一種智能檢測工業零件表面質量的方法及裝置與流程

本發明涉及光電檢測領域，具體涉及一種智能檢測工業零件表面質量的方法及裝置。

背景技術：

零件的表面質量檢測主要指的是檢測零件的表面有無劃痕、缺陷、損傷、凹坑等，也包括對零件外形尺寸以及安裝孔位置的檢測。在現代工業自動化生產中，涉及到各種各樣的待測零件識別和檢測，例如電子元器件質量檢測、瓶蓋質量檢測、工業待測零件表面質量檢測等。這些檢測的共同特點就是連續大批量生產、對產品外觀質量有較高的要求。在國內，通常這樣具有高重復性和智能性的工作只能由人工檢測來完成，經常一些工廠的現代化流水線后面看到很多檢測工人執行這道工序，這樣的話不僅給工廠增加巨大的人工成本，而且也并不能保證比較高的檢測合格率。機器視覺系統可代替人工檢測，實現檢測可靠、快速和精確。工業待測零件表面質量智能檢測實驗平臺一般采用CCD圖像傳感器攝取被檢測對象的圖像轉化為數字信號，再用計算機對圖像數字信號進行圖像處理，從而得到所需要的各種圖像特征值，并由此實現模式識別、缺陷分類等功能。

最近幾年，隨著工業水平的不斷發展，國內外的一些生產企業對在線檢測系統的需求日益突出，但是不同的企業所檢測的產品不盡相同，對所檢測產品的質量要求水平也不一樣，針對于不同待測零件的外觀質量、形狀尺寸等檢測要素，會選擇不同類型的光源和成像鏡頭，以及配合拍攝角度、光照角度和強度等，光源會影響缺陷在圖像中的明顯度、顏色等，甚至很多缺陷只有在特定的環境下才能在圖像中顯現，控制部分與圖像處理系統相配合，需要達到高效、及時在線檢測的目的。

應用機器視覺系統能夠大幅度降低檢測成本，提高產品檢測質量，加快檢測速度和效率。作為高精度、非接觸的檢測方式，整個機器視覺檢測系統包括機械、光學、控制和圖像處理四大模塊，屬于光機電相結合的高度一體化、專業化產品。

目前，國內一些企業所擁有的檢測裝置是針對于某一種待測零件表面質量的檢測，現有的檢測方法需要大量的人員，檢測效率低，主動失誤較多，檢測精度不高；檢測人員長時間在強光環境下工作會造成一定的眼部職業病等等。

現有的檢測裝置通常只能專機專檢，局限性比較大、通用性比較差；所用的照明單元、成像鏡頭無法自動調節，智能化程度比較低。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種智能檢測工業零件表面質量的方法及裝置。

這種裝置的優點是：可檢測的零件尺寸和類型多，通用性好；智能化程度高，待測零件從檢測到篩選剔除的過程均可實現自動化，所用的照明單元、成像鏡頭均可根據反饋信息進行自動調節，能有效地解決多種待測零件在同一平臺上進行自動化在線實時檢測的問題，從而為企業創造更大的利潤。

