一種車身控制器接插件pin針正位度檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及產(chǎn)品尺寸檢測(cè)方法，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的車身控制器接插件 pin針正位度自動(dòng)檢測(cè)方法，屬于產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車輛的集中控制和系統(tǒng)管理，成為現(xiàn)代汽車發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù) 之一，其中車身控制器提高行車的舒適性和方便性，重要性日益突出。車身控制器生產(chǎn)過(guò)程 中對(duì)于接插件上Pin針正位度的精確檢測(cè)是車身控制器質(zhì)量檢測(cè)中的重要一環(huán)，連接器端 子的平面度及正位度等差異較大，會(huì)造成短路和斷路等嚴(yán)重后果。傳統(tǒng)的pin針正位度檢 測(cè)方法依靠人工利用測(cè)量器材檢測(cè)，精度不高且效益低下，自動(dòng)化程度和可靠性不高。
[0003] 需檢測(cè)的車身控制器外觀如圖3所示，需檢測(cè)車身控制器上6個(gè)接插件（PWR2、 COC、MR2、RBA1、PWRl 和 MR1)的 pin 針正位度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的車身控制器接插件Pin針正位 度檢測(cè)方法。車身控制器共有6個(gè)接插件（分別為PWR2、COC、MR2、RBA1、PWRl和MR1)需 要進(jìn)行正位度檢測(cè)，接插件的分布見(jiàn)圖3。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] 將車身控制器分為A、B、C三個(gè)區(qū)，由3個(gè)相機(jī)分區(qū)檢測(cè)：相機(jī)1檢測(cè)車身控制器A 區(qū)域接插件PWR2,相機(jī)2檢測(cè)B區(qū)域接插件COC、MR2,相機(jī)3檢測(cè)C區(qū)域接插件RBAUPWR1 和MRl。相機(jī)安裝方式為：在相機(jī)安裝的俯視平面圖中，水平方向上相機(jī)1位于相機(jī)2和相 機(jī)3中間，相機(jī)1距離左邊相機(jī)2為45mm，距離右邊相機(jī)3為60mm ;前后位置上相機(jī)1最 前，距離相機(jī)2為100mm，距離相機(jī)3為200mm ;相機(jī)1與接插件的工作距離為320mm，相機(jī)2 與接插件的工作距離為226mm，相機(jī)3與接插件的工作距離為226mm。3個(gè)相機(jī)的安裝方式 如圖4和5所示。
[0007] Pin針正位度的檢測(cè)算法為：
[0008] 1)對(duì)采集到的圖片進(jìn)行校準(zhǔn)與標(biāo)定，采用非線性校正模式，校正透視畸變、徑向畸 變及平面線性畸變；
[0009] 2)選取圖像上的不變特征用于產(chǎn)品粗定位，通過(guò)粗定位得到選取特征的坐標(biāo)和角 度并建立其與擬合圓搜索區(qū)域的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0010] 3)在相應(yīng)的擬合圓搜索區(qū)域采用最小二乘法擬合接插件兩邊定位插銷圓孔得到 圓心a和b，以a和b連線的中點(diǎn)為原點(diǎn)，a和b的連線為y軸，方向向右，X軸垂直于y軸， 方向向下，建立檢測(cè)坐標(biāo)系CV ;
[0011] 4)對(duì)圖像進(jìn)行膨脹處理，結(jié)構(gòu)元素選用3*3大小的方形結(jié)構(gòu)元，結(jié)構(gòu)元的原點(diǎn)設(shè) 在結(jié)構(gòu)元中心，用于處理pin針因氧化導(dǎo)致的亮斑斷裂現(xiàn)象；
[0012] 5)檢測(cè)接插件中每個(gè)pin針的亮斑圖像得到亮斑質(zhì)心的像素坐標(biāo)并轉(zhuǎn)換到檢測(cè) 坐標(biāo)系(V下；
[0013] 6)計(jì)算每個(gè)pin針與標(biāo)準(zhǔn)模板坐標(biāo)的歐氏距離判斷產(chǎn)品是否合格。
