CN103406284B - 自动紧固件分选机对紧固件图像进行检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于配件分选检测装置，尤其涉及一种自动紧固件分选机，包括机架、送料装置、检测装置和工控机，检测装置与工控机电性连接，且设置于机架上，送料装置包括震动盘、分料盘和进料导轨，进料导轨与震动盘和分料盘连接，震动盘设置于机架外侧，进料导轨和分料盘设置于机架上，分料盘的周向设置有分料齿盘；检测装置包括数个成像调整机构、出料装置和检测平台，数个成像调整机构和出料装置设置于检测平台的周向，成像调整机构上设置有可调摄像头，数个成像调整机构上的可调摄像头呈360度排布。该自动紧固件分选机可实现均匀分料，使样件排列均匀，再根据紧固件的规格自由调整摄像头位置，保证360度拍照检测，提高了紧固件样件检测的准确性。

Description

自动紧固件分选机对紧固件图像进行检测的方法

技术领域

本发明属于配件分选检测装置，尤其涉及一种自动紧固件分选机对紧固件图像进行检测的方法。

背景技术

目前现有的自动紧固件分选机，通过送料到旋转玻璃盘上转动，在特定位置用相机拍照分析图像，进行良品、不良品分选，这种分选机存在以下缺点，直接使用振动盘进料，样件进料不均匀，样件排列疏密不均导致有时检测错误；相机位置调整操作复杂，检测不同规格样件需要手工调整相机的位置，并且由于相机位置不精确，拍照位置误差导致成像的影响，从而影响检测准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自动紧固件分选机对紧固件图像进行检测的方法，旨在提高检测的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种自动紧固件分选机对紧固件图像进行检测的方法，所述自动紧固件分选机包括机架、送料装置、检测装置和工控机，所述检测装置与工控机电性连接，且设置于所述机架上，所述送料装置包括震动盘、分料盘和进料导轨，所述进料导轨与震动盘和分料盘连接，所述震动盘和分料盘设置于机架外侧，所述进料导轨设置于机架上，所述分料盘的周向设置有分料齿盘；所述检测装置包括数个成像调整机构、出料装置和检测平台，所述数个成像调整机构和出料装置设置于检测平台的周向，所述成像调整机构上设置有可调摄像头，所述数个成像调整机构上的可调摄像头呈360度排布；所述方法包括下述步骤：

步骤A，对获取的紧固件的图像进行底部尖锐度检测；

步骤B，对获取的紧固件的图像进行头部边缘开裂检测；

所述步骤A具体包括下述步骤：

步骤A1，将获取的紧固件的图像进行二值化处理，并得到紧固件的边界；

步骤A2，设紧固件底部的两条边界的交点为A，两条边界的中线与紧固件的交点为B，所述两条边界的中线平分两条边界之间的夹角，交点A与交点B之间的距离为d，则根据下述公式得到紧固件底部的尖锐度：

R＝d*sinθ/(1-sinθ)

其中，角度θ两条边界之间的夹角的二分之一。

进一步地，所述步骤B具体包括下述步骤：

步骤B1，将摄像头拍摄的图像进行二值化处理，并从中定位出紧固件在图中的位置；

步骤B2，去除图像中的焊点，并求出定位出的紧固件的质心以及各边界点i到质心的距离R_i，其中i为边界点的序号；

步骤B3，对于每个边界点i的到质心的距离R_i，根据如下公式依次求出边界点i前后k个边界点到质心的距离对R_i的伪方差S_i，并将S_i作为边界点i的开裂度：

$S_i=\underset{j=i-k}{\overset{i+k}{\mathrm{\Σ}}}{(R_i-R_j)}^2;$

步骤B4，若所述S_i大于预设的开裂度阈值，则判断紧固件为不良品。

进一步地，所述分料盘包括旋转盘和定位底座，所述旋转盘底部设置有分料传动轴，所述分料齿盘沿周向设置于所述旋转盘的外边缘，所述定位底座呈弧形段设置于所述分料齿盘的外边缘，所述进料导轨与定位底座连接。