這種方法的優點是能降低勞動成本，提高檢測效率和檢測精度；適用于危險環境中工作，避免人工作業帶來的人體傷害。

實現本發明目的的技術方案是：

一種智能檢測工業零件表面質量的裝置，包括

支撐機構，所述支撐機構的作用是通過機械結構支撐各個功能單元；

傳輸單元，所述傳輸單元用于對待測零件的傳送；

鏡頭轉向單元，所述鏡頭轉向單元的作用是在計算機的控制下旋轉，根據待測零件的檢測尺寸和檢測要求，選擇合適的檢測位置對應選擇鏡頭；

機械手篩選單元，所述機械手篩選單元的作用是當待測零件檢測判定不合格時，將不合格品投入不合格品區，與合格品分離；

光電成像模塊，所述光電成像模塊的作用是對處于檢測區域的待檢測零件成像，然后將圖像信息采集后傳輸給計算機；

計算機，所述計算機的作用是設有數據圖像信息處理程序，在光電成像模塊5將采集到的圖像信息傳輸到計算機后，計算機自動的啟動圖像對比程序，將采集到的待測零件圖像信息與標準合格零件的圖像信息進行對比，判定待測零件是否合格，發出相應的控制命令，計算機對各個功能單元實施控制，控制的內容包括：a.傳輸單元的開停與傳輸速度、b.鏡頭轉向單元的旋轉與停止、c.機械手篩選單元的運動與夾持、d.光電成像模塊的成像與圖像信息的傳輸、e.光電成像模塊的圖像采集與傳輸、圖像信息的比對與判定結果的傳輸；g. 照明單元的控制，計算機可根據檢測場地的現場情況，適當選擇合適的安裝位置；計算機通過數據線與照明單元實現雙向連接，以實現對照明單元的控制；

照明單元，所述照明單元的作用是在光電成像模塊對待檢測零件進行光電成像時對其進行補光，保證成像的質量，照明單元可在計算機的控制下實現豎直方向的移動和沿著光源安裝軸的軸向轉動，從而達到調節照明光強度和角度，使成像質量最佳；

鏡頭轉向單元、機械手篩選單元和照明單元分別固接在支撐機構上；光電成像模塊固接在鏡頭轉向單元上；計算機分別與傳輸單元、鏡頭轉向單元、機械手篩選單元、光電成像模塊和照明單元電連接。

所述支撐機構包括第一支撐架和與之固接的支撐平臺。

所述支撐平臺為設有U形槽口的平板。

所述傳輸單元包括第二支撐架和與之固接電動傳送裝置。

所述第二支撐架上設有導向裝置和紅外傳感器，導向裝置可實現對傳送帶上待測零件傳輸姿態的調整與導向；紅外傳感器的作用為每當有一個零件通過探測器時，就發出一個電脈沖信號，通知控制系統即將有一個待檢測零件到達檢測區域。

所述鏡頭轉向單元包括旋轉底盤和與之套接的底座，旋轉底盤可以在底座上做圓周轉動，底座安裝在支撐機構的支撐平臺上，可以帶動旋轉底盤沿傳輸帶的傳輸方向水平滑動。

所述機械手篩選單元為電動智能機械手，能實現零件的分揀功能。

所述光電成像模塊包括成像鏡頭和鏡頭傳感器，光電成像模塊固定于鏡頭轉向單元的旋轉底盤上，可根據成像要求在豎直方向上下移動，使成像質量達到最佳效果；光電成像模塊通過數據線與計算機實現雙向連接，將采集到的待測零件成像的圖像信息傳輸給計算機。

所述成像鏡頭包括帶傳感器的雙遠心成像鏡頭、變焦成像鏡頭和線陣CCD成像鏡頭，雙遠心成像鏡頭用于對大鏡深，清晰度要求高的待測零件進行成像的；變焦成像鏡頭用于同時對待測零件整體外觀質量和局部細節進行檢測，尤其用于滾筒狀零件的檢測；線陣CCD成像鏡頭是為了得到極大的視野或極高的精度要求。

一種智能檢測工業零件表面質量的方法，包括智能檢測工業零件表面質量的裝置，所述方法為以下步驟：

1）選擇鏡頭：在計算機中輸入待檢測零件的待測指標，計算機根據待測零件的尺寸、形狀和檢測要求，選擇合適的鏡頭；

2）傳送零件：將待測零件放置到電動傳送裝置上，通過導向裝置對其傳輸方向進行導向，使得待測零件在傳送到檢測區域時正好處于成像鏡頭的成像區域，保證成像質量；

3）發射信號：在支撐架上有紅外傳感器，因傳送的速度一定，則待測零件通過傳感器后到達檢測區域的時間就是已知量，每當一個待測零件通過傳感器后，傳感器都能檢測到待測零件的位置，從而實現對待測零件的定位，向計算機發出一個電脈沖信號，成像鏡頭即打開；

