CN111420883A - 一种货车枕簧视觉检测及智能选配***和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，包括输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站及控制***，其中3D视觉监测站进料端和出料端分别通过转角机构与至少一条输送机构连接，且每一条输送机构均与一个弹簧选配站相互连接，托盘分别与输送机构、转角机构、弹簧选配站、3D视觉监测站滑动连接，输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站均与控制***电气连接。本发明包括***组装和检测作业等两个步骤。本发明一方面具有良好的场地适应新及环境实用性，可有效满足多种厂房空间布局及生产检测量使用的需要，另一方面检测视频***结构简单，数据识别运算能力强，从而极大的提高了检测效率和精度。

Description

一种货车枕簧视觉检测及智能选配***和使用方法

技术领域

本发明属于在线检测设备技术领域，具体涉及一种货车枕簧视觉检测及智能选配***和使用方法。

背景技术

在货车枕簧产品生产质量及多个货车枕簧选择配套作业中，当前主要是通过，人工测量设备对枕簧的结构、型号等参数进行检测，然后根据检测结果进行质量判断和选型配套作业，虽然可以一定程度满足实际工作的需要，但检测效率低下、检测精度差，因此导致当前枕簧质量检测和选型配组工作效率和质量均不能有效满足实际使用的需要，针对这一问题，当前开发了基于3D识别技术的机器视觉枕簧结构识别判断***，虽然有效提高了识别检测作业的效率，但一方面传统的3D识别技术中，3D识别光学***结构复杂，识别精度差，另一方面数据处理运算效率低下，进一步影响了检测作业的效率和精度，因此也难以有效满足使用的需要。

针对这一现状，需要开发一种全新的车枕簧视觉检测及智能选配***及使用方法，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明公开了一种货车枕簧视觉检测及智能选配***及其使用方法，以解决现有技术存在的生产效率低和产品质量差等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，包括输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站及控制***，其中3D视觉监测站进料端和出料端分别通过转角机构与至少一条输送机构连接，且每一条输送机构均与一个弹簧选配站相互连接，托盘至少一个，分别与输送机构、转角机构、弹簧选配站、3D视觉监测站滑动连接，且托盘上端面与水平面平行分布，输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站均与控制***电气连接。

进一步的，所述的3D视觉监测站包括基座、防护罩、水平驱动导轨、输送台、升降驱动机构、到位传感器、承载滑块、3D摄像头、线激光发射器，所述基座为柱状框架结构，其上端面与输送台、升降驱动机构、到位传感器连接，所述输送台与输送机构同轴分布并通过转角机构与输送机构连接，所述升降驱动机构与基座同轴分布并嵌于输送台内，且所述升降驱动机构上端面高出输送台上端面-10厘米-50厘米，所述到位传感器至少两个，环绕基座轴线均布且到位传感器轴线与基座上端面垂直分布，所述防护罩为横断面呈“冂”字形槽状结构，包覆在基座上端面并与基座上端面构成监测室，所述水平驱动导轨嵌于监测室内，与防护罩上端面连接，且水平驱动导轨轴线与输送机构轴线分布在同一与基座上端面垂直分布的平面内，所述3D摄像头、线激光发射器通过承载滑块与水平驱动导轨滑动连接，且3D摄像头、线激光发射器沿水平驱动导轨轴线方向分布，其中线激光发射器轴线与输送台轴线垂直并相交，3D摄像头位于线激光发射器一侧且3D摄像头光轴与线激光发射器光轴相交并呈30°-135°夹角，且焦点位于输送台上方至少3厘米处，所述输送台、升降驱动机构、到位传感器、3D摄像头、线激光发射器均与控制***电气连接。

进一步的，所述的转角机构为承载基座、升降驱动机构、转台机构及输送辊道，其中所述承载基座上端面与升降驱动机构连接并同轴分布，所述升降驱动机构上端面通过转台机构与输送辊道下端面铰接，且输送辊道轴线与承载基座上端面平行分布，并环绕转台机构轴线进行0°-360°水平范围内旋转，且所述升降驱动机构、转台机构及输送辊道分别与控制***电气连接。