进一步地，所述成像调整机构包括前后驱动装置和上下驱动装置，所述前后驱动装置包括固定滑轨、前后丝杆、前后滑块和前后电机，所述前后丝杆和前后电机固定于所述固定滑轨上，所述前后滑块与所述前后丝杆滑动连接；所述上下驱动装置包括上下滑轨、上下丝杆、上下滑块、上下电机和背板，所述上下滑轨固定于所述背板上，所述上下丝杆及上下电机固定于所述上下滑轨上，所述上下滑块与所述上下滑轨滑动连接，所述背板一端垂直固定于所述固定滑轨上，所述可调摄像头设置于所述上下滑块上。

进一步地，所述出料装置包括合格品接料装置、合格品传送装置和不合格品接料装置，所述合格品接料装置具有合格品接料口且设置于所述检测平台的外侧，所述合格品传送装置与所述工控机电性连接且设置于所述检测平台上，所述不合格品接料装置设置有挡板和不合格品接料口，所述不合格品接料装置设置于所述合格品接料装置的下游。

进一步地，所述检测装置上根据紧固件的不同规格设置有数组合格品接料装置和合格品传送装置，所述不合格品接料装置设置于数组所述合格品接料装置的下游。

进一步地，所述检测平台为一玻璃检测平台；所述自动紧固件分选机还包括一伺服动力***，用于驱动所述玻璃检测平台转动；所述伺服动力***包括：

一伺服电机，用于带动所述玻璃检测平台进行转动；

一PLC，同时连接所述工控机与所述伺服电机；用于在接收到来自工控机启动所述玻璃检测平台转动的命令时，控制所述伺服电机以平缓加速转动的方式逐渐加速到所述工控机指定的转动速度；并在接收到来自工控机停止所述玻璃检测平台转动的命令时，控制所述伺服电机以平缓减速转动的方式逐渐减速到停止转动。

与现有技术相比，本发明通过自动紧固件分选机实现均匀分料，使样件排列均匀，再根据紧固件的规格自由调整摄像头位置，保证数个可调摄像头360度全方位拍照检测，再通过软件算法对紧固件图像进行底部尖锐度及头部边缘开裂检测，从而提高了紧固件样件检测的准确性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种自动紧固件分选机的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种送料装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种检测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种成像调整机构的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的通过4个摄像头实现全方位检测的示意图；

图6至图9是本发明实施例提供的对紧固件图像进行尖锐度检测的示意图；

图10至图13是本发明实施例提供的对紧固件图像进行头部边缘开裂检测的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种自动紧固件分选机，包括机架1、送料装置2、检测装置3和工控机4，检测装置3与工控机4电性连接，且设置于机架1上。工控机4还连接有显示器5和电路控制柜6，显示器5固定于机架1的外侧，工控机4和电路控制柜6设置于机架1下部。

请一同参阅图2，送料装置2包括震动盘21、分料盘22和进料导轨23，进料导轨23跨设于机架上1，且两端分别与震动盘21和分料盘22连接，震动盘21设置于机架1外侧，分料盘22设置于机架1上，分料盘22的周向设置有分料齿盘224。其中，分料盘22包括旋转盘221和定位底座222，旋转盘221底部设置有分料传动轴223，分料齿盘224沿周向设置于旋转盘221的外边缘，定位底座222呈弧形段设置于分料齿盘224的外边缘，进料导轨23与定位底座222连接。这样，紧固件样件通过定向送料至震动盘21，并且按要求排列好朝向和位置(比如样件螺丝头部朝下直立)，通过进料轨道23输送至分料盘22，旋转盘221底部连接有电机，通过旋转将样件在分料齿盘224内均匀分布，并且输送到检测装置3。

分料齿盘224上设置有凹形齿225，每个凹形齿225均匀分布，保证无论什么型号大小的紧固件都能均匀排列，从而均匀间隔传送来的紧固件，解决了紧固件之间间隙太小或者样件摆放不整齐而影响检测效果的问题。定位底座222挡止于分料齿盘224的外边缘，用于防止凹形齿225内的紧固件掉落，定位底座呈弧形段设置，而没有将分料齿盘224外边缘全部封闭，是为了方便均布后的样件能够从分料齿盘224空余处传送至检测装置。

