CN116519033A - 一种线束端子参数检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种线束端子参数检测装置及检测方法，属于机器视觉技术领域，包括：框架，所述框架内顶部通过调节支架安装光学组件，所述框架内底部安装机械传动组件，所述光学组件和机械传动组件相配合，还包括检测***，所述光学组件、机械传动组件和控制模块均信号连接检测***，本发明中通过光学组件、机械传动组件和算法组件的相互配合，解决了人工的摆放精度根本无法满足测量的高精度要求，实现线束端子高精度测量的需求。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉技术领域，特别是指一种线束端子参数检测装置及检测方法。
背景技术
接线端子，在计算机等电子设备中普遍用于用电器的导线与控制器主板上相应的接线脚之间的连接，目前使用的一种端子连接器原件，端部设有多个定位孔，孔内有多片金属定位片，定位片间距离固定，且定位孔直径固定、各个定位孔中心点之间的距离一致。该类端子连接器原件在新品试验生产时或定期抽检时需要进行检测，目前通常采用的检测方式是通过手动方式逐个将接线器放置在检测台上，通过光学***测量其各项参数是否合格。
因为测量精度受制于光学***的设计、光源的频谱、光源的曲面形状、光学***的拍摄角度、端子的类型、端子的放置空间方位角等各种因素的综合影响，获得高精度的端子参数测量是一件很困难的任务。
由于测量参数的高精度要求，对线束端子摆放角度有极高的要求。而在现实中，人工的摆放精度根本无法满足测量的高精度要求。
发明内容
本发明实施例提供了一种线束端子参数检测装置及检测方法。所述技术方案如下：
一种线束端子参数检测装置，包括：框架，所述框架内顶部通过调节支架安装光学组件，所述框架内底部安装机械传动组件，所述光学组件和机械传动组件相配合，还包括检测***，所述光学组件和机械传动组件均信号连接检测***。
所述光学组件包括相机主体、相机镜头和球面可调光源，所述相机主体通过调节支架滑动安装在框架内，所述相机主体下端安装镜头，所述镜头下端套设球面可调光源。
所述机械传动组件包括X轴电动弧形滑台，所述X轴电动弧形滑台上安装Y轴电动弧形滑台，所述Y轴电动弧形滑台上可拆卸安装定位工装，所述Y轴电动弧形滑台和定位工装之间安装水平陀螺仪，所述X轴电动弧形滑台、Y轴电动弧形滑台分别电连第一电机和第二电机，所述第一电机、第二电机、水平陀螺仪均信号连接控制***。
优选的是，所述相机镜头为双远心镜头。
优选的是，所述球面可调节光源为1050nm的红外光源。
优选的是，包括如下步骤：
步骤一、采集端子图像对其分类选择模型算法；
步骤二、将端子图像二值化；
步骤三、分离端子铜芯处像素；
步骤四、计算两处或多处铜芯像素面积的乘积，记录角度位置；
步骤五、调整角度；
步骤六、返回1，确定最佳位置。
优选的是，所述步骤一中，当端子形状较少时，其算法可使用模板匹配，当端子形状较多时，可使用深度网络算法。
优选的是，通过端子铜芯位置、黑或白像素数量判断端子铜芯有无进行二值化处理。
优选的是，找到两处或多处铜芯像素面积最大值的角度位置，就是最佳测量位置。
优选的是，包括端子图像采集模块、端子图像处理模块、执行模块；
所述端子图像采集模块用于采集端子图像；
所述端子图像处理模块上述方法对端子图像进行处理；
所述执行模块根据端子图像处理模块位置获得最佳测量位置。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明设置光学组件，镜头采用双远心镜头可用于测量，光源采用球面可调光源，可根据检测不同材料，可调整光源形状，球面光源聚焦点，保证端子端面在聚焦点上。
本发明设置机械传动组件，可实现多角度精确定位配合相机完成图像采集工作，根据待匹配图像与最佳匹配模板角度关系，确定该线束端子待旋转角度，同时线束端子工装机械结构具备自动调整到零点功能，可实现快速根据待采集图像角度精确定位拍照，旋转角度小方便灵活完成图像采集工作。