进一步的，所述的升降驱动机构为液压缸、气压缸、直线电动机、丝杠机构及涡轮蜗杆机构中的任意一种。

进一步的，所述的输送机构为基于辊道、传动链条、传动带、直线电动机、无杆气缸中任意一种为动力机构的输送机构。

进一步的，所述的弹簧选配站包括承载机架、竖直驱动导轨、定位夹具、到位传感器及六轴机械手，所述承载机架为矩形柱状框架结构，所述竖直驱动导轨至少两条，嵌于承载机架内并以承载机架轴线对称分布，且竖直驱动导轨轴线与承载机架轴线平行分布，所述竖直驱动导轨上设若干定位夹具，且竖直驱动导轨通过以承载机架轴线对称分布的定位夹具与至少一个托盘连接，且托盘与承载机架同轴分布，所述到位传感器若干，沿竖直驱动导轨轴线均布在竖直驱动导轨外侧，所述六轴机械手至少一个，并位于承载机架一侧，所述竖直驱动导轨、定位夹具、到位传感器及六轴机械手均与控制***电气连接。

进一步的，所述的托盘包括承载底座、承载板、标定基准块，其中所述承载底座为矩形框架结构，承载基座分别与输送机构、转角机构、弹簧选配站、3D视觉监测站滑动连接，承载板嵌于承载底座内并与承载底座同轴分布，所述标定基准块至少一个，与承载板上端面垂直连接。

进一步的，所述的控制***为基于可编程控制器、工业计算机、物联网控制器中的任意一种或任意几种共用。

一种货车枕簧视觉检测及智能选配***的使用方法，包括如下步骤：

S1，***组装，首先根据货车枕簧生产、库存及监测的需要，对输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站及控制***进行组装，得到完整的检测***，其中完整的检测***中3D视觉监测站的进料口通过输送机构与至少一个弹簧选配站连接，且该弹簧选配站与弹簧生产***连接构成上料组，完整的检测***中3D视觉监测站的出料口通过输送机构与至少一个弹簧选配站连接，且该弹簧选配站与弹簧仓储***连接构成筛选入库组，最后将控制***与外部监控平台连接；

S2，检测作业，完成S1步骤后，首先将弹簧生产***获得的待检测弹簧通过上料组的弹簧选配站安装摆放在托盘上，然后待检测弹簧随托盘通过输送机构输送至3D视觉监测站并进入到3D视觉监测站内，托盘进入到3D视觉监测站后，首先由升降驱动机构驱动托盘上升，并通过托盘上的标定基准块对3D摄像头、线激光发射器进行对角，并使线激光发射器激光线与水平驱动导轨轴线垂直分布，完成对角作业后，3D摄像头、线激光发射器通过承载滑块从3D视觉监测站进料端向出料端匀速平移，并在平移过程中，一方面通过线激光发射器对待监测弹簧轮廓结构特征进行标记识别；另一方面通过3D摄像头对待监测弹簧的结构特征进行三维识别并采集，并在3D摄像头、线激光发射器平移至3D视觉监测站出料端位置时完成检测作业，完成视频检测作业后，托盘通过升降驱动机构下降并回落至输送台上，然后从3D视觉监测站出料口排出，并通过输送机构转送至筛选入库组的弹簧选配站根据检测结果进行检测后的弹簧分选，将合格品与非合格品分别进行保存回收，从而完成检测作业。

进一步的，所述的S2步骤中，在通过3D摄像头、线激光发射器进行视频检测作业时：

第一步，构建坐标系，以水平驱动导轨轴线方向为Y轴、与托盘上端面垂直方向为X轴、以与输送台轴线垂直方向为Z轴、以水平驱动导轨位于3D视觉监测站出料端端口为原点，从而构成检测识别坐标系；

第二步，数据识别，完成第一步作业后，根据第一步构建的检测识别坐标系，建立三维识别运算函数，具体表达式为：

其中(r₁，r₄，r₇)、(r₂，r₅，r₈)、(r₃，r₆，r₉)分别表示坐标系X、Y、Z轴方向向量。

本发明***构成简单，安装、操作及维护灵活方便，一方面具有良好的场地适应新及环境实用性，可有效满足多种厂房空间布局及生产检测量使用的需要，另一方面检测视频***结构简单，数据识别运算能力强，从而极大的提高了检测效率和精度。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为3D视觉监测站结构示意图；

图3为转角机构结构示意图；

图4为弹簧选配站结构示意图；

图5为托盘结构示意图；

图6为本发明检测方法流程示意图；

图7为视频检测时视频信号处理法流程示意图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

如图1-5所示一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，包括输送机构1、转角机构2、弹簧选配站3、托盘4、3D视觉监测站5及控制***6，其中3D视觉监测站5进料端和出料端分别通过转角机构2与至少一条输送机构1连接，且每一条输送机构1均与一个弹簧选配站3相互连接，托盘4至少一个，分别与输送机构1、转角机构2、弹簧选配站3、3D视觉监测站5滑动连接，且托盘4上端面与水平面平行分布，输送机构1、转角机构2、弹簧选配站3、托盘4、3D视觉监测站5均与控制***电气连接。

