一種基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置製造方法

2023-04-29 02:45:11

一種基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，在機臺(5)的上方設有分度轉盤，分度轉盤邊緣的上方設有第一CCD攝像頭(6)，在分度轉盤的旁邊設置第二CCD攝像頭(7)和第三CCD攝像頭(8)；在所述分度轉盤的外圍半環繞有防脫落擋板(9)；分度轉盤的旁邊還設有用於承接零件的滑道(10)，該滑道(10)固定安裝在機臺(5)上，在滑道(10)進口端的旁邊設有用於將零件撥向所述滑道(10)的分離撥叉(11)。本發明通過三個CCD攝像頭從不同角度拍攝零件圖片，可用於檢測各種標準緊固件，在防止標準緊固件發生脫落的同時，能適應不同規格的待檢零件，具有結構簡單、緊湊，體積小，成本低，通用性好，檢測效率高等特點。
【專利說明】-種基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置

【技術領域】
[0001] 本發明屬於檢測裝置【技術領域】，具體地說，特別涉及一種基於機器視覺的標準緊 固件檢測裝置。

【背景技術】
[0002] 近年來，國外在利用機器視覺技術進行品質檢測方面做了大量研究，並獲得了許 多重要成果。視覺檢測具有非接觸、速度快、精度高、抗幹擾能力強等優點，在現代製造業中 有著重要的應用前景，目前在機械加工精度檢測、工件尺寸測量、產品檢測等領域中正得到 越來越廣泛的應用，視覺檢測技術為解決在線測量問題提供了一種理想的手段。20世紀80 年代美國國家標準局在調查的基礎上曾作過預測：今後工業檢測工作的80%將由視覺檢 測技術完成。
[0003] 標準緊固件作為基礎零件在汽車工業、機械製造業、建築業、電子工業等國民經濟 的許多行業都有著廣泛的應用。標準緊固件的在線或最終質量檢測直接影響著標準緊固件 的質量和企業成本的控制。以六角螺栓為例，六角螺栓作為一種最常見連接緊固件，其製造 流程為：拉絲、冷鐓、搓絲、熱處理、鍍鋅或發黑等。拉絲是通過冷拔拉絲把鋼廠生產的線材 的直徑控制到規定尺寸，並保證線材表面的光滑；冷鐓是通過模具把拉絲後的線材冷鐓成 型為光杆螺栓；搓絲是通過自動搓絲機在光杆螺栓的螺杆部分加工螺紋；熱處理是通過回 火等形式消除冷加工應力，保證螺栓的強度和韌性；鍍鋅或發黑是為了防生鏽，增強螺栓的 抗腐蝕能力。每個生產環節都有相應的檢測措施，以保證該環節的正確性。從質量控制的 角度來看，對螺栓的檢測尤為重要。
[0004] 長期以來，六角螺栓的檢測主要依靠人工的方式，即操作人員不時地用測量工具 測量螺栓的外形尺寸，這種人工檢測方法不但浪費了大量的時間和人力，而且精度差，漏 檢、誤檢的概率也很高,大大降低了企業的工作效率並增加了企業的勞務成本。
[0005] 目前已有個別企業開發出基於視覺的檢測裝置，其中，零件分度轉盤是該檢測裝 置中的重要組成部分，待檢零件達到零件分度轉盤，然後由檢測機構檢測後分成合格品與 不合格品。經分析與實際調研發現，現有檢測裝置仍有如下不足：
[0006] 第一，檢測機構能檢測的功能較少，適應範圍窄。如螺紋檢測只能檢測有無攻牙、 長度是否夠等基本檢測，不能對螺紋螺距、牙形是否合格檢測，且檢測準確度不高，檢測後 仍有較高的瑕疵品。
[0007] 第二，一種檢測裝置只能對一種零件進行檢測，標準緊固件企業一般生產多種零 件，如螺絲、螺帽、螺栓等，若都應用自動檢測裝置，必須購買多套不同的檢測裝置檢測，企 業生產投入增加。
[0008] 第三，一種標準緊固件零件有多種規格，如公稱直徑不同的螺絲，其大小相差較 大，如Ml. 4、M4、M8、M10、M12、M20等螺絲。現有檢測裝置的檢測盤需對每個規格的零件對 應製作一個檢測盤，將測不同規格零件時對應更換檢測盤，這樣就造成檢測裝置成本增加、 檢測效率不1?等問題。