请一同参阅图3和图4，上述检测装置3包括数个成像调整机构31、出料装置32和检测平台33，数个成像调整机构31和出料装置32设置于检测平台33的周向，成像调整机构31上设置有可调摄像头，数个成像调整机构31上的可调摄像头呈360度排布(图3由于角度原因仅示出部分摄像头)。当样件经过时，这些可调摄像头同时拍照，将样件全方面的图像拍摄，以分析出样件全方位的牙部磕碰情况。作为本发明的一个实施例，成像调整机构31为具体四个，如图5所示，每个成像调整机构31上设置一个可调摄像头，四个可调摄像头每90度设置一个，正好覆盖360度，在侧面拍样件的牙部图像，再将拍摄的图像传输给工控机4的分析软件，从而判断样件是否合格。根据不同的型号的紧固件尺寸大小，可灵活调整可调摄像头的位置，使拍照位置更加精确，并且保证对紧固件全方位拍摄，从而改善拍摄的成像质量，提高检测的准确性。如图3所示，每个成像调整机构上均设置有传感器，如图2所示，摄像头34与传感器999对应，摄像头1111与传感器2222对应，摄像头3333与传感器36对应。上述传感器用于感测待分选的紧固件是否传送至各自对应的摄像头的视野范围内，并在感测到有待分选的紧固件传送至对应的摄像头视野范围内时，触发对应的摄像头拍照。这种全方位的摄像方式可用来检测紧固件各个角度的牙部磕碰伤的缺陷，不会产生漏检。

进一步地，如图4所示该成像调整机构31包括前后驱动装置311和上下驱动装置312。前后驱动装置311包括固定滑轨301、前后丝杆302、前后滑块303和前后电机304，前后丝杆302固定于固定滑轨301上，前后电机304固定于固定滑轨301的一端用于驱动前后丝杆302，前后滑块303与前后丝杆302滑动连接；上下驱动装置312包括上下滑轨321、上下丝杆322、上下滑块323、上下电机324和背板325，上下滑轨321固定于背板325上，上下丝杆322固定于上下滑轨321上，上下电机324固定于上下滑轨321的顶端用于驱动上下丝杆322，上下滑块323与上下滑轨321滑动连接，背板325一端垂直固定于固定滑轨301上，可调摄像头34设置于上下滑块323上。本实施例中，前后电机304和上下电机324可以为步进电机。控制上下电机324驱动上下丝杆322带动上下滑块323滑动，从而自由调节可调摄像头34纵向位置；控制前后电机304驱动前后丝杆302带动前后滑块303滑动，上下驱动装置312在前后滑块303上整体移动，从而自由调节可调摄像头34横向位置。软件通过预置的电机位置，可以控制电机，快速切换不同类型样件的可调摄像头34的位置，以便检测不同规格的样件。

请一同参阅图4，出料装置32包括合格品接料装置351、合格品传送装置352和不合格品接料装置353，合格品接料装置351具有合格品接料口354且设置于检测平台33的外侧，合格品传送装置351与工控机4电性连接且设置于检测平台33上，合格品接料口354朝向检测平台33以便于接收样件，合格品传送装置351为吹气装置，如果工控机4判断样件合格，吹气装置将样件吹气送入合格品接料口354。不合格品接料装置353设置有挡板355和不合格品接料口356，不合格品接料装置353设置于合格品接料装置351的下游。如果工控机4判断样件不合格，样件继续在检测平台33上旋转，由挡板355挡入到不合格品接料口356内，实现合格、不合格样件的检测分离。

进一步地，检测装置3上根据紧固件的不同规格设置有数组合格品接料装置351和合格品传送装置352，不合格品接料装置353设置于数组合格品接料装置351的下游。设置多个合格品接料装置351，通过拍照，分析出样件的规格，控制不同规格的样件在相应规格的合格品接料装置351出料，实现一次检测分选出不同规格样件。

该自动紧固件分选机启动后，将紧固件样件通过震动盘21按要求排列好朝向和位置，通过进料导轨23输送到分料盘22，利用分料齿盘224，样件被一个个卡入分料齿盘224，使样件均匀地排布于分料齿盘224内，实现紧固件的均匀分料；紧固件被均匀分料后，被均匀输送至检测平台33，成像调整机构31调节可调摄像头34的位置，使数个可调摄像头34呈360度排布，对紧固件进行全方位拍照，图像传输至工控机4进行图像分析，得出紧固件的检测结果，利用出料装置32分捡出合格产品和不合格产品。与现有技术相比，该自动紧固件分选机实现均匀分料，使样件排列均匀，再根据紧固件的规格自由调整摄像头34位置，保证数个可调摄像头34在360度全方位拍照检测，从而提高了紧固件样件检测的准确性。

