專利名稱：機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距的自動(dòng)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行在線檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在彈簧生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，利用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距進(jìn)行在線檢測(cè)的方法。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)的彈簧大多數(shù)都是等節(jié)距的，但是在一些特殊場(chǎng)合，需要使用兩端節(jié)距不相等的彈簧，才能符合使用的要求。例如汽車、摩托車的氣門彈簧，其兩端的節(jié)距就是不一樣的。彈簧節(jié)距的大小，可以是各個(gè)圈之間取成不同的節(jié)距，也可以幾圈為一組取成不同的節(jié)距。之所以采用不等節(jié)距彈簧，是因?yàn)椴坏裙?jié)距彈簧在受壓后，在載荷達(dá)到一定程度時(shí)，隨著載荷的增加，從小節(jié)距開(kāi)始到大節(jié)距依次逐漸并緊，剛度也逐漸增大。節(jié)距不同，則震動(dòng)頻率不同，當(dāng)一段彈簧震動(dòng)頻率達(dá)到共振頻率時(shí)候，另一段可以起到減震的作用，有利于防止彈簧共振和顫振現(xiàn)象的發(fā)生。不等節(jié)距彈簧由于兩端不對(duì)稱，因此安裝的時(shí)候具有方向性；如果安裝發(fā)生顛倒， 會(huì)對(duì)設(shè)備的性能產(chǎn)生影響。因此，在流水作業(yè)的彈簧生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)，需要對(duì)彈簧的節(jié)距進(jìn)行在線檢測(cè)，以確定彈簧的方向，并以約定俗成的形式在彈簧節(jié)距較大的一端或者彈簧節(jié)距較小的一端做上標(biāo)識(shí)。現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)彈簧節(jié)距的在線檢測(cè)依靠人工進(jìn)行檢測(cè)，在彈簧生產(chǎn)機(jī)旁設(shè)約80人進(jìn)行彈簧節(jié)距的目測(cè)和判斷處理，將放置方向相反的彈簧翻轉(zhuǎn)，使所有彈簧的放置方向相同，然后在各個(gè)彈簧的同一端(彈簧節(jié)距大的一端或者彈簧節(jié)距小的一端)做上標(biāo)記，如涂上油漆等。人工檢測(cè)存在的缺點(diǎn)主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)灰塵多、噪聲大，工人檢測(cè)工作環(huán)境惡劣；正常人眼在不間斷觀測(cè)運(yùn)動(dòng)物體30min左右，即會(huì)眼花、眼脹等不適，檢測(cè)人員無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間不間斷工作，無(wú)法保證產(chǎn)品出廠合格率；彈簧節(jié)距檢測(cè)是帶數(shù)量精度的檢測(cè)，人眼很難準(zhǔn)確判斷，誤差大，出錯(cuò)機(jī)會(huì)很多，無(wú)法保證檢測(cè)質(zhì)量；專業(yè)人員觀測(cè)彈簧節(jié)距的速度最高為0. 5個(gè)/s，對(duì)生產(chǎn)效率有極大限制。發(fā)明的內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)彈簧節(jié)距的在線檢測(cè)依靠人工進(jìn)行檢測(cè)，工人容易產(chǎn)生視覺(jué)疲勞，勞動(dòng)強(qiáng)度大，無(wú)法保證產(chǎn)品合格率以及檢測(cè)質(zhì)量，檢測(cè)速度低等問(wèn)題，本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距的自動(dòng)檢測(cè)方法，其能大大降低工人的檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度，檢測(cè)精度高、速度快，可以有效保證出廠產(chǎn)品的合格率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距的自動(dòng)檢測(cè)方法，包括以下步驟
(1)將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的彈簧檢測(cè)圓盤的一端，采用高速?gòu)椈蛇M(jìn)料振動(dòng)料斗保證彈簧按設(shè)定方式和速度進(jìn)入檢測(cè)裝置；根據(jù)待檢測(cè)彈簧產(chǎn)品的尺寸大小，調(diào)整拍攝相機(jī)的光圈大小、曝光時(shí)間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)將彈簧節(jié)距設(shè)為檢測(cè)參量，并根據(jù)用戶要求設(shè)置所述檢測(cè)參量的檢測(cè)精度；
(3)計(jì)算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號(hào)，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行彈簧節(jié)距的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測(cè)；
