主機相連，PLC與計算機主機相連。本發明用背光源照射將鑰匙齒形輪廓清晰呈現在相機視野范圍之內，運用圖像處理去除圖像干擾，定位齒形圖像邊界，計算出齒形對邊距離。90度旋轉機構，實現對鑰匙齒形全方位的圖像采集，根據圖像采樣點的間距和設定的閾值判定產品是否合格，解決了傳統檢測方式不能實時在線檢測的問題。
【專利說明】十字型鑰匙齒形尺寸的檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器視覺在線檢測裝置，具體涉及一種十字型鑰匙齒形尺寸的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]十字鑰匙是日常生活中常用的一種鑰匙類型，配合十字鎖芯，多使用于防盜門上，由于其特殊的齒形結構，在同軸四個相差90度的方向上均有一個齒形，使得人工檢測其齒形質量存在很多的問題:人工成本高，效率低，長時間工作由于人眼疲勞不可避免地會產生誤檢和漏檢，人工抽檢難以實現實時在線檢測。
[0003]機器視覺是一種新型的檢測方法，已經被廣泛應用于尺寸測量、角度測量、缺陷檢測等領域，具有速度快精度高等優點。
【發明內容】
[0004]針對【背景技術】中存在的問題，本發明的目的在于提供一種十字型鑰匙齒形尺寸的檢測裝置，有效的解決十字型鑰匙齒形尺寸檢測中人工成本高，檢測速度慢，自動化程度低等問題。
[0005]本發明采用的技術方案如下:
本發明包括U形載物臺、背光源、背光源電源適配器、背光源位置固定軸、固定板、90度旋轉氣缸、鉗形夾具、氣泵、PLC, CXD相機、支撐架、圖像采集卡、顯示器和計算機主機。
[0006]背光源水平放置在U形載物臺兩側端面上，由四個背光源位置固定軸固定，背光源與背光源電源適配器相連；固定板豎直固定在載物臺的一側，在固定板中心向內水平安置一個能90度旋轉氣缸，待檢測十字形鑰匙的柄部固定在90度旋轉氣缸端部的鉗形夾具中，鉗形夾具與90度旋轉氣缸的旋轉軸相接，鉗形夾具位于背光源的上方，氣泵與90度旋轉氣缸的進氣口連接，PLC通過電磁閥與90度旋轉氣缸的活塞相連；支撐架豎直設置在載物臺的另一側底座上，CCD相機安裝在支撐架上面，CCD相機位于待檢測十字形鑰匙齒形部分的上方，C⑶相機經圖像采集卡與計算機主機相連，顯示器與計算機主機相連，PLC與計算機主機相連。
[0007]與【背景技術】相比，本發明具有的有益效果是:
本發明將機器視覺技術應用到十字型鑰匙齒形尺寸檢測中，用背光源照射將鑰匙齒形輪廓清晰呈現在相機視野范圍之內，運用圖像處理技術去除圖像干擾，精確定位齒形圖像邊界，計算出齒形對邊距離。針對十字型鑰匙的特殊齒形結構，設計了 90度旋轉機構，實現對鑰匙齒形全方位的圖像采集，根據圖像采樣點的間距和設定的閾值判定產品是否合格，解決了傳統檢測方式不能實時在線檢測，費工費時，精度低的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發明的結構示意圖。[0009]圖2是圖1中90度旋轉氣缸和鉗形夾具的局部放大圖。
[0010]圖3是一種十字型鑰匙的結構示意圖。
[0011]圖4是本發明檢測方法的流程圖。
[0012]圖中:1、U形載物臺，2、背光源，3、背光源電源適配器，4、背光源位置固定軸，5、固定板，6、90度旋轉氣缸，7、鉗形夾具，8、氣泵，9、PLC，10、CCD相機，11、支撐架，12、圖像采集卡，13、顯示器，14、計算機主機。
[0013]【具體實施方式】:
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。
[0014]如圖1所示，本發明包括U形載物臺1、背光源2、背光源電源適配器3、背光源位置固定軸4、固定板5、90度旋轉氣缸6、鉗形夾具7、氣泵8、PLC 9、C⑶相機10、支撐架11、圖像采集卡12、顯示器13和計算機主機14。
[0015]背光源2水平放置在U形載物臺I兩側端面上，由四個背光源位置固定軸4固定，背光源2與背光源電源適配器3相連；固定板5豎直固定在載物臺I的一側，在固定板5中心向內水平安置一個能90度旋轉氣缸6，待檢測十字形鑰匙的柄部固定在90度旋轉氣缸6端部的鉗形夾具7中，鉗形夾具7與90度旋轉氣缸6的旋轉軸相接，鉗形夾具7位于背光源2的上方，氣泵8與90度旋轉氣缸6的進氣口連接，PLC 9通過電磁閥與90度旋轉氣缸6的活塞相連。