重点说明的，所述的3D视觉监测站5包括基座51、防护罩52、水平驱动导轨53、输送台54、升降驱动机构7、到位传感器55、承载滑块56、3D摄像头57、线激光发射器58，所述基座51为柱状框架结构，其上端面与输送台54、升降驱动机构7、到位传感器55连接，所述输送台54与输送机构1同轴分布并通过转角机构2与输送机构1连接，所述升降驱动机构7与基座51同轴分布并嵌于输送台54内，且所述升降驱动机构7上端面高出输送台54上端面-10厘米-50厘米，所述到位传感器55至少两个，环绕基座51轴线均布且到位传感器55轴线与基座51上端面垂直分布，所述防护罩52为横断面呈“冂”字形槽状结构，包覆在基座51上端面并与基座51上端面构成监测室，所述水平驱动导轨53嵌于监测室内，与防护罩52上端面连接，且水平驱动导轨53轴线与输送机构1轴线分布在同一与基座51上端面垂直分布的平面内，所述3D摄像头57、线激光发射器58通过承载滑块56与水平驱动导轨53滑动连接，且3D摄像头57、线激光发射器58沿水平驱动导轨53轴线方向分布，其中线激光发射器58轴线与输送台54轴线垂直并相交，3D摄像头57位于线激光发射器58一侧且3D摄像头57光轴与线激光发射器58光轴相交并呈30°-135°夹角，且焦点位于输送台54上方至少3厘米处，所述输送台54、升降驱动机构7、到位传感器55、3D摄像头57、线激光发射器58均与控制***6电气连接。

此外，所述的转角机构2为承载基座21、升降驱动机构7、转台机构22及输送辊道23，其中所述承载基座21上端面与升降驱动机构7连接并同轴分布，所述升降驱动机构7上端面通过转台机构22与输送辊道23下端面铰接，且输送辊道23轴线与承载基座21上端面平行分布，并环绕转台机构22轴线进行0°-360°水平范围内旋转，且所述升降驱动机构7、转台机构22及输送辊道23分别与控制***6电气连接。

本实施例中，所述的升降驱动机构7为液压缸、气压缸、直线电动机、丝杠机构及涡轮蜗杆机构中的任意一种。

本实施例中，所述的输送机构1为基于辊道、传动链条、传动带、直线电动机、无杆气缸中任意一种为动力机构的输送机构。

与此同时，所述的弹簧选配站3包括承载机架31、竖直驱动导轨32、定位夹具33、到位传感器55及六轴机械手34，所述承载机架31为矩形柱状框架结构，所述竖直驱动导轨32至少两条，嵌于承载机架31内并以承载机架31轴线对称分布，且竖直驱动导轨32轴线与承载机架31轴线平行分布，所述竖直驱动导轨32上设若干定位夹具33，且竖直驱动导轨32通过以承载机架31轴线对称分布的定位夹具33与至少一个托盘4连接，且托盘4与承载机架31同轴分布，所述到位传感器55若干，沿竖直驱动导轨32轴线均布在竖直驱动导轨32外侧，所述六轴机械手34至少一个，并位于承载机架31一侧，所述竖直驱动导轨32、定位夹具33、到位传感器55及六轴机械手34均与控制***6电气连接。

进一步的，所述的托盘4包括承载底座41、承载板42、标定基准块43，其中所述承载底座41为矩形框架结构，承载基座41分别与输送机构1、转角机构2、弹簧选配站3、3D视觉监测站5滑动连接，承载板42嵌于承载底座41内并与承载底座41同轴分布，所述标定基准块43至少一个，与承载板42上端面垂直连接。

进一步优化的，所述的控制***6为基于可编程控制器、工业计算机、物联网控制器中的任意一种或任意几种共用。

如图6和7所示，一种货车枕簧视觉检测及智能选配***的使用方法，包括如下步骤：

S1，***组装，首先根据货车枕簧生产、库存及监测的需要，对输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站及控制***进行组装，得到完整的检测***，其中完整的检测***中3D视觉监测站的进料口通过输送机构与至少一个弹簧选配站连接，且该弹簧选配站与弹簧生产***连接构成上料组，完整的检测***中3D视觉监测站的出料口通过输送机构与至少一个弹簧选配站连接，且该弹簧选配站与弹簧仓储***连接构成筛选入库组，最后将控制***与外部监控平台连接；