4）檢測零件：待測零件傳輸到成像區域時，通過步驟3）成像鏡頭剛好打開，CCD鏡頭采集圖像，再將采集到的圖像信息傳輸到計算機中，計算機進行圖像分析處理；

5）判斷：計算機對待測零件的圖像信息進行提取，識別出需要檢測的要素，然后與標準要素進行比對，判斷待測零件是否為合格零件；

6）處理：當計算機判定待測零件不合格時，計算機向機械手篩選單元發送一個抓取不合格品的信號，在不合格零件傳送到機械手篩選單元4的夾持區域時，機械手篩選單元執行夾持命令，從電動傳送裝置上將不合格零件夾走，投入廢品區；當計算機判定待測零件合格時，待測零件繼續在電動傳送裝置上傳送至合格品區。

這種裝置可檢測的零件尺寸和類型多，通用性好；智能化程度高，待測零件從檢測到篩選剔除的過程均可實現自動化，所用的照明單元、成像鏡頭均可根據反饋信息進行自動調節，能有效地解決多種待測零件在同一平臺上進行自動化在線實時檢測的問題，從而為企業創造更大的利潤。

這種方法的降低了勞動成本，提高了檢測效率和檢測精度；適用于危險環境中工作，避免人工作業帶來的人體傷害。

附圖說明

圖1為實施例方法流程示意圖；

圖2為實施例裝置結構示意圖；

圖3為實施例裝置中傳輸單元結構示意圖；

圖4為實施例裝置中鏡頭轉向單元結構示意圖。

圖中，1.支撐機構 2.傳輸單元 3.鏡頭轉向單元 4.機械手篩選單元 5.光電成像模塊 6.計算機 7.照明單元 2-1.第二支撐架 2-2.傳送裝置 2-3.導向裝置 2-4.紅外傳感器 3-1.旋轉底盤 3-2.底座。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明對的內容作進一步的闡述，但不是對本發明的限定。

實施例：

參照圖2，一種智能檢測工業零件表面質量的裝置，包括

支撐機構1，所述支撐機構1的作用是通過機械結構支撐各個功能單元；

傳輸單元2，所述傳輸單元2用于對待測零件的傳送；

鏡頭轉向單元3，所述鏡頭轉向單元3的作用是在計算機6的控制下旋轉，根據待測零件的檢測尺寸和檢測要求，選擇合適的檢測位置對應選擇鏡頭；

機械手篩選單元4，所述機械手篩選單元4的作用是當待測零件檢測判定不合格時，將不合格品投入不合格品區，與合格品分離；

光電成像模塊5，所述光電成像模塊5的作用是對處于檢測區域的待檢測零件成像，然后將圖像信息采集后傳輸給計算機6；

計算機6，所述計算機6的作用是設有數據圖像信息處理程序，在光電成像模塊5將采集到的圖像信息傳輸到計算機后，計算機自動的啟動圖像對比程序，將采集到的待測零件圖像信息與標準合格零件的圖像信息進行對比，判定待測零件是否合格，發出相應的控制命令，計算機6對各個功能單元實施控制，控制的內容包括：a.傳輸單元2的開停與傳輸速度、b.鏡頭轉向單元3的旋轉與停止、c.機械手篩選單元4的運動與夾持、d.光電成像模塊5的成像與圖像信息的傳輸、e.光電成像模塊5的圖像采集與傳輸、圖像信息的比對與判定結果的傳輸；g. 照明單元7的控制，計算機6可根據檢測場地的現場情況，適當選擇合適的安裝位置；計算機6通過數據線與照明單元7實現雙向連接，以實現對照明單元7的控制；

照明單元7，所述照明單元7的作用是在光電成像模塊5對待檢測零件進行光電成像時對其進行補光，保證成像的質量，照明單元7可在計算機6的控制下實現豎直方向的移動和沿著光源安裝軸的軸向轉動，從而達到調節照明光強度和角度，使成像質量最佳；

鏡頭轉向單元3、機械手篩選單元4和照明單元7分別固接在支撐機構1上；光電成像模塊5固接在鏡頭轉向單元3上；計算機6分別與傳輸單元2、鏡頭轉向單元3、機械手篩選單元4、光電成像模塊5和照明單元7電連接。