[0009] 第四，現有檢測裝置只是檢測出瑕疵品，檢測合格的零件還需1-2名工人進行分 袋包裝，企業的工作效率和勞務成本問題沒有徹底解決。


【發明內容】

[0010] 本發明所要解決的技術問題在於提供一種檢測效率高、能有效防止被檢零件發生 脫落的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置。
[0011] 本發明的技術方案如下：一種基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，具有機臺 (5)，在所述機臺（5)的上方設有分度轉盤，該分度轉盤由機臺（5)上安裝的步進電機（12) 帶動旋轉，在所述分度轉盤邊緣的上方設有第一 (XD攝像頭￠)，該第一 (XD攝像頭（6)的 鏡頭朝下，在分度轉盤的旁邊設置第二C⑶攝像頭（7)和第三(XD攝像頭（8)，所述第二(XD 攝像頭（7)靠近第三(XD攝像頭（8)，第二(XD攝像頭（7)及第三(XD攝像頭（8)的鏡頭均 朝向分度轉盤；在所述分度轉盤的外圍半環繞有防脫落擋板（9)，該防脫落擋板（9)為圓弧 形，防脫落擋板（9)的首尾兩端及靠近中部的位置通過支架固定在機臺（5)上；在所述分度 轉盤的旁邊還設有用於承接零件的滑道（10)，該滑道（10)和第二CCD攝像頭（7)分居在 分度轉盤的兩側，且滑道（10)位於防脫落擋板（9)尾端的下遊，所述滑道（10)進口端高出 口端低傾斜設置，並固定安裝在機臺（5)上，在滑道（10)進口端的旁邊設有用於將零件撥 向所述滑道（10)的分離撥叉（11)，該分離撥叉（11)位於分度轉盤的上方，分離撥叉（11) 的一端通過支座固定在機臺（5)上，分離撥叉（11)的另一端斜向延伸至分度轉盤邊緣的上 方。
[0012] 採用以上技術方案，機臺作為工作平臺，便於檢測裝置的各部分布置。在分度轉盤 的外圍半環繞有圓弧形的防脫落擋板，在步進電機帶動分度轉盤旋轉的過程中，能有效防 止被檢零件從分度轉盤的卡口中脫落出來，從而確保了檢測過程能順利完成，檢測後的零 件能夠正常向分包機構輸送；防脫落擋板的兩端及靠近中部的位置通過支架支撐，穩定性 及牢固性好，防脫落擋板不會發生晃動。
[0013] 分度轉盤旋轉的過程中，將定位其上的待檢標準緊固件沿圓周方向輸送，待檢標 準緊固件依次通過視覺傳感器檢測工位，由三個C⑶攝像頭拍攝零件圖片，由於這三個(XD 攝像頭布置在分度轉盤的不同方位，因而能對待檢零件從不同角度進行拍照，從而形成全 面、準確、清晰的零件圖片，然後將這些零件圖片傳送到視覺檢測識別軟體系統進行分析判 斷零件是否合格，零件旋轉至分離工位時，分離撥叉起阻擋及導向零件的作用，使零件與分 度轉盤分離，並將零件從分度轉盤撥向滑道，由於滑道傾斜布置，進入滑道的零件自動向其 出口端方向滑落，最後由分揀機構按零件是否合格進行分類收集，瑕疵品落入瑕疵品箱內， 合格品進入零件分包機構，依據事先設置好的每包數量規格，自動包裝好合格品，然後分袋 進入合格品箱內。以上工作過程既簡單又快捷，不但自動化程度高，而且有效提高了檢測效 率。
[0014] 所述分度轉盤由動盤（1)和定盤（2)組成，動盤（1)和定盤（2)為直徑相等的圓 盤結構，動盤（1)位於定盤（2)的正上方，兩者相貼合固定，在所述動盤（1)的邊緣開設有 按圓周均勻分布的第一缺口（la)，兩相鄰第一缺口（la)之間形成第一凸片（lb)，定盤（2) 的邊緣開設有按圓周均勻分布的第二缺口（2a)，兩相鄰第二缺口（2a)之間形成第二凸片 (2b)，所述第二缺口（2a)與第一缺口（la)--對應，且第二缺口（2a)與第一缺口（la)部 分重疊，形成卡口（3)，在每塊第二凸片（2b)的頂部均設置有墊塊（4)，該墊塊（4)按圓周 均勻分布，所述墊塊（4)位於第一缺口（la)中，並緊挨對應的卡口（3)，墊塊（4)的頂面與 第一凸片（lb)的頂面平齊。