S2，检测作业，完成S1步骤后，首先将弹簧生产***获得的待检测弹簧通过上料组的弹簧选配站安装摆放在托盘上，然后待检测弹簧随托盘通过输送机构输送至3D视觉监测站并进入到3D视觉监测站内，托盘进入到3D视觉监测站后，首先由升降驱动机构驱动托盘上升，并通过托盘上的标定基准块对3D摄像头、线激光发射器进行对角，并使线激光发射器激光线与水平驱动导轨轴线垂直分布，完成对角作业后，3D摄像头、线激光发射器通过承载滑块从3D视觉监测站进料端向出料端匀速平移，并在平移过程中，一方面通过线激光发射器对待监测弹簧轮廓结构特征进行标记识别；另一方面通过3D摄像头对待监测弹簧的结构特征进行三维识别并采集，并在3D摄像头、线激光发射器平移至3D视觉监测站出料端位置时完成检测作业，完成视频检测作业后，托盘通过升降驱动机构下降并回落至输送台上，然后从3D视觉监测站出料口排出，并通过输送机构转送至筛选入库组的弹簧选配站根据检测结果进行检测后的弹簧分选，将合格品与非合格品分别进行保存回收，从而完成检测作业。

进一步的，所述的S2步骤中，在通过3D摄像头、线激光发射器进行视频检测作业时：

第一步，构建坐标系，以水平驱动导轨轴线方向为Y轴、与托盘上端面垂直方向为X轴、以与输送台轴线垂直方向为Z轴、以水平驱动导轨位于3D视觉监测站出料端端口为原点，从而构成检测识别坐标系；

第二步，数据识别，完成第一步作业后，根据第一步构建的检测识别坐标系，建立三维识别运算函数，具体表达式为：

其中(r₁，r₄，r₇)、(r₂，r₅，r₈)、(r₃，r₆，r₉)分别表示坐标系X、Y、Z轴方向向量。

本发明***构成简单，安装、操作及维护灵活方便，一方面具有良好的场地适应新及环境实用性，可有效满足多种厂房空间布局及生产检测量使用的需要，另一方面检测视频***结构简单，数据识别运算能力强，从而极大的提高了检测效率和精度。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的货车枕簧视觉检测及智能选配***包括输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站及控制***，其中所述3D视觉监测站进料端和出料端分别通过转角机构与至少一条输送机构连接，且每一条输送机构均与一个弹簧选配站相互连接，所述托盘至少一个，分别与输送机构、转角机构、弹簧选配站、3D视觉监测站滑动连接，且托盘上端面与水平面平行分布，所述输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站均与控制***电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的3D视觉监测站包括基座、防护罩、水平驱动导轨、输送台、升降驱动机构、到位传感器、承载滑块、3D摄像头、线激光发射器，所述基座为柱状框架结构，其上端面与输送台、升降驱动机构、到位传感器连接，所述输送台与输送机构同轴分布并通过转角机构与输送机构连接，所述升降驱动机构与基座同轴分布并嵌于输送台内，且所述升降驱动机构上端面高出输送台上端面-10厘米-50厘米，所述到位传感器至少两个，环绕基座轴线均布且到位传感器轴线与基座上端面垂直分布，所述防护罩为横断面呈“冂”字形槽状结构，包覆在基座上端面并与基座上端面构成监测室，所述水平驱动导轨嵌于监测室内，与防护罩上端面连接，且水平驱动导轨轴线与输送机构轴线分布在同一与基座上端面垂直分布的平面内，所述3D摄像头、线激光发射器通过承载滑块与水平驱动导轨滑动连接，且3D摄像头、线激光发射器沿水平驱动导轨轴线方向分布，其中线激光发射器轴线与输送台轴线垂直并相交，3D摄像头位于线激光发射器一侧且3D摄像头光轴与线激光发射器光轴相交并呈30°-135°夹角，且焦点位于输送台上方至少3厘米处，所述输送台、升降驱动机构、到位传感器、3D摄像头、线激光发射器均与控制***电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的转角机构为承载基座、升降驱动机构、转台机构及输送辊道，其中所述承载基座上端面与升降驱动机构连接并同轴分布，所述升降驱动机构上端面通过转台机构与输送辊道下端面铰接，且输送辊道轴线与承载基座上端面平行分布，并环绕转台机构轴线进行0°-360°水平范围内旋转，且所述升降驱动机构、转台机构及输送辊道分别与控制***电气连接。