(4)計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像算法處理，提取彈簧節(jié)距的圖像；
(5)計(jì)算機(jī)對(duì)所述彈簧節(jié)距進(jìn)行計(jì)算與比較；該計(jì)算是分別獲取從所述彈簧鋼絲兩端點(diǎn)起向內(nèi)第3圈鋼絲與第4圈鋼絲之間的最遠(yuǎn)距離值作為節(jié)距值，比較上述兩個(gè)節(jié)距值的大小；
(6)通過(guò)比較出的節(jié)距值大小判斷彈簧的方向，自動(dòng)化掉頭，使所有彈簧節(jié)距較小端的朝向相同。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為對(duì)所述第(6)步，當(dāng)使所有彈簧的朝向相同后，在各個(gè)彈簧的同一端做上標(biāo)記。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明采用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距進(jìn)行在線檢測(cè)，取代人工檢測(cè)，具有自動(dòng)判斷彈簧的方向的功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化掉頭，使所有彈簧節(jié)距較小端的朝向相同，大大降低工人的檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度。人工檢測(cè)速度一般為0. 5個(gè)/s，而機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)速度可達(dá)3、個(gè)/s，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的產(chǎn)品檢測(cè)速度是人工的6、倍，極大提高了生產(chǎn)效率。人工檢測(cè)由于環(huán)境和生理的原因，無(wú)法M小時(shí)不間斷進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)，而采用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)則使其成為可能。設(shè)備的生產(chǎn)時(shí)間可最大限度地延長(zhǎng)，提高了設(shè)備的利用率。人為檢測(cè)由于通風(fēng)差、視覺(jué)易疲勞，很難連續(xù)跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量。檢測(cè)正確率靠人工很難保證，非正常次品率一般在8 10%左右，造成了生產(chǎn)資源和生產(chǎn)成本的極大浪費(fèi)；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的檢測(cè)尺寸精度最高為0. Olmm,精度可每0. Olmm為一個(gè)梯度進(jìn)行調(diào)整，設(shè)置為 0. 01,0. 02,0. 03,0. 04,0. 05mm等幾個(gè)精度等級(jí)，從而大大提高產(chǎn)品合格率以及檢測(cè)質(zhì)量。


圖1是不等節(jié)距彈簧的圖像。圖2是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是從彈簧側(cè)面拍攝并經(jīng)過(guò)處理后的實(shí)際圖像。在圖1所示的拍攝圖像中，所示線條為彈簧圖像經(jīng)過(guò)去噪軟件處理后的輪廓圖像。將西安方誠(chéng)1300UM型工業(yè)相機(jī)固定在彈簧檢測(cè)圓盤的兩端，相機(jī)距彈簧側(cè)面的距離為15cm，使用8mm C0MPUTAR鏡頭，光圈調(diào)到最大值，曝光時(shí)間調(diào)為0. 58ms。檢測(cè)精度設(shè)置為0. 05mm。采用專用紅色LED同軸光源，正上方照射，并使用半封閉遮擋金屬框體，以便比較穩(wěn)定地取得視覺(jué)圖像，體現(xiàn)彈簧的明顯特征。顯示光源的電源為恒壓恒流，為不具頻變或高頻變的穩(wěn)定光源，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計(jì)算機(jī)的屏幕。采用高速?gòu)椈蛇M(jìn)料振動(dòng)料斗，保證彈簧按一定的方式和速度進(jìn)入檢測(cè)裝置。計(jì)算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號(hào)，啟動(dòng)所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的彈簧側(cè)面的圖像，并將獲取的彈簧側(cè)面圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中。
