汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統，所述汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統包括一處理裝置、至少一臺取像裝置；所述取像裝置與處理裝置相連；所述處理裝置包括視覺檢測模塊；所述取像裝置用于采集汽車伺服電機生產過程裝配前、后的半成品的圖像；所述視覺檢測模塊用于提取取像裝置采集的圖像中的特征集合，并將所述特征集合與防錯測量的參照標準進行相似度對比用以判斷汽車伺服電機生產過程中的裝配是否合格，并將所述裝配是否合格的結果反饋給汽車伺服電機的自動化流水線控制系統。本發(fā)明能夠方便在生產過程中的每個生產環(huán)節(jié)構建防差錯與測量，提高了產品的品質和生產效益。本發(fā)明還提供一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法。
【專利說明】汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生產過程防錯領域，特別涉及一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統及方法。
【背景技術】
[0002]汽車空調伺服電機產品由塑料殼體、微電機、塑料齒輪組及位置傳感器(碳膜電位器)等元件組成。汽車空調伺服電機通過電機加電旋轉帶動減速齒輪組并帶動位置傳感器，位置傳感器反饋電壓信號給控制單元(即汽車空調電子控制單元ECU)確認是否已經到達位置而斷電，實現閉環(huán)控制的一個角度輸出的器件，經常用于汽車空調風門位置的開度大小的執(zhí)行驅動。
[0003]帶有汽車空調伺服電機的車載電動空調和車載自動空調系統已成為滿足駕乘舒適性的標準配置。每臺自動空調系統會用3到4個不同種類的汽車空調伺服電機。由于每個整車廠和汽車空調系統集成商對汽車空調伺服電機的要求大同小異，而又不能夠標準化為統一結構，所以導致伺服電機的內部組成零件和殼體品種繁多且相似，這給汽車空調伺服電機的生產過程的防錯帶來較大難度。
[0004]傳統的生產模式在生產裝配過程中靠人工肉眼檢查或利用機械防錯工裝進行過程的防錯檢測。人工肉眼檢查方法，由于人的主觀性影響，不符合檢測的客觀性原則，容易受人的情緒及疲勞的影響而出現漏判錯判。機械防錯工裝必須針對每個類型的產品進行設計制作，不僅成本高，周期長，而且由于空調伺服電機的零件部分存在重疊關系，部分生產過程難以實現甚至無法實現機械工裝的防錯。
【發(fā)明內容】
[0005]為解決以上汽車空調伺服電機生產過程防差錯能力不足的問題，有必要提供一種基于機器視覺測量的非接觸式的汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統及方法。
[0006]一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統，所述汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統包括一處理器、至少一取像裝置；所述取像裝置與處理裝置相連；所述處理裝置包括視覺檢測模塊；
[0007]所述取像裝置用于采集汽車伺服電機生產過程裝配前、后的半成品的圖像；
[0008]所述視覺檢測模塊用于提取取像裝置采集的圖像中的特征集合，并將所述特征集合與通過采集汽車伺服電機生產過程正確裝配前、后的半成品的圖像中的特征集合建立的防錯測量的參照標準進行相似度對比用以判斷汽車伺服電機生產過程中的裝配是否合格，并將所述裝配是否合格的結果反饋給汽車伺服電機的自動化流水線控制系統。
[0009]一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其通過上述汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統實現，所述汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法包括如下步驟:
[0010]S1、建立防錯測量的參照標準；
[0011]S2、獲取汽車伺服電機實際生產過程裝配前、后的半成品的特征集合；
[0012]S3、將S2中的特征集合與防錯測量的參照標準進行相似度對比，如果相似度大于容差值，判定該裝配過程不合格，并報錯；如果相似度小于容差值，判定該裝配過程合格，并將裝配過程是否合格的結果反饋給汽車伺服電機生產的自動化流水線控制系統。
[0013]本發(fā)明提供的汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統及方法，通過將獲取的汽車伺服電機實際生產過程裝配前、后的半成品的特征集合與防錯測量的參照標準進行相似度對比來判定裝配過程是否合格，該系統及方法可以單獨或嵌入自動或半自動化流水線使用，
可以方便在生產過程中的每個生產環(huán)節(jié)構建防差錯與測量，提高了產品的品質和生產效.、/■