本发明中算法组件，通过对采集端子的图像对其分类来识别端子的类型，根据具体情况选择使用模板匹配或深度网络来进行，提升其处理图像效率；检测算法中，因拍摄到的图像对比度足够强，故可以使用简单的二值化方法，将采集到的端子图像二值化，通过端子铜芯位置，黑或白像素的数量来判断端子铜芯的有无。通过对端子铜芯边缘像素的最小二乘拟合来测量虚拟圆的直径，测量精度可达微米级。
本发明中通过光学组件、机械传动组件和算法组件的相互配合，解决了人工的摆放精度根本无法满足测量的高精度要求，实现线束端子高精度测量的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的一种线束端子参数检测装置外观立体图；
图2是本发明实施例1提供的一种线束端子参数检测装置内部立体图；
图3是本发明实施例1提供的一种线束端子参数检测装置光学组件结构示意图；
图4是本发明实施例1提供的一种线束端子参数检测装置机械传动组件结构示意图；
图5是本发明实施例1提供的一种线束端子参数检测方法框图。
图6是本发明实施例2提供的一种线束端子参数检测装置中机械传动组件结构示意图。
附图说明：1框架、2光学组件、3机械传动组件、201调节支架、202滑块、203相机镜头、204球面可调光源、205相机主体、301 X轴电动弧形滑台、302 Y轴电动弧形滑台、303定位工装、304线束端子、305水平陀螺仪，306 Z轴升降台。
实施方式
为使本发明要解决线束端子检测精度的技术问题、且技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例
如图1-4所示，一种线束端子参数检测装置，包括：框架1，所述框架1采用铝型材搭建而成，所述框架1侧面安装手拉门，其余面均由黑色亚克力板作为暗室隔板，底部为铝板加工制作，方便放于台面上，稳定坚固外形美观简洁。所述框架1内顶部通过调节支架201安装光学组件2，所述框架1内底部安装机械传动组件3，所述机械传动组件3可调节端子的位置以配合光学组件2的检测。进一步，本发明还包括检测***，所述光学组件2、机械传动组件3均信号连接检测***，所述检测***对输入端子图像进行分析并输出信号控制机械传动组件3的工作。
所述光学组件2包括相机主体205、相机镜头203和球面可调光源204，所述相机主体205通过调节支架201滑动安装在框架1内，所述调节支架201包括滑轨，滑轨固定安装在所述框架1内壁，所述滑轨内安装滑动安装滑块202，所述滑块202和相机主体205可拆卸安装连接，所述滑块202上安装T型螺母，通过T型螺母可实现光学组件2的微调和固定，提升其和机械传送组件的适配性。所述相机主体205下端安装镜头，所述镜头下端套设球面可调光源204，所述相机镜头203为双远心镜头，所述球面可调光源204，为环形LED光源，内置若干个LED灯珠，所述灯珠可根据具体需要进行设置，本发明优选所述灯珠可发射1050nm的红外光源，所述光源灯罩为环形球面灯罩，利于聚光，所述球面可调光源204电连灯源控制器，所述灯源控制器信号连接检测***，通过控制器可控制球面可调光源204的亮度，据检测不同材料，可调整光源形状，球面光源利于聚焦，保证端子端面在聚焦点上，提升拍摄质量。相机镜头203为双远心镜头提高拍照精准度，同时采用双远心镜头进行拍照也可以进行测量，保证在不同景深下都能实现高精度的测量精度要求，选用高光学分辨率的双远心镜头，使得测量精度达到微米级别，安装固定相机镜头203机械结构简单，球面可调光源204通过光源固定支架安装在镜头端部，可根据检测不同材料，可调整光源形状，球面光源聚焦点，保证端子端面在聚焦点上。尤其是，端子的清晰成像是端子参数高精度测量的前提，其受多种因素的影响，包括光源的几何构型、光源的光谱等。为了实现最佳效果，进行多次实验，因材料对不同光谱的吸收率的不同，选用对铜吸收率最低的1050nm的红外光源，使得铜可以反射足够的红外光给测量***，保证观察到的图像有足够的对比度，实现清晰成像的目的。
