機器視覺系統對彈簧節距的自動檢測方法
2023-09-24 03:01:50 1
專利名稱：機器視覺系統對彈簧節距的自動檢測方法
技術領域：
本發明涉及利用機器視覺系統進行在線檢測的技術領域，尤其涉及在彈簧生產現場，利用機器視覺系統對彈簧節距進行在線檢測的方法。
背景技術：
常見的彈簧大多數都是等節距的，但是在一些特殊場合，需要使用兩端節距不相等的彈簧，才能符合使用的要求。例如汽車、摩託車的氣門彈簧，其兩端的節距就是不一樣的。彈簧節距的大小，可以是各個圈之間取成不同的節距，也可以幾圈為一組取成不同的節距。之所以採用不等節距彈簧，是因為不等節距彈簧在受壓後，在載荷達到一定程度時，隨著載荷的增加，從小節距開始到大節距依次逐漸並緊，剛度也逐漸增大。節距不同，則震動頻率不同，當一段彈簧震動頻率達到共振頻率時候，另一段可以起到減震的作用，有利於防止彈簧共振和顫振現象的發生。不等節距彈簧由於兩端不對稱，因此安裝的時候具有方向性；如果安裝發生顛倒， 會對設備的性能產生影響。因此，在流水作業的彈簧生產車間現場，需要對彈簧的節距進行在線檢測，以確定彈簧的方向，並以約定俗成的形式在彈簧節距較大的一端或者彈簧節距較小的一端做上標識。現有技術中，對彈簧節距的在線檢測依靠人工進行檢測，在彈簧生產機旁設約80人進行彈簧節距的目測和判斷處理，將放置方向相反的彈簧翻轉，使所有彈簧的放置方向相同，然後在各個彈簧的同一端(彈簧節距大的一端或者彈簧節距小的一端)做上標記，如塗上油漆等。人工檢測存在的缺點主要有生產車間現場灰塵多、噪聲大，工人檢測工作環境惡劣；正常人眼在不間斷觀測運動物體30min左右，即會眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，無法保證產品出廠合格率；彈簧節距檢測是帶數量精度的檢測，人眼很難準確判斷，誤差大，出錯機會很多，無法保證檢測質量；專業人員觀測彈簧節距的速度最高為0. 5個/s，對生產效率有極大限制。發明的內容
針對現有技術對彈簧節距的在線檢測依靠人工進行檢測，工人容易產生視覺疲勞，勞動強度大，無法保證產品合格率以及檢測質量，檢測速度低等問題，本發明提供一種機器視覺系統對彈簧節距的自動檢測方法，其能大大降低工人的檢測勞動強度，檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產品的合格率。本發明的技術方案如下
一種機器視覺系統對彈簧節距的自動檢測方法，包括以下步驟
(1)將拍攝相機固定在在線運行的彈簧檢測圓盤的一端，採用高速彈簧進料振動料鬥保證彈簧按設定方式和速度進入檢測裝置；根據待檢測彈簧產品的尺寸大小，調整拍攝相機的光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)將彈簧節距設為檢測參量，並根據用戶要求設置所述檢測參量的檢測精度；
(3)計算機取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行彈簧節距的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；
(4)計算機通過圖像算法處理，提取彈簧節距的圖像；
(5)計算機對所述彈簧節距進行計算與比較；該計算是分別獲取從所述彈簧鋼絲兩端點起向內第3圈鋼絲與第4圈鋼絲之間的最遠距離值作為節距值，比較上述兩個節距值的大小；
(6)通過比較出的節距值大小判斷彈簧的方向，自動化掉頭，使所有彈簧節距較小端的朝向相同。其進一步的技術方案為對所述第(6)步，當使所有彈簧的朝向相同後，在各個彈簧的同一端做上標記。本發明的有益技術效果是
本發明採用機器視覺系統對彈簧節距進行在線檢測，取代人工檢測，具有自動判斷彈簧的方向的功能，實現自動化掉頭，使所有彈簧節距較小端的朝向相同，大大降低工人的檢測勞動強度。人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機器視覺系統檢測速度可達3、個/s，機器視覺系統的產品檢測速度是人工的6、倍，極大提高了生產效率。人工檢測由於環境和生理的原因，無法M小時不間斷進行產品檢測，而採用機器視覺系統檢測則使其成為可能。設備的生產時間可最大限度地延長，提高了設備的利用率。人為檢測由於通風差、視覺易疲勞，很難連續跟蹤產品質量。檢測正確率靠人工很難保證，非正常次品率一般在8 10%左右，造成了生產資源和生產成本的極大浪費；機器視覺系統的檢測尺寸精度最高為0. Olmm,精度可每0. Olmm為一個梯度進行調整，設置為 0. 01,0. 02,0. 03,0. 04,0. 05mm等幾個精度等級，從而大大提高產品合格率以及檢測質量。