所述支撐機構1包括第一支撐架和與之固接的支撐平臺。

所述支撐平臺為設有U形槽口的平板。

參照圖3，所述傳輸單元2包括第二支撐架2-1和與之固接電動傳送裝置2-2。

所述第二支撐架2-1上設有導向裝置2-3和紅外傳感器2-4，導向裝置2-3可實現對傳送帶上待測零件傳輸姿態的調整與導向；紅外傳感器2-4的作用為每當有一個零件通過探測器時，就發出一個電脈沖信號，通知控制系統即將有一個待檢測零件到達檢測區域。

參照圖4，所述鏡頭轉向單元3包括旋轉底盤3-1和與之套接的底座3-2，旋轉底盤3-1可以在底座3-2上做圓周轉動，底座3-2安裝在支撐機構1的支撐平臺上，可以帶動旋轉底盤3-1沿傳輸帶的傳輸方向水平滑動。

所述機械手篩選單元4為電動智能機械手，能實現零件的分揀功能。

所述光電成像模塊5包括成像鏡頭和鏡頭傳感器，光電成像模塊5固定于鏡頭轉向單元3的旋轉底盤3-2上，可根據成像要求在豎直方向上下移動，使成像質量達到最佳效果；光電成像模塊5通過數據線與計算機6實現雙向連接，將采集到的待測零件成像的圖像信息傳輸給計算機6。

所述成像鏡頭包括帶傳感器的雙遠心成像鏡頭、變焦成像鏡頭和線陣CCD成像鏡頭，雙遠心成像鏡頭用于對大鏡深，清晰度要求高的待測零件進行成像的；變焦成像鏡頭用于同時對待測零件整體外觀質量和局部細節進行檢測，尤其用于滾筒狀零件的檢測；線陣CCD成像鏡頭是為了得到極大的視野或極高的精度要求。

本例帶傳感器的雙遠心成像鏡頭為BT-23144型，鏡頭傳感器：MV-EM500型CMOS傳感器；變焦鏡頭鏡頭型號為HM2812MP3IR，鏡頭傳感器為MV-500UCUM；線陣CCD成像鏡頭型號為C125-2522-6M，鏡頭傳感器為MV-500UCUM。

參照圖1，一種智能檢測工業零件表面質量的方法，包括智能檢測工業零件表面質量的裝置，所述方法為以下步驟：

1）選擇鏡頭：在計算機6中輸入待檢測零件的待測指標，計算機根據待測零件的尺寸、形狀和檢測要求，選擇合適的鏡頭；

2）傳送零件：將待測零件放置到電動傳送裝置2-2上，通過導向裝置2-3對其傳輸方向進行導向，使得待測零件在傳送到檢測區域時正好處于成像鏡頭的成像區域，保證成像質量；

3）發射信號：在支撐架2-1上有紅外傳感器，因傳送的速度一定，則待測零件通過傳感器后到達檢測區域的時間就是已知量，每當一個待測零件通過傳感器后，傳感器都能檢測到待測零件的位置，從而實現對待測零件的定位，向計算機發出一個電脈沖信號，成像鏡頭即打開；

4）檢測零件：待測零件傳輸到成像區域時，通過步驟3）成像鏡頭剛好打開，CCD鏡頭采集圖像，再將采集到的圖像信息傳輸到計算,6中，計算機6進行圖像分析處理；

5）判斷：計算機6對待測零件的圖像信息進行提取，識別出需要檢測的要素，然后與標準要素進行比對，判斷待測零件是否為合格零件；

6）處理：當計算機6判定待測零件不合格時，計算機6向機械手篩選單元4發送一個抓取不合格品的信號，在不合格零件傳送到機械手篩選單元4的夾持區域時，機械手篩選單元4執行夾持命令，從電動傳送裝置2-2上將不合格零件夾走，投入廢品區；當計算機6判定待測零件合格時，待測零件繼續在電動傳送裝置2-2上傳送至合格品區。