玻璃检测平台在启动转动时，如果设定的速度过高，马达会在短时间启动到指定速度，导致玻璃检测平台上的样件位置滑动，影像拍照质量。同样，在玻璃检测平台停止转动时，如果当前运转速度比较高，立即停止转动，也会导致样件位置滑动。因此，本发明提供的自动紧固件分选机还包括一伺服动力***，用于驱动玻璃检测平台转动，而工控机4上安装有上层的图像分析控制软件，设备启动工作时，由工控机4软件向伺服动力***发送信号，指明转动的速度。伺服动力***包括一伺服电机和一PLC，其中，伺服电机用于带动玻璃检测平台进行转动；PLC同时连接工控机4与伺服电机，用于在接收到来自工控机4启动玻璃检测平台转动的命令时，控制伺服电机以平缓加速转动的方式逐渐加速到工控机4指定的转动速度；并在接收到来自工控机4停止玻璃检测平台转动的命令时，控制伺服电机以平缓减速转动的方式逐渐减速到停止转动。因此可以解决玻璃盘启动、停止转动导致样件滑动的问题。

上述工控机4内置有分析软件，用于对摄像头拍摄的紧固件图像进行检测，检测方法包括但不限于下述步骤：

步骤A，对获取的紧固件的图像进行底部尖锐度检测；

步骤B，对获取的紧固件的图像进行头部边缘开裂检测。

下文对上述检测步骤进行详细描述。

底部尖锐度检测：目的为检测螺丝等紧固件底部是否有尖头以及尖锐度的大小，如图6中圆圈为产工艺中有可能导致的底部不够尖的部分，需要按照一定的尖锐度挑出。具体检测方式可包括下述步骤：

步骤A1，将获取的紧固件的图像进行二值化处理，得到如图7所示的图像，并得到紧固件的边界。

步骤A2，设紧固件底部的两条边界的交点为A，两条边界的中线与紧固件的交点为B，两条边界的中线平分两条边界之间的夹角，交点A与交点B之间的距离为d，则根据下述公式得到紧固件底部的尖锐度：

R＝d*sinθ/(1-sinθ)

其中，角度θ两条边界之间的夹角的二分之一。

如图8所示，线1和线3为底部上下两条边界，线2为两条边界的中线，平分线1和线3之间的夹角，交点A、交点B如图9所示。此种底部尖锐度检测方式可以准确的测出尖锐度，适用于圆底、尖底等多种底部形状。

头部边缘开裂检测：目前大多数都是用边缘到质心的最小距离来判断，缺点是当图像不是正圆或者有焊点的情况下，边缘到质心的最小距离就不能说明问题。图10中圆圈标记的地方，是为在生成过程中产生的边缘开裂。需要挑选出来。具体检测方式可包括下述步骤：

步骤B1，将摄像头拍摄的图像进行二值化处理，并从中定位出紧固件在图中的位置。

本发明中，定位原理为根据形态学把要分析的图片中感兴趣的区域即紧固件所在的区域找出，这里定位就是找出圆心及半径。将图11圆环中白色区域填黑，在得到的黑色圆圈内算出该物体的质心和半径，即圆心和半径。定位目的：获取检测区域在图中的位置。