計(jì)算機(jī)對(duì)所拍攝的圖像通過(guò)邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合彈簧的真實(shí)情況。上述圖像處理過(guò)程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計(jì)算機(jī)對(duì)彈簧節(jié)距進(jìn)行計(jì)算與比較。計(jì)算機(jī)分別獲取從所述彈簧鋼絲左端點(diǎn)起向內(nèi)第3圈鋼絲與第4圈鋼絲最遠(yuǎn)端之間的距離值(圖1中距離a)、以及從所述彈簧鋼絲右端點(diǎn)起向內(nèi)第3圈鋼絲與第4圈鋼絲最遠(yuǎn)端之間的距離值(圖1中距離b)作為節(jié)距值，比較上述兩個(gè)節(jié)距值a、b的大小。此處之所以取要取彈簧鋼絲端點(diǎn)起向內(nèi)第3圈鋼絲與第4圈鋼絲最遠(yuǎn)端之間的距離值，是因?yàn)閺椈射摻z端點(diǎn)處前2圈的節(jié)距值均較小，無(wú)法作為反映兩端節(jié)距值大小關(guān)系的參考。而從第三個(gè)節(jié)距值開(kāi)始則已具有參考性。如檢測(cè)出節(jié)距值a為1. 50mm，節(jié)距值b為3. 50mm，節(jié)距值a <節(jié)距值b，則圖1中彈簧的左端為彈簧節(jié)距較小端，其右端為彈簧節(jié)距較大端。若規(guī)定流水線上所有彈簧節(jié)距較小端均朝右，則進(jìn)行自動(dòng)掉頭，使所有彈簧節(jié)距較小端的朝向相同。當(dāng)使所有彈簧的朝向相同后，在各個(gè)彈簧的節(jié)距較小端做上標(biāo)記(如涂上油漆)。以上所有實(shí)施例中使用的圖像采集設(shè)備(相機(jī)、照射光源、電源、圖像采集卡等)及存貯設(shè)備(硬盤、光盤、軟盤等)、圖像處理設(shè)備(圖像處理器的硬件及軟件)、圖像顯示設(shè)備 (硬件及軟件)、報(bào)警裝置以及上述各部分的控制系統(tǒng)(硬件及軟件)皆采用已有技術(shù)設(shè)計(jì)制作或直接采用相關(guān)市售產(chǎn)品。以上所述的本發(fā)明的工藝步驟示于圖2。最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟(1)將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的彈簧檢測(cè)圓盤的一端，采用高速?gòu)椈蛇M(jìn)料振動(dòng)料斗保證彈簧按設(shè)定方式和速度進(jìn)入檢測(cè)裝置；根據(jù)待檢測(cè)彈簧產(chǎn)品的尺寸大小，調(diào)整拍攝相機(jī)的光圈大小、曝光時(shí)間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)將彈簧節(jié)距設(shè)為檢測(cè)參量，并根據(jù)用戶要求設(shè)置所述檢測(cè)參量的檢測(cè)精度；(3)計(jì)算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號(hào)，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行彈簧節(jié)距的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測(cè)；(4)計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像算法處理，提取彈簧節(jié)距的圖像；(5)計(jì)算機(jī)對(duì)所述彈簧節(jié)距進(jìn)行計(jì)算與比較；該計(jì)算是分別獲取從所述彈簧鋼絲兩端點(diǎn)起向內(nèi)第3圈鋼絲與第4圈鋼絲之間的最遠(yuǎn)距離值作為節(jié)距值，比較上述兩個(gè)節(jié)距值的大??；(6)通過(guò)比較出的節(jié)距值大小判斷彈簧的方向，自動(dòng)化掉頭，使所有彈簧節(jié)距較小端的朝向相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距的自動(dòng)檢測(cè)方法，其特征在于對(duì)所述第(6)步，當(dāng)使所有彈簧的朝向相同后，在各個(gè)彈簧的同一端做上標(biāo)記。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)彈簧節(jié)距的自動(dòng)檢測(cè)方法，根據(jù)待檢測(cè)彈簧產(chǎn)品的尺寸大小，調(diào)整拍攝相機(jī)的光圈大小、曝光時(shí)間；將彈簧節(jié)距設(shè)為檢測(cè)參量，并根據(jù)用戶要求設(shè)置所述檢測(cè)參量的檢測(cè)精度；由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行彈簧側(cè)面的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測(cè)；計(jì)算機(jī)通過(guò)圖像算法處理，提取彈簧節(jié)距的圖像；計(jì)算機(jī)分別獲取從所述彈簧鋼絲兩端點(diǎn)起向內(nèi)第3圈鋼絲與第4圈鋼絲之間的最遠(yuǎn)距離值作為節(jié)距值，比較上述兩個(gè)節(jié)距值的大??；通過(guò)比較出的節(jié)距值大小判斷彈簧的方向，自動(dòng)化掉頭，使所有彈簧節(jié)距較小端的朝向相同。本發(fā)明對(duì)彈簧節(jié)距的檢測(cè)精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號(hào)G01B11/14GK102305595SQ20111010964
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者董仲偉 申請(qǐng)人:無(wú)錫眾望四維科技有限公司