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【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實施方式提供的汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統結構示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實施方式提供的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法流程圖；
[0016]圖3是圖2中步驟SI的子流程圖；
[0017]圖4是圖3中步驟S12的子流程圖；
[0018]圖5是圖2中步驟S2的子流程圖；
[0019]圖6是本發(fā)明實施例中殼體組件的圖像輪廓線的示意圖；
[0020]圖7是本發(fā)明實施例中殼體組件的各個齒輪的形狀、位置以及組裝關系的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統，所述汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統包括一處理裝置10、至少一臺取像裝置20。所述取像裝置20可以是USB2.0工業(yè)相機；所述取像裝置20與處理裝置10通過處理裝置10上的USB端口 12相連。所述處理裝置10包括視覺檢測模塊11。視覺檢測模塊11可以是LABVIEW軟件，也可以是與LABVIEW軟件功能相同的硬件模塊。
[0022]所述取像裝置20可以為多臺(比如4臺)，用于采集汽車伺服電機生產過程裝配前、后的半成品的圖像。
[0023]所述視覺檢測模塊11用于提取取像裝置20采集的圖像中的特征集合，并將所述特征集合與通過采集汽車伺服電機生產過程正確裝配前、后的半成品的圖像中的特征集合建立的防錯測量的參照標準進行相似度對比用以判斷汽車伺服電機生產過程中的裝配是否合格，并將所述裝配是否合格的結果反饋給汽車伺服電機的自動化流水線控制系統?？蛇x地，處理裝置10通過處理裝置10上的C0M(串口)端口 13將所述裝配是否合格的結果反饋給汽車伺服電機的自動化流水線控制系統30。COM(串口)端口 13作為汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統與自動化流水線控制系統30的指令傳遞的通信通道。
[0024]當自動化流水線控制系統30中的流水線控制器31給出一個開始測量信號時，取像裝置20通過處理裝置10的USB端口 12將圖片信號發(fā)送給處理裝置10，并通過視覺檢測模塊11 (LABVIEW軟件)對圖像進行處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號，調用LABVIEW軟件相應的視覺測量模塊工具，對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如面積、數量、位置、長度，再根據預設的允許度和參照標準輸出結果，比如可以包括尺寸、角度、個數、合格/不合格、有/無等，以實現汽車伺服電機生產過程防錯檢測的功能。還可以通過處理裝置10的COM(串口)端口 13將測量結果反饋給自動化流水線控制系統30處置。取像裝置20可以使USB免驅動工業(yè)相機，也可以是其他具有類似功能的圖像獲取裝置。
[0025]如圖2所示，本發(fā)明實施例提供一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其可以通過圖1中的汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統實現，所述汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法包括如下步驟:
[0026]S1、建立防錯測量的參照標準。
[0027]可選地，如圖3所示，所述步驟SI包括如下子步驟:
[0028]S11、取像裝置20采集汽車伺服電機生產過程正確裝配前、后的半成品的圖像作為參考圖像；取像裝置20將獲取的參考圖像發(fā)送給處理裝置10。
[0029]可選地，取像裝置20通過USB端口 12將圖像發(fā)送給處理裝置10。
[0030]S12、處理裝置10調用視覺檢測模塊11獲取參考圖像中的零件的形狀、相對位置、裝配關系的特征集合，將參考圖像中的特征集合作為防錯測量的參照標準存儲在處理裝置10中。
[0031]可選地，如圖4所示，所述步驟S12包括如下子步驟:
[0032]S121、將參考圖像轉換成灰度圖像，并對灰度圖像進行二值化處理得到二值圖像，提取而知圖像的輪廓線。
[0033]如圖6所示，本步驟中，可以通過LABVIEW軟件將參考圖像(采集的參考圖像為彩色圖像)轉換成灰度圖像，通過視覺助手(Vis1n Assistant)對灰度圖像進行二值化處理后得到二值圖像，提取圖像輪廓線。
