[發明專利]一種基于機器視覺的傘桿工位調整系統及方法

有效

• 申請號: 201910021601.3
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109692889B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 陳剛;陸成剛
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B21C51/00
• 分類號: B21C51/00;G01N21/84
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種基于機器視覺的傘桿工位調整系統，其特征在于，所述系統包括：

第一工業相機，第二工業相機分別用于采集傘桿工件的背面圖和截面圖，所述傘桿工件背面圖用于檢測是否有焊縫，所述截面圖用于視覺定位；

電腦分別與第一工業相機，第二工業相機相連，電腦用于采集圖像，并進行圖像處理和檢測，同時與下位機控制器通訊；

下位機采用PLC控制器，提供24V電源對其供電，同時與電腦進行通訊；

PLC控制器用于控制電機，帶動機械抓手帶著傘桿工件機械旋轉，對工件位置進行調整；PLC控制電磁閥進一步控制氣缸，目的是控制機械抓手的收緊與松弛，方便裝上和卸下工件；PLC控制接近開關用于接收傘桿工件的位置信號，看其位置是否發生變化。

2.如權利要求1所述的一種基于機器視覺的傘桿工位調整系統，其特征在于，所述系統還包括第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源分別給對應相機提供照明環境。

3.如權利要求1所述的基于機器視覺的傘桿工位調整系統實現的傘桿工位調整方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1)傘桿工件從出料倉逐個無序落料到生產線工作傳送帶上，達到第一個工位，機械抓手抓緊工件，任意旋轉一定角度，直到接近開關收到信號，將信號由PLC通信傳輸給電腦，確定初始位置，PLC控制傘桿工件在此處停住不動；

2)水平方向上的第二工業相機采集一幀傘桿工件截面圖，采集結束后電腦接收到傘桿工件截面圖，開始傘桿工件的視覺定位檢測，計算旋轉校正的角度；

3)根據2)中計算出的旋轉校正角度，電腦再將該角度數據通信傳輸給下位機PLC控制器，對傘桿工件進行旋轉校正的操作；

4)經過步驟3)后，傘桿工件已經被校正為水平面朝上了，此時豎直方向上的第一工業相機在第一光源的照明情況下采集一幀傘桿工件背面圖，采集結束后電腦接收到傘桿工件截面圖，開始進行焊縫檢測；

5)若待加工面無焊縫，則PLC控制電機停住，傘桿工件在該工位固定；

6)若該待加工面還有焊縫，則PLC控制電機旋轉固定角度值使另一個水平面朝上，重復步驟4)操作。

4.如權利要求3所述的傘桿工位調整方法，其特征在于，所述步驟2)中，視覺定位檢測流程如下：首先，采集一幀傘桿工件截面圖像，之后針對該圖像進行灰度化、去噪和二值化處理；接著與標準水平位置的預處理后的模板圖像進行模板匹配，模板匹配的檢測閾值大于或等于預設定閾值時，證明傘桿工件合格，否則傘桿工件不合格，不合格就不進行接下來的視覺定位操作；然后，針對合格的傘桿工件，提取其截面圖像的邊緣特征與模板截面圖像邊緣特征進行特征匹配，特征匹配結果輸出為一個仿射變換矩陣；最后，根據先前計算出的仿射變換矩陣，求出傘桿工件視覺定位中所需要的待旋轉校正角度。

5.如權利要求3或4所述的傘桿工位調整方法，其特征在于，所述步驟4)中，焊縫檢測流程如下：首先，采集一幀傘桿工件背面圖像，之后針對該圖像進行灰度化、去噪和二值化處理；接著，對上面預處理后的圖像進行邊緣檢測與提取，做到只保留圖像輪廓；然后，進行霍夫直線檢測，通過預設置的邊緣閾值，來進行過濾分割焊縫邊界邊緣與其它邊緣線，保證最后只保留焊縫邊界線，接著將焊縫邊界線用紅色線重新在原圖中繪制出來；最后，若有紅色線出現在原圖中，則標記并記錄該焊縫所在面即可。

6.如權利要求3或4所述的傘桿工位調整方法，其特征在于，所述步驟6)中，固定角度值＝360°/截面形狀邊數，所述截面形狀為規則多邊形。

7.如權利要求3或4所述的傘桿工位調整方法，其特征在于，所述步驟2)中，水平方向上的第二工業相機在第二光源的照明情況下采集一幀傘桿工件截面圖。