[0015] 以上結構組成分度轉盤的動盤和定盤造型簡單，加工製作容易，成本低；並且動盤 與定盤結合緊密，連接牢靠，在步進電機帶動下運轉的同步性及平穩性好。動盤上的第一缺 口與定盤上的第二缺口部分重疊，形成卡口，該卡口可用於定位各種標準緊固件，如螺絲、 螺帽、螺栓等，通用性好，企業採用一套檢測裝置即可檢測各種標準緊固件，由此大大降低 了企業的設備投入。在定位標準緊固件的時候，墊塊和動盤第一凸片共同支撐標準緊固件， 由於墊塊的頂面與動盤第一凸片的頂面平齊，這樣能確保標準緊固件平穩地定位在對應的 卡口中，有效避免了歪斜或脫落現象的發生。
[0016] 為了簡化結構，便於加工製作，所述分離撥叉（11)為條形塊狀結構。
[0017] 為了方便取材，降低成本，確保防零件脫落的效果，所述防脫落擋板（9)由透明有 機玻璃製成，防脫落擋板（9)各部分與分度轉盤之間的距離相等。
[0018] 在所述防脫落擋板（9)上對應第二(XD攝像頭（7)和第三(XD攝像頭（8)的位置 開有一個矩形缺口（9a)，該缺口（9a)靠近防脫落擋板（9)的中部。以上結構使第二、第三 CCD攝像頭通過缺口能夠直接拍攝零件圖片，從而確保了拍攝的清晰度及檢測結果的準確 性。
[0019] 為了確保待檢零件能順利卡入至對應的卡口中，並在卡口中可靠定位，所述卡口 (3)從外向內寬度逐漸減小。
[0020] 為了確保動盤的結構強度，所述動盤（1)頂面的中部一體形成有上小下大的臺階 狀凸臺。
[0021] 為了確保定盤的結構強度，所述定盤（2)底面的中部一體形成有上大下小的錐 臺。
[0022] 所述動盤（1)與定盤（2)之間通過兩顆按圓周均勻分布的緊固螺栓連接，動盤（1) 上供緊固螺栓穿過的孔為圓弧形條孔（lc)，該條孔（lc)的圓心在動盤（1)的軸心線上。以 上結構動盤與定盤之間連接牢固、可靠，拆裝既簡單又便捷。由於動盤上供緊固螺栓穿過的 孔為圓弧形條孔，當鬆開緊固螺栓的時候，可以轉動動盤，以改變各卡口的大小，從而適應 不同外徑尺寸的零件檢測，這樣檢測不同規格零件時無需更換分度轉盤，在節約生產成本 的同時，大大提1? 了檢測效率。
[0023] 為了簡化結構，便於加工製作，確保墊塊與定盤之間連接的牢靠性，所述墊塊（4) 為長方塊，並通過焊接與定盤（2)相固定。
[0024] 有益效果：本發明通過三個C⑶攝像頭從不同角度拍攝零件圖片，可用於檢測各 種標準緊固件，在防止標準緊固件發生脫落的同時，能適應不同規格的待檢零件，具有結構 簡單、緊湊，體積小，成本低，通用性好，檢測效率高等特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明的俯視圖。
[0026] 圖2為本發明的主視圖。
[0027] 圖3為分度轉盤的立體圖。
[0028] 圖4為分度轉盤的主視圖。
[0029] 圖5為動盤的結構示意圖。
[0030] 圖6為定盤的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：
[0032] 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，分度轉盤布置在機臺5上，由動盤1和定盤 2組成。所述動盤1和定盤2為直徑相等的圓盤結構，動盤1位於定盤2的正上方。所述 動盤1頂面的中部一體形成有上小下大的臺階狀凸臺，定盤2底面的中部一體形成有上大 下小的錐臺，動盤1的底面與定盤2的頂面相貼合，動盤1與定盤2之間通過兩顆按圓周均 勻分布的緊固螺栓連接，動盤1上供緊固螺栓穿過的孔為圓弧形條孔lc，該條孔lc的圓心 在動盤1的軸心線上。在所述定盤2的下方設有步進電機12,該步進電機12安裝於機臺5 的頂部。步進電機12的輸出軸堅直向上，並與定盤2及動盤1的中心相連接，當步進電機 12運轉的時候，能夠帶動整個分度轉盤一起轉動。