[0014] 車身控制器pin針正位度檢測(cè)裝置包括圖像采集單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、伺服電機(jī) 單元、上位機(jī)處理單元以及輔助設(shè)備。圖像采集單元由3個(gè)黑白工業(yè)相機(jī)、1個(gè)百萬(wàn)像素定 焦鏡頭、2個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭、1個(gè)紅色同軸LED光源、2個(gè)紅色環(huán)形LED光源及圖像采集卡構(gòu)成， 百萬(wàn)像素定焦鏡頭安裝在黑白工業(yè)相機(jī)1上，2個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭分別安裝在黑白工業(yè)相機(jī)2和3 上，紅色同軸LED光源安裝在黑白工業(yè)相機(jī)1鏡頭正下方，距離接插件檢測(cè)面50mm，2個(gè)紅 色環(huán)形LED光源分別安裝在黑白工業(yè)相機(jī)2和3鏡頭正下方，距離接插件檢測(cè)面65mm ;運(yùn) 動(dòng)控制單元由電機(jī)控制器、觸摸屏、profibus總線模塊以及西門子PLC構(gòu)成，伺服電機(jī)單元 由伺服電機(jī)、編碼器構(gòu)成，上位機(jī)處理單元由工業(yè)控制機(jī)構(gòu)成；黑白工業(yè)相機(jī)通過(guò)GIGE以 太網(wǎng)通訊連接安裝在工業(yè)控制機(jī)PCI插槽中的圖像采集卡，工業(yè)控制機(jī)和PLC通過(guò)西門子 OPC通訊連接，PLC、電機(jī)控制器和伺服電機(jī)通過(guò)profibus總線模塊連接，編碼器安裝在伺 服電機(jī)上，PLC與觸摸屏通過(guò)RS485通訊連接；輔助設(shè)備包括托盤、導(dǎo)軌、支架，導(dǎo)軌安裝在 支架上，托盤放置在導(dǎo)軌上，伺服電機(jī)帶動(dòng)托盤運(yùn)載被測(cè)產(chǎn)品依次通過(guò)6個(gè)檢測(cè)位置對(duì)6個(gè) 接插件的pin針正位度進(jìn)行檢測(cè)。
[0015] 與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明方法的有益之處是：能實(shí)現(xiàn)車身控制器pin針正位度的 快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)檢測(cè)。通過(guò)西門子OPC通訊聯(lián)系視覺(jué)處理系統(tǒng)與伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，便于系統(tǒng) 的組態(tài)、升級(jí)與維護(hù)，提高軟件可靠性和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是車身控制器接插件pin針正位度檢測(cè)工作流程圖。
[0017] 圖2是車身控制器接插件pin針正位度檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 附圖2中編號(hào)1、2、3是黑白工業(yè)相機(jī)，編號(hào)4是焦距為25mm工業(yè)鏡頭，編號(hào)5、6 是遠(yuǎn)心鏡頭，編號(hào)7是紅色同軸光源，編號(hào)8、9是紅色環(huán)形光源，編號(hào)10是托盤，編號(hào)11是 產(chǎn)品（車身控制器）、編號(hào)12是導(dǎo)軌，編號(hào)13是伺服電機(jī)，編號(hào)14是電機(jī)控制器，編號(hào)15 是觸摸屏，編號(hào)16是西門子S7-300PLC，編號(hào)17是上位機(jī)。
[0019] 圖3是車身控制器示意圖。
[0020] 附圖3中待檢測(cè)的6種接插件名稱分別為PWR2、C0C、MR2、RBA1、PWR1和MRl分別 在A、B、C三個(gè)分區(qū)中。
[0021] 圖4是3個(gè)黑白工業(yè)相機(jī)安裝的俯視圖及與車身控制器的位置關(guān)系。
[0022] 附圖4中黑白工業(yè)相機(jī)1、2、3分別對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)品檢測(cè)區(qū)域A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)。
[0023] 圖5是3個(gè)黑白工業(yè)相機(jī)安裝的正視圖。
[0024] 圖6是RBAl型接插件的檢測(cè)坐標(biāo)系(V。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 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。
[0026] 首先在PLC (16)中設(shè)定6個(gè)檢測(cè)工位的坐標(biāo)，在上位機(jī)（17)中設(shè)定當(dāng)前批次車身 控制器的工藝參數(shù)，然后啟動(dòng)檢測(cè)。