[0034]S122、查找殼體組件5的特征邊AB與殼體特征圓，建立以殼體特征圓的圓心O為坐標原點，平行于特征邊為X軸方向，垂直于X軸為Y軸方向的平面坐標系。
[0035]如圖6所示,在本步驟中，建立坐標系是通過函數(Locate Features)在殼體組件上，查找殼體組件的特征邊AB與殼體特征圓0，并建立以殼體特征圓的圓心O為坐標原點，平行于特征邊AB方向為X軸方向，X軸方向逆時針旋轉90 °為Y軸方向的產品平面坐標系X-Y。
[0036]S123、獲取殼體組件5上零件的形狀、相對位置、裝配關系的特征集合，并設置容差值，將參考圖像中的特征集合以及容差值作為防錯測量的參照標準存儲在處理裝置10中。
[0037]如圖7所示，在本步驟中，以坐標系為參考位置，對齒輪1、2、3、4所在的坐標軸位置，利用函數(Locate Features)進行齒根圓直徑撲捉測量，所測量得到的值，包括齒根圓直徑和齒輪圓心坐標軸值，即為本工序齒輪及齒輪組裝正確性的參考圖像中的特征集合。如圖7所述，齒輪I的直徑為33.95mm，坐標為(-1.00,0.10);齒輪2的直徑為24.39mm，坐標為(2L 32，6.98);齒輪3的直徑為18.66mm,坐標為(39.03, 6.98);齒輪4的直徑為20.86mm,坐標為(43.20，-9.00)。
[0038]并根據汽車伺服電機中齒輪的工藝參數設置各個齒輪的齒根圓直徑和齒輪圓心坐標軸值容差值。容差值可以自主設定，容差值越小，檢測越精確。
[0039]對于其它工序的檢測，如:殼體組件上的卡扣凸臺、安裝孔等重要特征部位的缺失與存在性，同樣，可通過在相應的圖片焦點位置上，通過處理函數(Locate Features)的模塊工具查找或測量，根據其零件或部件外形特征，建立該工序檢測項目的特征參數集合，并設置容差值。對于參考圖像中的特征集合中標準特征參數的提取，設置的參數越充分，防差錯能力就越強。
[0040]S2、獲取汽車伺服電機實際生產過程裝配前、后的半成品的特征集合。
[0041]可選地，如圖5所示，所述步驟S2包括如下子步驟:
[0042]S21、取像裝置20采集汽車伺服電機實際生產過程裝配前、后的半成品的圖像；取像裝置20將獲取的圖像發(fā)送給處理裝置10。
[0043]S22、處理裝置10調用視覺檢測模塊11獲取圖像中的零件的形狀、相對位置、裝配關系的特征集合。
[0044]比如在裝配過程中，將本工序組裝后的半產品，通過程序控制，獲取過程中的產品圖像，執(zhí)行本實施例的步驟，提取各個齒輪及齒輪組裝的齒根圓直徑和齒輪圓心坐標軸值。
[0045]S3、將S2中的特征集合與防錯測量的參照標準進行相似度對比。如果相似度大于容差值，判定該裝配過程不合格，并報錯；如果相似度小于容差值，判定該裝配過程合格，并將裝配過程是否合格的結果反饋給汽車伺服電機生產的自動化流水線控制系統30。
[0046]可選地，處理裝置10通過C0M(串口)13將裝配過程是否合格的結果反饋給汽車伺服電機生產的自動化流水線控制系統30。
[0047]將裝配過程中提取各個齒輪及齒輪組裝的齒根圓直徑和齒輪圓心坐標軸值與齒輪及齒輪組裝正確性的參考圖像中的特征集合的齒根圓直徑和齒輪圓心坐標軸值比較，如所測得齒輪數據不在設置的容差值范圍內，說明齒輪漏裝或混裝了其它齒輪，將結果顯示，并反饋給防差錯端口處置；如在設置的容差值范圍內，說明組裝的齒輪正確，并將結果顯示，程序進入下一等待檢測。
[0048]可選地，本發(fā)明實施例提供的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法還可以包括如下步驟:
[0049]S4、根據裝配過程是否合格的結果，控制汽車伺服電機生產是否進入下一裝配過程。
[0050]本發(fā)明提供的汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統及方法，通過將獲取的汽車伺服電機實際生產過程裝配前、后的半成品的特征集合與防錯測量的參照標準進行相似度對比來判定裝配過程是否合格，該系統及方法可以單獨或嵌入自動或半自動化流水線使用，
可以方便在生產過程中的每個生產環(huán)節(jié)構建防差錯與測量，提高了產品的品質和生產效.、/■
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[0051]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0052]專業(yè)人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能性一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業(yè)技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應超過本發(fā)明的范圍。
