[發明專利]一種鉚釘質量評級和自動分揀系統及方法

有效

• 申請號: 201811302913.3
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109225915B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 羅建橋;歐陽;熊鷹;李柏林
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B07C5/02
• 分類號: B07C5/02;B07C5/06;B07C5/342;B07C5/36
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本發明公開了一種鉚釘質量評級和自動分揀系統，包括物料輸送裝置、檢測裝置、篩選裝置和自動控制單元；物料輸送裝置為檢測裝置輸送鉚釘、將檢測結束后的鉚釘輸出至篩選裝置；檢測裝置包括夾持機構和信息采集機構，鉚釘被夾起后，拉桿電子尺測量鉚釘桿直徑，相機采集鉚釘圖像，工控機根據鉚釘桿直徑并結合圖像處理技術劃分鉚釘質量品級，將質量品級劃分結果進行記錄并傳輸給篩選裝置；篩選裝置包括分揀槽和分揀桶，根據鉚釘質量品級劃分結果轉動分揀槽，將該鉚釘輸送到相應品級的分揀桶內。本發明采用拉桿電子尺和圖像處理技術相結合的方法可以有效提高檢測精度，能夠選用不同評價標準，完成多種類型鉚釘的質量評級和自動分揀，工作效率較高。

技術領域

本發明涉及零件自動化檢測技術領域，具體涉及一種鉚釘質量評級和自動分揀系統及方法。

背景技術

鉚釘是一種用于零件冷連接的標準緊固件。被廣泛用于航空、鐵路、船舶等設備中。若設備中的鉚釘因質量問題發生松動或斷裂，將導致被連接零件松開，從而產生嚴重事故，因此鉚釘質量直接關系設備性能和安全。鉚釘質量體現在尺寸和表面缺陷兩個方面，圖1所示是一種常見沉頭鉚釘。鉚釘尺寸主要包括沉頭面錐角、頂面外圓直徑、頭部厚度、鉚釘長度、鉚釘桿直徑等。其中，由于鉚釘桿與被連零件接觸，鉚釘桿直徑對連接性能影響最大，若直徑過大，鉚釘容易被零件上的鉚釘孔擠壓而發生變形、開裂，或將鉚釘孔破壞；若直徑過小，則鉚釘不能緊固連接兩個零件。一般的鉚釘生產工藝為，通過沖頭沖擊，使金屬線材在模具內發生塑性變形從而產生鉚釘形狀，沖頭沖擊面位于鉚釘頂面，因此，鉚釘表面缺陷大都位于在鉚釘頂面，如圖2所示。在鉚釘受力時，表面裂紋或材料折疊等缺陷容易造成應力集中效應，導致鉚釘強度降低，存在鉚釘斷裂危險。

鉚釘質量品級一般可分為優良品、合格品、廢品，傳統的鉚釘質量分揀工作由人工方式完成。由于鉚釘尺寸較小，測量不方便，而且一個批次中的鉚釘數量巨大，因此，一般采用人工抽檢的方式確定一個批次的質量品級。在嚴格要求質量的場景中，需要人工逐個分揀鉚釘質量，工作量大，效率低，容易發生錯誤。傳統的人工操作方式難以滿足鉚釘在大規模生產和質量保證方面的要求，迫切需要開發更為高效、準確的自動化鉚釘質量分揀系統。

在現有相關技術中，一般采用多個工業相機拍攝不同角度的鉚釘圖像，然后，通過圖像處理技術提取鉚釘尺寸數據并檢測表面缺陷，最后，執行機構根據處理結果將鉚釘劃分為不同質量品級。例如，文獻[1]提出了一種拉鉚釘檢測系統，如圖3所示，首先，定位機構中的電磁吸頭精確定位鉚釘，由相機采集鉚釘圖像；然后，通過圖像處理檢測鉚釘尺寸；最后，分選機構根據圖像處理結果將鉚釘劃分為合格或不合格產品。文獻[1]中的輸送裝置只能適應固定直徑的鉚釘，電磁吸頭無法吸附鋁制鉚釘。影響鉚釘圖像處理精度的因素包括，鉚釘表面反光、鉚釘到相機距離的變化、鉚釘在圖像中的畸變。針對這些問題，文獻[2]提出了一種基于畸變補償的鉚釘尺寸測量方法，一定程度提高了測量精度。文獻[3]采用多個相機拍攝鉚釘，通過綜合多個相機拍攝的圖像來提高處理精度，如圖4所示。

其中上述引用參考文獻信息為：[1]戴玉輝.拉鉚釘在線檢測機電系統的研究與實現[D].西南科技大學,2016.05.[2]胡江濤,張俊濤,湯偉.基于畸變補償的飛機鉚釘尺寸測量方法研究[J].陜西科技大學學報,2016,34(4):177-181.[3]蔣朝根；付永高；楊杰；齊輝；王波；郭峰峰.一種全自動精密鉚釘檢測篩選裝置[P].中國專利:CN107941811A,2018-04-20。

綜上所述，現有相關技術的不足之處如下：

1)現有技術完全依靠圖像處理技術提取鉚釘尺寸數據，圖像穩定性問題容易影響尺寸精度。鉚釘在圖像中的大小受到鉚釘與相機距離遠近的影響，圖像中鉚釘的邊緣輪廓可能發生畸變，鉚釘表面反光造成輪廓變形；

2)現有技術需要多套相機采集圖像，系統復雜度和成本較高。提取鉚釘尺寸和表面缺陷至少需要鉚釘側面圖像、頂面圖像，因此，需要在多個方向設置相機、光源來拍攝圖像，這就導致控制系統較為復雜，軟件算法需要綜合不同方向的圖像。另外，工業相機成本較高，多套相機使得系統成本高昂；