[0033] 如圖3、圖5、圖6所示，在動盤1的邊緣開設有按圓周均勻分布的第一缺口 la，第 一缺口 la的數目根據實際需要確定，兩相鄰第一缺口 la之間形成第一凸片lb。在定盤2 的邊緣開設有按圓周均勻分布的第二缺口 2a，兩相鄰第二缺口 2a之間形成第二凸片2b，所 述第二缺口 2a與第一缺口 la--對應，且第二缺口 2a與第一缺口 la部分重疊，形成卡口 3,該卡口 3從外向內寬度逐漸減小。在每塊第二凸片2b的頂部均設置有墊塊4,該墊塊4 為長方塊，墊塊4按圓周均勻分布，並通過焊接與定盤2相固定。各墊塊4位於第一缺口 la 中，並緊挨對應的卡口 3,墊塊4的頂面與第一凸片lb的頂面平齊。
[0034] 如圖1、圖2所示，在分度轉盤的外圍半環繞有防脫落擋板9,該防脫落擋板9為圓 弧形，並優選由透明有機玻璃製成，且防脫落擋板9各部分與分度轉盤之間的距離相等。在 所述防脫落擋板9靠近中部的位置開有一個矩形缺口 9a，防脫落擋板9的首尾兩端及靠近 中部的位置通過支架固定在機臺5上。
[0035] 如圖1、圖2所示，在分度轉盤邊緣的上方設有第一 (XD攝像頭6,該第一 C⑶攝像 頭6的鏡頭朝下，且第一 (XD攝像頭6靠近防脫落擋板9的首端。在分度轉盤的旁邊設置 第二(XD攝像頭7和第三(XD攝像頭8,所述第二(XD攝像頭7靠近第三(XD攝像頭8,第 二(XD攝像頭7和第三(XD攝像頭8位於對應缺口 9a的位置。所述第二(XD攝像頭7與 第三(XD攝像頭8之間具有30°左右的夾角，且第二(XD攝像頭7及第三(XD攝像頭8的 鏡頭均朝向分度轉盤。以上第一 C⑶攝像頭6、第二(XD攝像頭7和第三(XD攝像頭8各自 通過對應的支架支撐在機臺5上。
[0036] 如圖1所示，在分度轉盤的旁邊還設有用於承接零件的滑道10,該滑道10和第二 (XD攝像頭7分居在分度轉盤的兩側，且滑道10位於防脫落擋板9尾端的下遊，所述滑道 10進口端高出口端低傾斜設置，並固定安裝在機臺5上，在滑道10進口端的旁邊設有用於 將零件撥向所述滑道10的分離撥叉11，該分離撥叉11位於分度轉盤的上方，並優選為條形 塊狀結構。分離撥叉11的一端通過支座固定在機臺5上，分離撥叉11的另一端斜向延伸 至分度轉盤邊緣的上方。
[0037] 本發明的工作原理如下：
[0038] 步進電機12帶動分度轉盤旋轉，當分度轉盤上的空餘卡口 3轉動至靠近防脫落擋 板9首端的位置時，待檢零件（螺絲、螺帽或螺栓）經輸送軌道進入分度轉盤上的卡口 3， 且待檢零件由墊塊4和對應的第一凸片lb支撐定位；分度轉盤旋轉的過程中，將定位其上 的待檢零件沿圓周方向輸送，防脫落擋板9能夠防止待檢零件從卡口 3中向外脫落；待檢零 件依次通過視覺傳感器檢測工位，由第一 (XD攝像頭6、第二(XD攝像頭7和第三C⑶攝像 頭8從不同方位拍攝零件圖片，然後將這些零件圖片傳送到視覺檢測識別軟體系統進行分 析判斷零件是否合格，零件旋轉至分離工位時，分離撥叉11起阻擋及導向零件的作用，使 零件與分度轉盤分離，並將零件從分度轉盤撥向滑道10,進入滑道10的零件自動向其出口 端方向滑落，最後由分揀機構按零件是否合格進行分類收集，瑕疵品落入瑕疵品箱內，合格 品進入零件分包機構，依據事先設置好的每包數量規格，自動包裝好合格品，然後分袋進入 合格品箱內。
【權利要求】
