[發明專利]一種發動機氣門的機器視覺在線檢測系統和方法

有效

• 申請號: 201611222023.2
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106802301B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 謝俊;林書青;吳滎滎;劉軍;賈一鳴
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;B07C5/36;B07C5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種發動機氣門的機器視覺在線檢測系統，其特征在于，包括輸送部分、傳感定位部分、視覺檢測部分和控制系統；

所述輸送部分包括人工上料機構(1)、產品錯位機構(4)、夾取旋轉機構(8)、產品夾取與排出機構(14)和滾珠絲杠運動平臺(20)；所述人工上料機構(1)與所述產品錯位機構(4)相連；所述產品錯位機構(4)包括氣缸和承載臺，所述承載臺設有上料位A和旋轉位B；所述氣缸固定安裝在承載臺，通過所述氣缸將所述承載臺上的發動機氣門從A推向B；所述夾取旋轉機構(8)包括氣動夾爪和90度旋轉氣缸，所述氣動夾爪和90度旋轉氣缸集成一體，通過氣動控制夾取旋轉機構(8)實現90度旋轉和夾爪動作；所述滾珠絲杠運動平臺(20)包括伺服電機(5)、聯軸器(6)、減速電機(7)、滾珠絲杠和移動平臺；所述伺服電機(5)通過聯軸器(6)與減速電機(7)連接，所述減速電機(7)輸出端與滾珠絲杠連接；所述滾珠絲杠上安裝有移動平臺；所述夾取旋轉機構(8)固定安裝在所述移動平臺上；所述滾珠絲杠運動平臺(20)放置在所述承載臺的旋轉位B的一側，通過所述夾取旋轉機構(8)裝夾旋轉位B處的發動機氣門；所述產品夾取與排出機構(14)包括機械手臂和旋轉臺，所述機械手臂放置在旋轉臺上，所述旋轉臺固定在所述滾珠絲杠運動平臺(20)輸送方向的末端；

所述傳感定位部分包括上料位光電感應器(2)、旋轉位電感應器(3)、排出位光電感應器(13)和若干檢測傳感器；所述上料位光電感應器(2)固定在所述承載臺上料位A處，用來檢測所述承載臺上料位A處是否有發動機氣門；所述旋轉位電感應器(3)固定在所述承載臺旋轉位B，用來檢測所述承載臺旋轉位B是否有發動機氣門；若干所述檢測傳感器固定在所述滾珠絲杠運動平臺(20)一側，用來檢測發動機氣門在所述滾珠絲杠運動平臺(20)的位置；所述排出位光電感應器(13)固定在所述滾珠絲杠運動平臺(20)輸送方向的末端，用于觸發所述產品夾取與排出機構(14)夾取發動機氣門；

所述視覺檢測部分包括若干工業相機和計算機，若干所述工業相機固定在相機支架(19)上，所述相機支架(19)安裝在所述滾珠絲杠運動平臺(20)一側，且使得若干所述工業相機與若干所述檢測傳感器面對面；所述計算機與若干工業相機連接，用于圖像采集、圖像預處理、零件幾何特征提取和計算；

所述控制系統與所述輸送部分、所述傳感定位部分和所述計算機連接，用以控制所述輸送部分、所述傳感定位部分和所述視覺檢測部分的動作。

2.根據權利要求1所述發動機氣門的機器視覺在線檢測系統，其特征在于，所述視覺檢測部分還包括若干光源，若干個所述光源安裝在若干所述工業相機上，且一一對應。

3.根據權利要求1所述發動機氣門的機器視覺在線檢測系統，其特征在于，所述工業相機數量為4個，分別為第一工業相機(15)、第二工業相機(16)、第三工業相機(17)和第四工業相機(18)；所述第一工業相機(15)采集發動機氣門小端面圖像；所述第二工業相機(16)采集發動機氣門整體圖像；所述第三工業相機(17)采集發動機氣門頭圖像；所述第四工業相機(18)采集發動機氣門桿圖像。

4.根據權利要求1所述發動機氣門的機器視覺在線檢測系統，其特征在于，所述檢測傳感器的數量為4個，分別是第一光電感應器(9)、第二光電感應器(10)、第三光電感應器(11)和第四光電感應器(12)。