4.根据权利要求2和3所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的升降驱动机构为液压缸、气压缸、直线电动机、丝杠机构及涡轮蜗杆机构中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的输送机构为基于辊道、传动链条、传动带、直线电动机、无杆气缸中任意一种为动力机构的输送机构。

6.根据权利要求1所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的弹簧选配站包括承载机架、竖直驱动导轨、定位夹具、到位传感器及六轴机械手，所述承载机架为矩形柱状框架结构，所述竖直驱动导轨至少两条，嵌于承载机架内并以承载机架轴线对称分布，且竖直驱动导轨轴线与承载机架轴线平行分布，所述竖直驱动导轨上设若干定位夹具，且竖直驱动导轨通过以承载机架轴线对称分布的定位夹具与至少一个托盘连接，且托盘与承载机架同轴分布，所述到位传感器若干，沿竖直驱动导轨轴线均布在竖直驱动导轨外侧，所述六轴机械手至少一个，并位于承载机架一侧，所述竖直驱动导轨、定位夹具、到位传感器及六轴机械手均与控制***电气连接。

7.根据权利要求1所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的托盘包括承载底座、承载板、标定基准块，其中所述承载底座为矩形框架结构，承载基座分别与输送机构、转角机构、弹簧选配站、3D视觉监测站滑动连接，承载板嵌于承载底座内并与承载底座同轴分布，所述标定基准块至少一个，与承载板上端面垂直连接。

8.根据权利要求1所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***，其特征在于，所述的控制***为基于可编程控制器、工业计算机、物联网控制器中的任意一种或任意几种共用。

9.一种货车枕簧视觉检测及智能选配***的使用方法，其特征在于，所述的货车枕簧视觉检测及智能选配***的使用方法包括如下步骤：

S1，***组装，首先根据货车枕簧生产、库存及监测的需要，对输送机构、转角机构、弹簧选配站、托盘、3D视觉监测站及控制***进行组装，得到完整的检测***，其中完整的检测***中3D视觉监测站的进料口通过输送机构与至少一个弹簧选配站连接，且该弹簧选配站与弹簧生产***连接构成上料组，完整的检测***中3D视觉监测站的出料口通过输送机构与至少一个弹簧选配站连接，且该弹簧选配站与弹簧仓储***连接构成筛选入库组，最后将控制***与外部监控平台连接；

S2，检测作业，完成S1步骤后，首先将弹簧生产***获得的待检测弹簧通过上料组的弹簧选配站安装摆放在托盘上，然后待检测弹簧随托盘通过输送机构输送至3D视觉监测站并进入到3D视觉监测站内，托盘进入到3D视觉监测站后，首先由升降驱动机构驱动托盘上升，并通过托盘上的标定基准块对3D摄像头、线激光发射器进行对角，并使线激光发射器激光线与水平驱动导轨轴线垂直分布，完成对角作业后，3D摄像头、线激光发射器通过承载滑块从3D视觉监测站进料端向出料端匀速平移，并在平移过程中，一方面通过线激光发射器对待监测弹簧轮廓结构特征进行标记识别；另一方面通过3D摄像头对待监测弹簧的结构特征进行三维识别并采集，并在3D摄像头、线激光发射器平移至3D视觉监测站出料端位置时完成检测作业，完成视频检测作业后，托盘通过升降驱动机构下降并回落至输送台上，然后从3D视觉监测站出料口排出，并通过输送机构转送至筛选入库组的弹簧选配站根据检测结果进行检测后的弹簧分选，将合格品与非合格品分别进行保存回收，从而完成检测作业。

10.根据权利要求1所述的一种货车枕簧视觉检测及智能选配***的使用方法，其特征在于，所述的S2步骤中，在通过3D摄像头、线激光发射器进行视频检测作业时：

第一步，构建坐标系，以水平驱动导轨轴线方向为Y轴、与托盘上端面垂直方向为X轴、以与输送台轴线垂直方向为Z轴、以水平驱动导轨位于3D视觉监测站出料端端口为原点，从而构成检测识别坐标系；

第二步，数据识别，完成第一步作业后，根据第一步构建的检测识别坐标系，建立三维识别运算函数，具体表达式为：

其中(r₁，r₄，r₇)、(r₂，r₅，r₈)、(r₃，r₆，r₉)分别表示坐标系X、Y、Z轴方向向量。

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