[0027] 開始檢測(cè)時(shí)，待測(cè)產(chǎn)品（11)由人工放置在托盤（10)上，PLC(16)通過(guò)電機(jī)控制器 (14)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)（13)運(yùn)載被測(cè)產(chǎn)品（11)至A區(qū)域第一個(gè)接插件（PWR2)檢測(cè)工位，到位 后PLC(16)通過(guò)OPC通訊發(fā)出到位信號(hào)，上位機(jī)（17)觸發(fā)相機(jī)⑴拍照，獲得圖片后圖像 處理由以下5個(gè)步驟完成：
[0028] (1)校準(zhǔn)與標(biāo)定采集到的圖像，選用網(wǎng)格大小為的棋盤格標(biāo)定板，采用非 線性校正模式，校正透視畸變、徑向畸變及平面線性畸變；
[0029] (2)采用美國(guó)Cognex公司的VisionPro視覺(jué)軟件開發(fā)包中的CogPMAlignTool函 數(shù)離線訓(xùn)練用于產(chǎn)品粗定位的圖像特征，并通過(guò)特征匹配算法找到該圖像特征得到匹配到 的圖像特征的坐標(biāo)和角度，根據(jù)該圖像特征與擬合圓搜索區(qū)域的坐標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算出擬合 圓搜索區(qū)域的位置信息；
[0030] (3)在相應(yīng)的擬合圓搜索區(qū)域采用最小二乘法擬合接插件兩邊定位插銷圓孔得到 圓心a和b，以a和b連線的中點(diǎn)為原點(diǎn)，a和b的連線為y軸，方向向右，X軸垂直于y軸， 方向向下，建立檢測(cè)坐標(biāo)系(V ;其中RBAl型接插件的檢測(cè)坐標(biāo)系(V如圖6所示，其余接 插件的檢測(cè)坐標(biāo)系CV建立方法相同；
[0031] (4)對(duì)圖像進(jìn)行膨脹處理，結(jié)構(gòu)元素選用3*3大小的方形結(jié)構(gòu)元，結(jié)構(gòu)元的原點(diǎn)設(shè) 在結(jié)構(gòu)元中心，這步操作用于處理pin針因氧化導(dǎo)致的亮斑斷裂現(xiàn)象；
[0032] (5)檢測(cè)接插件中每個(gè)pin針的亮斑圖像得到亮斑質(zhì)心的圖像坐標(biāo)P(vp，h p)，并 通過(guò)公式
將圖像坐標(biāo)P(vp，hp)轉(zhuǎn)換到檢測(cè)坐標(biāo)系0'下的坐標(biāo) P (Xp，yp)，式中0為檢測(cè)坐標(biāo)系相對(duì)于圖像坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度，V。和h。為檢測(cè)坐標(biāo)系原點(diǎn)相 對(duì)于圖像坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏移大小。
[0033] 計(jì)算檢測(cè)到的pin針坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)模板坐標(biāo)的歐氏距離判斷產(chǎn)品是否合格，上位機(jī) (17)實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果，將檢測(cè)數(shù)據(jù)生成報(bào)表記錄在上位機(jī)（17)中并給出檢測(cè)完成信號(hào) 到PLC(16)，PLC(16)通過(guò)電機(jī)控制器（14)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)（13)運(yùn)載被測(cè)產(chǎn)品（11)至下一 個(gè)接插件檢測(cè)工位，即B區(qū)域第一個(gè)接插件（COC)檢測(cè)工位；接下來(lái)依次檢測(cè)B區(qū)域第二個(gè) 接插件MR2、C區(qū)域第一個(gè)接插件RBAl以及C區(qū)域第二個(gè)接插件PWRl，直到C區(qū)域最后一 個(gè)接插件（MRl)檢測(cè)完成，此時(shí)伺服電機(jī)（13)驅(qū)動(dòng)托盤（10)回到原點(diǎn)，準(zhǔn)備下一個(gè)工件檢 測(cè)。
[0034] 需要說(shuō)明的是車身控制器A區(qū)域由黑白工業(yè)相機(jī)（1)采集圖像，B區(qū)域由黑白工 業(yè)相機(jī)（2)采集圖像，C區(qū)域由黑白工業(yè)相機(jī)（3)采集圖像，黑白工業(yè)相機(jī)布局見(jiàn)附圖4和 5,系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。