[0016]支撐架11豎直設置在載物臺I的另一側底座上，CXD相機10安裝在支撐架11上面，C⑶相機10位于待檢測十字形鑰匙齒形部分的上方，C⑶相機10經相匹配的圖像采集卡與計算機主機14相連，顯示器13與計算機主機14相連，PLC 9與計算機主機14相連。
[0017]以上器件根據設計需要，均可在市場上選購得到。
[0018]如圖2所示，當90度旋轉氣缸接收到PLC 9發送的控制信號，90度旋轉氣缸帶動轉軸順時針旋轉90度，即鉗形夾具7也同時順時針旋轉90度，實現在檢測過程中對十字型鑰匙齒形全方位的圖像采集。
[0019]如圖3所示，是一種十字型鑰匙的結構示意圖，鑰匙在同軸的四個方向上均有齒形，且每個齒形之間角度為90度。
[0020]如圖4所示，本發明的工作過程如下:
1)把CCD相機垂直向下照射在標準尺寸的十字型鑰匙的齒形部分，打開背光源電源，調整背光源亮度，并調節CXD相機的焦距和光圈，使得十字型鑰匙齒形輪廓清晰顯示在CXD相機的拍攝視野之內；
2)對CCD相機進行標定；
3)讀取相機在線采集到的圖像，在計算機顯示器上觀察圖像，將圖像中十字型鑰匙齒形部分的區域選定為ROI區域，將此ROI區域的圖像作為標準圖像I1 ；
4)通過計算機控制PLC觸發90度旋轉氣缸，在90旋轉氣缸的帶動下，十字型鑰匙轉動90度，再次將圖像中十字型鑰匙齒形部分的區域選定為ROI區域，將此ROI區域的圖像作為標準圖像I2 ;
5)對獲取的圖像I1、圖像I2進行圖像預處理，經過圖像二值化，中值濾波，圖像銳化，圖像分割后，提取出十字型鑰匙齒形輪廓的邊緣特征，在齒形上邊緣處設置間距為d的采樣點η個，計算每個采樣點到齒形下邊緣的垂直距離，在圖像I1、圖像I2中分別可得到η個采樣點垂直邊距，圖像I1中記為X1, X2? χ3?…χη，圖像中記為yi，y2，y3,…乂。，并設定閾值為z ；
6)采集待測十字型鑰匙齒形輪廓圖像，選定ROI區域，選定過程同標準十字型鑰匙，旋轉前圖像記為圖像S1，旋轉90度后的圖像記為圖像S2 ；
7)對所得圖像S1、圖像S2進行圖像預處理，處理過程同標準十字型鑰匙，處理完成后，圖像S1中的采樣點記為Ct1, a 2, Ct3,…αη，圖像S2中的采樣點記為β1; β2, β3,…βη;
8)將各采樣點逐一比較，圖像I1與圖像S1比較，圖像I2與圖像S2比較，判斷各采樣點的間距值是否在設定的閾值范圍之內
9)如各采樣點對比結果均在設定閾值范圍內，則判定待檢測十字型鑰匙合格；
10)否則判定為不合格，并標記顯示出超過閾值范圍的齒形邊緣采樣點。
[0021]以上所述實施方式適用于不同尺寸的十字型鑰匙齒形尺寸檢測，提高了檢測精度和速度。`
【權利要求】
1.一種十字形鑰匙齒形尺寸的檢測裝置，其特征在于:包括U形載物臺(I)、背光源(2)、背光源電源適配器(3)、背光源位置固定軸(4)、固定板(5)、90度旋轉氣缸(6)、鉗形夾具(7)、氣泵(8)、PLC (9)、CCD相機(10)、支撐架(11)、圖像采集卡(12)、顯示器(13)和計算機主機(14);背光源(2)水平放置在U形載物臺(I)兩側端面上，由四個背光源位置固定軸(4)固定，背光源(2)與背光源電源適配器(3)相連；固定板(5)豎直固定在載物臺(I)的一側，在固定板(5)中心向內水平安置一個能90度旋轉氣缸(6)，待檢測十字形鑰匙的柄部固定在90度旋轉氣缸(6 )端部的鉗形夾具(7 )中，鉗形夾具(7 )與90度旋轉氣缸(6 )的旋轉軸相接，鉗形夾具(7)位于背光源(2)的上方，氣泵(8)與90度旋轉氣缸(6)的進氣口連接，PLC (9)通過電磁閥與90度旋轉氣缸(6)的活塞相連；支撐架(11)豎直設置在載物臺(I)的另一側底座上，C⑶相機(10)安裝在支撐架(11)上面，C⑶相機(10)位于待檢測十字形鑰匙齒形部分的上方，CXD相機(10)經圖像采集卡與計算機主機(14)相連，顯示器(13)與計算機主機(14)相連，PLC (9)與計算機主機(14)相連。
【文檔編號】G01B11/24GK103822584SQ201410091433
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】孫堅, 沈鵬程, 鐘少俊, 徐紅偉, 張海波, 朱少誠 申請人:中國計量學院