所述机械传动组件3包括X轴电动弧形滑台301，所述X轴电动弧形滑台301一端安装在框架1底部，所述X轴电动弧形滑台301另一端安装Y轴电动弧形滑台302，所述X轴电动弧形滑台301和Y轴电动弧形滑台302均为现有技术，所述Y轴电动弧形滑台302上可拆卸安装定位工装303，采用可拆卸连接方式，使该定位工装303可根据不同种类线束实现快速更换装夹，结构简单稳定性好，日常维护简单方便成本较低。所述Y轴电动弧形滑台302和定位工装303之间安装水平陀螺仪305，所述X轴电动弧形滑台301、Y轴滑块202分别电连第一电机和第二电机，所述定位工装303下端安装控制模块，所述第一电机、第二电机、水平陀螺仪305均信号连接检测***，机械传动组件3可实现多角度精确定位配合相机完成图像采集工作，根据待匹配图像与最佳匹配模板角度关系，确定该线束端子304待旋转角度，因为有水平陀螺仪305该线束端子304工装机械结构具备自动调整到零点功能，可实现快速根据待采集图像角度精确定位拍照，旋转角度小方便灵活完成图像采集工作。
一种线束端子参数检测方法，包括如下步骤：
步骤一、采集端子图像对其分类选择模型算法：当端子形状较少时，其算法可使用模板匹配，当端子形状较多时，可使用深度网络算法。通过对采集端子的图像对其分类来识别端子的类型。其算法可使用模板匹配，或深度网络来进行。当端子形状较少时可使用模板匹配的方法，其优点是对计算机的硬件配置要求较低，其缺点是可扩展性差。当端子形状较多时可使用深度网络方法，其优点是可扩展性较好，缺点是对计算机的硬件配置要求较高，根据实际情况进行选择。
步骤二、将端子图像二值化；通过端子铜芯位置、黑或白像素数量判断端子铜芯有无进行二值化处理，因拍摄到的图像对比度足够强，故可以使用简单的二值化方法，将采集到的端子图像二值化，通过端子铜芯位置，黑或白像素的数量来判断端子铜芯的有无。通过对端子铜芯边缘像素的最小二乘拟合来测量虚拟圆的直径，测量精度可达微米级。
步骤三、分离端子铜芯处像素；通过对端子铜芯边缘像素的最小二乘拟合来测量虚拟圆直径；
步骤四、计算两处或多处铜芯像素面积的乘积，记录角度位置；
步骤五、调整角度。
步骤六、返回1，找到两处或多处铜芯像素面积最大值的角度位置，就是最佳测量位置。
检测原理为：通过检测***控制机械传动组件转动，转动范围为正5度到负5度范围，每次转1度，通过光学组件拍摄一张照片，并将照片按照步骤1-6进行处理。结束的标志有两种：1、是将线束端子从正5度到负5度，这个旋转都完成后，无论检测成没成功，都结束；2、是将线束端子在从正5度到负5度旋转过程中，在中间的步骤，已经找到最大内接圆，则结束。
进一步，端子图像采集模块、端子图像处理模块、执行模块；
所述端子图像采集模块用于采集端子图像；
所述端子图像处理模块根据上述方法对端子图像进行处理；
所述执行模块根据端子图像处理模块位置获得最佳测量位置。
使用时，打开框架1手拉门，手动装上待检样件至机械传动组件3的定位工装303上，同时基于监测***控制机械传动组件3自动调整到零点，根据待匹配图像与最佳匹配模板角度关系，确定该线束端子304待旋转角度，实现快速根据待采集图像角度精确定位拍照，旋转角度小方便灵活完成图像采集工作。在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由终端中的处理器执行以完成上述线束端子参数检测方法。例如，所述计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器（RAM）、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
实施例
如图6所示，进一步，为了提升本装置检测精度，在Y轴电动弧形滑台302和定位工装303之间安装 Z轴升降台306，所述Z轴升降台306上安装水平陀螺仪305，所述Z轴升降台306电连第三电机，所述第三电机信号连接检测***，Z轴升降台306的设置使检测端子和双远心镜头之间的距离可以根据需要进行调节，进一步增加了本装置检测的精度。
实施例