5.一種根據權利要求1所述發動機氣門的機器視覺在線檢測系統的檢測方法，其特征在于，包括下面步驟：

S01：對若干相機進行標定獲取內外參數，校正鏡頭畸變；

S02：利用標定塊確定物理尺寸和像素間的換算關系，以及確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像對應點之間的相互關系；

S03：發動機氣門由人工上料，到達承載臺的上料位A，當上料位光電感應器(2)感應到信號，控制系統控制產品錯位機構(4)將所述承載臺上的發動機氣門從上料位A推向旋轉位B；

S04：旋轉位電感應器(3)感應到旋轉位B的發動機氣門，控制系統控制夾取旋轉機構(8)夾取發動機氣門；

S05：控制系統控制所述滾珠絲杠運動平臺(20)運動，發動機氣門依次通過若干檢測傳感器，并觸發若干工業相機拍照；通過所述計算機圖像采集、圖像預處理、零件幾何特征提取判斷發動機氣門是否合格；具體為：

S05.1：控制系統控制所述滾珠絲杠運動平臺(20)運動，當夾取旋轉機構(8)夾持發動機氣門到達第一個檢測工位時，第一光電感應器(9)感應到來料后，控制第一工業相機(15)進行發動機氣門小端面圖像的采集；對采集的圖像校正，并灰度處理提取特征參數，建立判別函數，判斷發動機氣門小端面是否合格；

S05.2：當發動機氣門小端面判斷不合格，則控制系統控制所述滾珠絲杠運動平臺(20)直接運動至排出位光電感應器(13)位置，轉到S06步驟；

S05.3：當發動機氣門小端面判斷合格，且第二光電感應器(10)感應來料后，控制系統控制所述夾取旋轉機構的90度旋轉氣缸順時針旋轉90度，并控制第二工業相機(16)延時5秒進行發動機氣門整體圖像的采集；對采集的發動機氣門整體尺寸圖像進行去噪、二值化和形態學處理等圖像處理，對處理后的圖像特征選取，利用標定塊確定物理尺寸和像素尺寸的換算關系，得出測量尺寸，將測量得出的數據與預先設定值作對比，判斷發動機氣門整體尺寸是否合格；

S05.4：當發動機氣門整體尺寸判斷不合格，則控制系統控制所述滾珠絲杠運動平臺(20)直接運動至排出位光電感應器(13)位置，轉到S06步驟；

S05.5：當發動機氣門整體尺寸判斷合格，且第三光電感應器(11)感應來料后，控制系統控制第三工業相機(17)延時2秒進行發動機氣門頭圖像的采集；采集的發動機氣門頭尺寸圖像進行去噪、二值化和形態學處理等圖像處理，對處理后的圖像特征選取，利用標定塊確定物理尺寸和像素尺寸的換算關系，得出測量尺寸，將測量得出的數據與預先設定值作對比，判斷發動機氣門頭尺寸是否合格；

S05.6：當發動機氣門頭尺寸判斷不合格，則控制系統控制所述滾珠絲杠運動平臺(20)直接運動至排出位光電感應器(13)位置，轉到S06步驟；

S05.7：當發動機氣門頭尺寸判斷合格，且當第四光電感應器(12)感應來料后，控制系統控制第四工業相機(18)延時1秒進行發動機氣門桿圖像的采集；對采集的發動機氣門桿尺寸圖像進行去噪、二值化和形態學處理等圖像處理，對處理后的圖像特征選取，利用標定塊確定物理尺寸和像素尺寸的換算關系，得出測量尺寸，將測量得出的數據與預先設定值作對比，判斷發動機氣門桿尺寸是否合格；

S06：當排出位光電感應器(13)感應到發動機氣門，控制系統控制所述滾珠絲杠運動平臺(20)停止運動，并控制所述產品夾取與排出機構(14)夾取零件；當S05步驟判斷發動機氣門合格，則控制系統控制所述產品夾取與排出機構(14)將發動機氣門放置合格區；當當S05步驟判斷發動機氣門不合格，則控制系統控制所述產品夾取與排出機構(14)將發動機氣門放置不合格區。