步骤B2，去除图像中的焊点，并求出定位出的紧固件的质心以及各边界点i到质心的距离R_i，其中i为边界点的序号。

去除焊点的原理为首先找出焊点位置，单独拿出后和原图相减，最后得到图13所示的图像。

步骤B3，对于每个边界点i的到质心的距离Ri，根据如下公式依次求出边界点i前后k个边界点到质心的距离对R_i的伪方差S_i，并将S_i作为边界点i的开裂度：

$S_i=\underset{j=i-k}{\overset{i+k}{\mathrm{\Σ}}}{(R_i-R_j)}^2.$

步骤B4，若Si大于预设的开裂度阈值，则判断紧固件为不良品。

此种头部边缘开裂检测方式可以准确地找出开裂的位置，不仅适用于圆形，同样也适用于椭圆等凸多边形图像。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动紧固件分选机对紧固件图像进行检测的方法，所述自动紧固件分选机包括机架、送料装置、检测装置和工控机，所述检测装置与工控机电性连接，且设置于所述机架上，所述送料装置包括震动盘、分料盘和进料导轨，所述进料导轨与震动盘和分料盘连接，所述震动盘和分料盘设置于机架外侧，所述进料导轨设置于机架上，所述分料盘的周向设置有分料齿盘；所述检测装置包括数个成像调整机构、出料装置和检测平台，所述数个成像调整机构和出料装置设置于检测平台的周向，所述成像调整机构上设置有可调摄像头，所述数个成像调整机构上的可调摄像头呈360度排布；其特征在于，包括下述步骤：

步骤A，对获取的紧固件的图像进行底部尖锐度检测；

步骤B，对获取的紧固件的图像进行头部边缘开裂检测；

所述步骤A具体包括下述步骤：

步骤A1，将获取的紧固件的图像进行二值化处理，并得到紧固件的边界；

步骤A2，设紧固件底部的两条边界的交点为A，两条边界的中线与紧固件的交点为B，所述两条边界的中线平分两条边界之间的夹角，交点A与交点B之间的距离为d，则根据下述公式得到紧固件底部的尖锐度：

R＝d*sinθ/(1-sinθ)

其中，角度θ两条边界之间的夹角的二分之一。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体包括下述步骤：

步骤B1，将摄像头拍摄的图像进行二值化处理，并从中定位出紧固件在图中的位置；

步骤B2，去除图像中的焊点，并求出定位出的紧固件的质心以及各边界点i到质心的距离R_i，其中i为边界点的序号；

步骤B3，对于每个边界点i的到质心的距离R_i，根据如下公式依次求出边界点i前后k个边界点到质心的距离对R_i的伪方差S_i，并将S_i作为边界点i的开裂度：

$S_i=\underset{j=i-k}{\overset{i+k}{\mathrm{\Σ}}}{(R_i-R_j)}^2;$

步骤B4，若所述S_i大于预设的开裂度阈值，则判断紧固件为不良品。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分料盘包括旋转盘和定位底座，所述旋转盘底部设置有分料传动轴，所述分料齿盘沿周向设置于所述旋转盘的外边缘，所述定位底座呈弧形段设置于所述分料齿盘的外边缘，所述进料导轨与定位底座连接。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成像调整机构包括前后驱动装置和上下驱动装置，所述前后驱动装置包括固定滑轨、前后丝杆、前后滑块和前后电机，所述前后丝杆和前后电机固定于所述固定滑轨上，所述前后滑块与所述前后丝杆滑动连接；所述上下驱动装置包括上下滑轨、上下丝杆、上下滑块、上下电机和背板，所述上下滑轨固定于所述背板上，所述上下丝杆及上下电机固定于所述上下滑轨上，所述上下滑块与所述上下滑轨滑动连接，所述背板一端垂直固定于所述固定滑轨上，所述可调摄像头设置于所述上下滑块上。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述出料装置包括合格品接料装置、合格品传送装置和不合格品接料装置，所述合格品接料装置具有合格品接料口且设置于所述检测平台的外侧，所述合格品传送装置与所述工控机电性连接且设置于所述检测平台上，所述不合格品接料装置设置有挡板和不合格品接料口，所述不合格品接料装置设置于所述合格品接料装置的下游。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测装置上根据紧固件的不同规格设置有数组合格品接料装置和合格品传送装置，所述不合格品接料装置设置于数组所述合格品接料装置的下游。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测平台为一玻璃检测平台；所述自动紧固件分选机还包括一伺服动力***，用于驱动所述玻璃检测平台转动；所述伺服动力***包括：

一伺服电机，用于带动所述玻璃检测平台进行转动；

一PLC，同时连接所述工控机与所述伺服电机；用于在接收到来自工控机启动所述玻璃检测平台转动的命令时，控制所述伺服电机以平缓加速转动的方式逐渐加速到所述工控机指定的转动速度；并在接收到来自工控机停止所述玻璃检测平台转动的命令时，控制所述伺服电机以平缓减速转动的方式逐渐减速到停止转动。