圖1是不等節距彈簧的圖像。圖2是本發明的工藝步驟圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。圖1是從彈簧側面拍攝並經過處理後的實際圖像。在圖1所示的拍攝圖像中，所示線條為彈簧圖像經過去噪軟體處理後的輪廓圖像。將西安方誠1300UM型工業相機固定在彈簧檢測圓盤的兩端，相機距彈簧側面的距離為15cm，使用8mm C0MPUTAR鏡頭，光圈調到最大值，曝光時間調為0. 58ms。檢測精度設置為0. 05mm。採用專用紅色LED同軸光源，正上方照射，並使用半封閉遮擋金屬框體，以便比較穩定地取得視覺圖像，體現彈簧的明顯特徵。顯示光源的電源為恆壓恆流，為不具頻變或高頻變的穩定光源，以便能比較穩定地拍攝到清晰的圖像，並顯示於計算機的屏幕。採用高速彈簧進料振動料鬥，保證彈簧按一定的方式和速度進入檢測裝置。計算機根據不同生產廠商所生產設備的不同控制系統，取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，啟動所述工業相機拍攝在線運行的彈簧側面的圖像，並將獲取的彈簧側面圖像，貯存於計算機中。
計算機對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進行圖像處理，使圖像更清晰，更符合彈簧的真實情況。上述圖像處理過程中所採用的算法均為現有技術中的常規算法。計算機對彈簧節距進行計算與比較。計算機分別獲取從所述彈簧鋼絲左端點起向內第3圈鋼絲與第4圈鋼絲最遠端之間的距離值(圖1中距離a)、以及從所述彈簧鋼絲右端點起向內第3圈鋼絲與第4圈鋼絲最遠端之間的距離值(圖1中距離b)作為節距值，比較上述兩個節距值a、b的大小。此處之所以取要取彈簧鋼絲端點起向內第3圈鋼絲與第4圈鋼絲最遠端之間的距離值，是因為彈簧鋼絲端點處前2圈的節距值均較小，無法作為反映兩端節距值大小關係的參考。而從第三個節距值開始則已具有參考性。如檢測出節距值a為1. 50mm，節距值b為3. 50mm，節距值a <節距值b，則圖1中彈簧的左端為彈簧節距較小端，其右端為彈簧節距較大端。若規定流水線上所有彈簧節距較小端均朝右，則進行自動掉頭，使所有彈簧節距較小端的朝向相同。當使所有彈簧的朝向相同後，在各個彈簧的節距較小端做上標記(如塗上油漆)。以上所有實施例中使用的圖像採集設備(相機、照射光源、電源、圖像採集卡等)及存貯設備(硬碟、光碟、軟盤等)、圖像處理設備(圖像處理器的硬體及軟體)、圖像顯示設備 (硬體及軟體)、報警裝置以及上述各部分的控制系統(硬體及軟體)皆採用已有技術設計製作或直接採用相關市售產品。以上所述的本發明的工藝步驟示於圖2。最後需要注意的是，以上所述的僅是本發明的優選實施方式，本發明不限於以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本發明的精神和構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種機器視覺系統對彈簧節距的自動檢測方法，其特徵在於包括以下步驟(1)將拍攝相機固定在在線運行的彈簧檢測圓盤的一端，採用高速彈簧進料振動料鬥保證彈簧按設定方式和速度進入檢測裝置；根據待檢測彈簧產品的尺寸大小，調整拍攝相機的光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)將彈簧節距設為檢測參量，並根據用戶要求設置所述檢測參量的檢測精度；(3)計算機取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行彈簧節距的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；(4)計算機通過圖像算法處理，提取彈簧節距的圖像；(5)計算機對所述彈簧節距進行計算與比較；該計算是分別獲取從所述彈簧鋼絲兩端點起向內第3圈鋼絲與第4圈鋼絲之間的最遠距離值作為節距值，比較上述兩個節距值的大小；(6)通過比較出的節距值大小判斷彈簧的方向，自動化掉頭，使所有彈簧節距較小端的朝向相同。
2.根據權利要求1所述機器視覺系統對彈簧節距的自動檢測方法，其特徵在於對所述第(6)步，當使所有彈簧的朝向相同後，在各個彈簧的同一端做上標記。
全文摘要
本發明提供一種機器視覺系統對彈簧節距的自動檢測方法，根據待檢測彈簧產品的尺寸大小，調整拍攝相機的光圈大小、曝光時間；將彈簧節距設為檢測參量，並根據用戶要求設置所述檢測參量的檢測精度；由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行彈簧側面的圖像，並將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；計算機通過圖像算法處理，提取彈簧節距的圖像；計算機分別獲取從所述彈簧鋼絲兩端點起向內第3圈鋼絲與第4圈鋼絲之間的最遠距離值作為節距值，比較上述兩個節距值的大小；通過比較出的節距值大小判斷彈簧的方向，自動化掉頭，使所有彈簧節距較小端的朝向相同。本發明對彈簧節距的檢測精度高、速度快，可以有效保證產品的合格率。
文檔編號G01B11/14GK102305595SQ20111010964
公開日2012年1月4日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者董仲偉 申請人:無錫眾望四維科技有限公司