1. 一種基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，具有機臺（5)，其特徵在於：在所述機臺 (5)的上方設有分度轉盤，該分度轉盤由機臺（5)上安裝的步進電機（12)帶動旋轉，在所述 分度轉盤邊緣的上方設有第一 C⑶攝像頭￠)，該第一 (XD攝像頭￠)的鏡頭朝下，在分度 轉盤的旁邊設置第二(XD攝像頭（7)和第三(XD攝像頭（8)，所述第二(XD攝像頭（7)靠 近第三(XD攝像頭（8)，第二(XD攝像頭（7)及第三(XD攝像頭（8)的鏡頭均朝向分度轉 盤；在所述分度轉盤的外圍半環繞有防脫落擋板（9)，該防脫落擋板（9)為圓弧形，防脫落 擋板（9)的首尾兩端及靠近中部的位置通過支架固定在機臺（5)上；在所述分度轉盤的旁 邊還設有用於承接零件的滑道（10)，該滑道（10)和第二CCD攝像頭（7)分居在分度轉盤的 兩側，且滑道（10)位於防脫落擋板（9)尾端的下遊，所述滑道（10)進口端高出口端低傾斜 設置，並固定安裝在機臺（5)上，在滑道（10)進口端的旁邊設有用於將零件撥向所述滑道 (10)的分離撥叉（11)，該分離撥叉（11)位於分度轉盤的上方，分離撥叉（11)的一端通過 支座固定在機臺（5)上，分離撥叉（11)的另一端斜向延伸至分度轉盤邊緣的上方。
2. 根據權利要求1所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述分 度轉盤由動盤（1)和定盤（2)組成，動盤（1)和定盤（2)為直徑相等的圓盤結構，動盤（1) 位於定盤（2)的正上方，兩者相貼合固定，在所述動盤（1)的邊緣開設有按圓周均勻分布的 第一缺口（la)，兩相鄰第一缺口（la)之間形成第一凸片（lb)，定盤（2)的邊緣開設有按圓 周均勻分布的第二缺口（2a)，兩相鄰第二缺口（2a)之間形成第二凸片（2b)，所述第二缺 口（2a)與第一缺口（la)--對應，且第二缺口（2a)與第一缺口（la)部分重疊，形成卡口 (3) ，在每塊第二凸片（2b)的頂部均設置有墊塊（4)，該墊塊（4)按圓周均勻分布，所述墊塊 (4) 位於第一缺口（la)中，並緊挨對應的卡口（3)，墊塊（4)的頂面與第一凸片（lb)的頂 面平齊。
3. 根據權利要求1所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述分 離撥叉（11)為條形塊狀結構。
4. 根據權利要求1所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述防 脫落擋板（9)由透明有機玻璃製成，防脫落擋板（9)各部分與分度轉盤之間的距離相等。
5. 根據權利要求1或2或3或4所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵 在於：在所述防脫落擋板（9)上對應第二(XD攝像頭（7)和第三(XD攝像頭（8)的位置開 有一個矩形缺口（9a)，該缺口（9a)靠近防脫落擋板（9)的中部。
6. 根據權利要求2所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述卡 口（3)從外向內寬度逐漸減小。
7. 根據權利要求6所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述動 盤（1)頂面的中部一體形成有上小下大的臺階狀凸臺。
8. 根據權利要求7所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述定 盤（2)底面的中部一體形成有上大下小的錐臺。
9. 根據權利要求2所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述動 盤（1)與定盤（2)之間通過兩顆按圓周均勻分布的緊固螺栓連接，動盤（1)上供緊固螺栓 穿過的孔為圓弧形條孔（lc)，該條孔（lc)的圓心在動盤（1)的軸心線上。
10. 根據權利要求2所述的基於機器視覺的標準緊固件檢測裝置，其特徵在於：所述墊 塊（4)為長方塊，並通過焊接與定盤（2)相固定。
【文檔編號】G01B11/00GK104142341SQ201410347361
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】王詠真 申請人:重慶穎泉標準件有限公司