[0053]結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機儲存器、內存、只讀存儲器、電可編程ROM、電可檫除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或【技術領域】內所公知的任意其他形式的存儲介質中。
[0054]可以理解的是，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發(fā)明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發(fā)明權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統，其特征在于，所述汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統包括一處理裝置、至少一臺取像裝置；所述取像裝置與處理裝置相連；所述處理裝置包括視覺檢測模塊； 所述取像裝置用于采集汽車伺服電機生產過程裝配前、后的半成品的圖像； 所述視覺檢測模塊用于提取取像裝置采集的圖像中的特征集合，并將所述特征集合與通過采集汽車伺服電機生產過程正確裝配前、后的半成品的圖像中的特征集合建立的防錯測量的參照標準進行相似度對比用以判斷汽車伺服電機生產過程中的裝配是否合格，并將所述裝配是否合格的結果反饋給汽車伺服電機的自動化流水線控制系統。
2.一種汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，其通過權利要求1中的汽車伺服電機生產過程防錯檢測系統實現，所述汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法包括如下步驟: 31、建立防錯測量的參照標準； 32、獲取汽車伺服電機實際生產過程裝配前、后的半成品的特征集合； 33、將52中的特征集合與防錯測量的參照標準進行相似度對比，如果相似度大于容差值，判定該裝配過程不合格，并報錯；如果相似度小于容差值，判定該裝配過程合格，并將裝配過程是否合格的結果反饋給汽車伺服電機生產的自動化流水線控制系統。
3.如權利要求2所述的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，其還包括如下步驟: 34、根據裝配過程是否合格的結果，控制汽車伺服電機生產是否進入下一裝配過程。
4.如權利要求2所述的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，在裝配過程不合格時，對裝配過程進行防差錯處置。
5.如權利要求2至4中任一項所述的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，所述步驟51包括如下子步驟: 311、取像裝置采集汽車伺服電機生產過程正確裝配前、后的半成品的圖像作為參考圖像；取像裝置將獲取的參考圖像發(fā)送給處理裝置； 312、處理裝置調用視覺檢測模塊獲取參考圖像中的零件的形狀、相對位置、裝配關系的特征集合，將參考圖像中的特征集合作為防錯測量的參照標準存儲在處理裝置中。
6.如權利要求5所述的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，取像裝置通過…8端口將圖像發(fā)送給處理裝置。
7.如權利要求5所述的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，所述步驟312包括如下子步驟: 3121、將參考圖像轉換成灰度圖像，并對灰度圖像進行二值化處理得到二值圖像，提取而知圖像的輪廓線； 3122、查找殼體組件的特征邊與殼體特征圓，建立以殼體特征圓的圓心為坐標原點，平行于特征邊為X軸方向，垂直于X軸為V軸方向的平面坐標系； 3123、獲取殼體組件上零件的形狀、相對位置、裝配關系的特征集合，并設置容差值，將參考圖像中的特征集合以及容差值作為防錯測量的參照標準存儲在處理裝置中。
8.如權利要求2所述的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，所述步驟82包括如下子步驟: 321、取像裝置采集汽車伺服電機實際生產過程裝配前、后的半成品的圖像；取像裝置將獲取的圖像發(fā)送給處理裝置； 322、處理裝置調用視覺檢測模塊獲取圖像中的零件的形狀、相對位置、裝配關系的特征集合。
9.如權利要求2所述的汽車伺服電機生產過程防錯檢測方法，其特征在于，處理裝置通過串口端口將裝配過程是否合格的結果反饋給汽車伺服電機生產的自動化流水線控制系統。
【文檔編號】G01N21/84GK104316525SQ201410447402
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權日:2014年9月4日
【發(fā)明者】楊俊華, 李鄂勝, 張勇 申請人:湖北開特汽車電子電器系統股份有限公司