[0035] 以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù) 本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于發(fā)明技術(shù) 方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種車身控制器接插件pin針正位度檢測(cè)方法，其特征在于， (1) 采集圖像，在相應(yīng)的擬合圓搜索區(qū)域采用最小二乘法擬合接插件兩邊定位插銷圓 孔得到圓心a和b，以a和b連線的中點(diǎn)為原點(diǎn)，a和b的連線為y軸，方向向右，x軸垂直 于y軸，方向向下，建立檢測(cè)坐標(biāo)系; (2) 對(duì)圖像進(jìn)行膨脹處理，結(jié)構(gòu)元素選用3*3大小的方形結(jié)構(gòu)元，結(jié)構(gòu)元的原點(diǎn)設(shè)在結(jié) 構(gòu)元中心； (3) 檢測(cè)接插件中每個(gè)pin針的亮斑圖像得到亮斑質(zhì)心的圖像坐標(biāo)P(vp,hp)，并通過(guò)公 式將圖像坐標(biāo)P(Vp，hp)轉(zhuǎn)換到檢測(cè)坐標(biāo)系〇'下的坐標(biāo)P(Xp，yp)，式中3為檢測(cè)坐標(biāo)系 相對(duì)于圖像坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角度，v。和h。為檢測(cè)坐標(biāo)系原點(diǎn)相對(duì)于圖像坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏移大 ??； (4) 計(jì)算每個(gè)pin針與標(biāo)準(zhǔn)模板坐標(biāo)的歐氏距離判斷產(chǎn)品是否合格。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車身控制器接插件pin針正位度檢測(cè)方法，其特征在于， 將車身控制器分為A、B、C三個(gè)區(qū)，由3個(gè)相機(jī)分區(qū)檢測(cè)，相機(jī)1檢測(cè)車身控制器A區(qū)域接插 件PWR2,相機(jī)2檢測(cè)B區(qū)域接插件COC、MR2,相機(jī)3檢測(cè)C區(qū)域接插件RBA1、PWR1和MR1 ; 相機(jī)安裝方式為：在相機(jī)安裝的俯視平面圖中，水平方向上相機(jī)1位于相機(jī)2和相機(jī)3中 間，相機(jī)1距離左邊相機(jī)2為45mm，距離右邊相機(jī)3為60mm;前后位置上相機(jī)1最前，距離 相機(jī)2為100mm，距離相機(jī)3為200mm;相機(jī)1與接插件的工作距離為320mm，相機(jī)2與接插 件的工作距離為226mm，相機(jī)3與接插件的工作距離為226mm。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種pin針正位度自動(dòng)檢測(cè)方法，具體涉及一種車身控制器接插件pin針正位度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)包括圖像采集單元、運(yùn)動(dòng)控制單元、伺服電機(jī)單元、上位機(jī)處理單元及輔助設(shè)備，根據(jù)產(chǎn)品接插件的分布特點(diǎn)設(shè)計(jì)A、B、C三個(gè)區(qū)由3個(gè)相機(jī)分區(qū)檢測(cè)的方式。系統(tǒng)開啟后，運(yùn)動(dòng)控制單元驅(qū)動(dòng)被測(cè)產(chǎn)品至檢測(cè)工位后觸發(fā)拍照信號(hào)，由圖像采集單元采集圖片送交上位機(jī)處理并記錄處理數(shù)據(jù)，由圖像處理算法檢測(cè)接插件的pin針正位度，顯示檢測(cè)結(jié)果并給出完成信號(hào)，之后運(yùn)動(dòng)控制單元驅(qū)動(dòng)被測(cè)產(chǎn)品至下一個(gè)接插件工位。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)車身控制器接插件pin針正位度的快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)檢測(cè)。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號(hào)】CN104913722
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510377235
【發(fā)明人】潘豐, 凡良玉, 李松
【申請(qǐng)人】江南大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月1日