进一步，为了提升本装置一种线束端子参数检测装置，所述检测***还包括数据处理模块，用于接收并处理光学组件和机械传动组件传回的信号，计算出端子的参数值；所述数据处理模块还包括存储模块，用于存储检测结果和参数；所述数据处理模块还包括通信模块，用于将检测结果和参数值传输给外部设备；所述数据处理模块还包括显示模块，用于显示检测结果和参数值，所述检测***还包括自动校准模块，用于定期对装置进行校准，保证检测精度，所述检测***还包括报警模块，用于在检测过程中发现异常情况时发出警报；所述检测***还包括自动校正模块，用于对检测结果进行自动校正，提高检测精度。
上述模块的设置具有如下效果：
1、提高检测精度：通过光学组件和机械传动组件传回的信号，计算出端子的参数值，并通过自动校准模块和自动校正模块对装置进行校准和校正，从而提高检测精度。
2、提高工作效率：通过数据处理模块的存储、通信和显示功能，可以快速传输和展示检测结果和参数值，从而提高工作效率。
3、提高安全性：通过报警模块，在检测过程中发现异常情况时发出警报，提高了检测的安全性。
4、提高可靠性：通过自动校准模块和自动校正模块，可以保证检测结果的可靠性和准确性。
综上所述，这种线束端子参数检测装置具有提高检测精度、工作效率、安全性和可靠性的有益效果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种线束端子参数检测装置，其特征在于，包括：框架（1），所述框架（1）内顶部通过调节支架（201）安装光学组件（2），所述框架（1）内底部安装机械传动组件（3），所述光学组件（2）和机械传动组件（3）相配合，还包括检测***，所述光学组件（2）和机械传动组件（3）均信号连接检测***；
所述光学组件（2）包括相机主体（205）、相机镜头（203）和球面可调光源（204），所述相机主体（205）通过调节支架（201）滑动安装在框架（1）内，所述相机主体（205）下端安装镜头，所述镜头下端套设球面可调光源（204）；
所述机械传动组件（3）包括X轴电动弧形滑台（301），所述X轴电动弧形滑台（301）上安装Y轴电动弧形滑台（302），所述Y轴电动弧形滑台（302）上可拆卸安装定位工装（303），所述Y轴电动弧形滑台和定位工装（303）之间安装水平陀螺仪（305），所述X轴电动弧形滑台（301）、Y轴电动弧形滑台（302）分别电连第一电机和第二电机，所述第一电机、第二电机、水平陀螺仪（305）均信号连接控制***。
2.根据权利要求1所述的一种线束端子参数检测装置，其特征在于，所述相机镜头为双远心镜头。
3.根据权利要求1所述的一种线束端子参数检测装置，其特征在于，所述球面可调节光源为1050nm的红外光源。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、采集端子图像对其分类选择模型算法；
步骤二、将端子图像二值化；
步骤三、分离端子铜芯处像素；
步骤四、计算两处或多处铜芯像素面积的乘积，记录角度位置；
步骤五、调整角度；
步骤六、返回1，确定最佳位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤一中，当端子形状较少时，其算法可使用模板匹配，当端子形状较多时，可使用深度网络算法。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，通过端子铜芯位置、黑或白像素数量判断端子铜芯有无进行二值化处理。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤六中，找到两处或多处铜芯像素面积最大值的角度位置，就是最佳测量位置。
8.一种线束端子参数检测装置，其特征在于，包括端子图像采集模块、端子图像处理模块、执行模块；
所述端子图像采集模块用于采集端子图像；
所述端子图像处理模块根据权利要求4-7所述任一方法对端子图像进行处理；
所述执行模块根据端子图像处理模块位置获得最佳测量位置。
9.一种线束端子参数检测装置，其特征在于，所述检测***还包括显示模块和自动校正模块。
10.一种线束端子参数检测装置，其特征在于，所述检测***还包括报警模块。
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