專利名稱：汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種自動化光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種汽車活塞裝配 質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
汽車發(fā)動機活塞是汽車動力系統(tǒng)最重要裝置之一，它承受交變的機械負(fù)荷和熱負(fù) 荷，是發(fā)動機中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件。在活塞鋁基體鑄件加工完成后，需根據(jù)不同 產(chǎn)品要求完成石墨層噴涂，陽極氧化層加工，油孔開槽，活塞環(huán)裝配等多道工序。其中任何 一道工序的疏漏都會影響活塞最終成品的質(zhì)量。如活塞環(huán)漏裝或裝反會使得氣缸密封性能 受到破壞，從而使發(fā)動機無法正常工作。因此活塞裝配質(zhì)量必須100%檢測。經(jīng)對現(xiàn)有文獻的檢索，目前常用的具體操作方法一種為人工目測。即由經(jīng)過培 訓(xùn)的工人對活塞裝配質(zhì)量進行肉眼觀測。這種方法具有操作簡單的優(yōu)點，其缺點在于人 工檢測結(jié)果受眾多因素影響，無法達到穩(wěn)定性和可靠性的要求。在《微機算計信息》2008， Vol. 24,No. 10上刊登了“智能圖像檢測在活塞在線分選中的應(yīng)用”，該文介紹了一種活塞分 選系統(tǒng)，具體內(nèi)容是，用圖像傳感器獲取活塞表面圖像，再通過特征提取和模板匹配的方法 識別活塞表面的噴墨字符，如果和正確字符不符合，系統(tǒng)發(fā)出報警并將活塞剔除。該方法可 以代替工人目測檢測活塞表面字符錯誤，但其檢測內(nèi)容非常有限，無法覆蓋大部分的活塞 裝配質(zhì)量問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系 統(tǒng)，可一次性自動對汽車活塞頂面字符，活塞環(huán)裝配，石墨層完整性等內(nèi)容進行基于數(shù)字圖 像的視覺檢測。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括活塞進料機構(gòu)、活塞出料機構(gòu)、 活塞檢測機構(gòu)和PLC控制模塊，其中PLC控制模塊通過I/O 口的通信線與活塞進料機構(gòu)和 活塞出料機構(gòu)相連并輸出控制指令，接收工件到位信號，活塞檢測機構(gòu)位于活塞進料機構(gòu) 和活塞出料機構(gòu)之間并正對待測活塞，活塞檢測機構(gòu)與PLC控制模塊相連接并傳輸檢測信 肩、ο所述的活塞進料機構(gòu)包括步伐器、進料氣缸和工件進料傳感器，其中進料氣缸 安裝在步伐器的下方，工件進料傳感器安裝在步伐器的一側(cè)，其信號輸出端和PLC控制模 塊相連。所述的活塞出料機構(gòu)包括步伐器、出料氣缸、NG推塊和工件出料傳感器，其中 出料機構(gòu)設(shè)有平行布置的合格出料帶和不合格出料帶，出料氣缸連接NG推塊，NG推塊在合 格出料帶和不合格出料帶之間移動，兩個工件出料傳感器分別設(shè)置于合格出料帶和不合格 出料帶的最末端，在出料帶滿時將信號傳遞給PLC控制模塊實現(xiàn)暫停運行，防止工件溢出。所述的活塞檢測機構(gòu)包括密閉檢測腔和與之相連接的工控機、輔助光源、數(shù)字?jǐn)z像頭、伺服電機、側(cè)推擋塊、側(cè)推氣缸以及工件檢測傳感器，其中輔助光源包括碗狀光源 和條形光源，其中碗狀光源的直徑大于活塞直徑的3倍；條形光源的長度大于活塞直徑的 2倍；碗狀光源布置在被測活塞的正上方，且與活塞基座同軸布置由伺服電機帶動上下垂 直運動，條形光源固定在被測活塞側(cè)面，光源中心點與活塞在高度方向的中點基本處于同 一水平高度且在檢測過程中無變化；數(shù)字?jǐn)z像頭固定設(shè)置于被測活塞位置的正上方和側(cè)面 且通過數(shù)據(jù)信號線與工控機相連，由工控機控制觸發(fā)，并將拍攝的圖像傳遞給工控機作圖 像處理；伺服電機與PLC控制模塊相連接并接收控制指令；側(cè)推擋塊與側(cè)推氣缸轉(zhuǎn)動連接 并在待測活塞旋轉(zhuǎn)時實現(xiàn)伸縮運動。拍攝過程中碗狀光源始終處于點亮狀態(tài)；條形光源在拍攝頂面圖像時不點亮，拍 攝側(cè)面圖像時用同步頻閃照明的方式。進行頂面拍攝時，位于頂部的碗狀光源高角度照明， 以獲取對比度較高的頂面圖像；進行側(cè)面拍攝時，由于伺服電機帶動碗狀光源向下運動，同 時活塞向上運動，兩者運動至固定位置拍攝，此時碗狀光源低角度照明，同時側(cè)面的條形光 源作為碗狀光源的補充照明，兩者配合使用。由于活塞環(huán)在槽內(nèi)可自由移動，在旋轉(zhuǎn)中會出 現(xiàn)活塞環(huán)突出活塞槽的情況，此時活塞環(huán)下方的油孔區(qū)域會產(chǎn)生陰影區(qū)，側(cè)面照明可以較 好地消除陰影；且由于彈簧圈的環(huán)槽內(nèi)是反光度較高的鋁基體，單一使用側(cè)面照明會使得 彈簧圈與活塞基體對比度較低，頂面光線可以增強這一區(qū)域的對比度，所以側(cè)面和頂面照 明的配合使用可以提高側(cè)面圖像的特征清晰度。所述的同步頻閃照明，是工控機通過I/O板卡控制條形光源的頻閃電源，使光源 以亮/滅交替的方式頻閃照明。具體做法是工控機發(fā)出點亮信號給頻閃光源后，延時觸發(fā) 側(cè)面攝像頭拍攝，攝像頭在頻閃光源點亮的時間段內(nèi)完成曝光，頻閃光源熄滅后，工控機再 次延時觸發(fā)攝像頭拍攝，攝像頭在頻閃光源熄滅的時間段內(nèi)完成曝光，上述頻閃光源亮/ 滅過程為一個周期，在一個周期內(nèi)側(cè)面攝像頭被觸發(fā)兩次，獲得兩幅亮度不同的圖像。所述的伺服電機包括用于控制活塞基座升降的第一電機，用于控制活塞旋轉(zhuǎn)的 第二電機，用于控制碗狀光源升降的第三電機。所述的側(cè)推擋塊是一個表面光滑的立方體小塊，尺寸與被測活塞的半徑相匹配， 保證在運動過程中不會在側(cè)面圖像上因光線遮擋留下陰影。所述的轉(zhuǎn)動連接是指側(cè)推擋塊的下方通過一個可以調(diào)節(jié)高度的連桿與側(cè)推氣缸 相連，當(dāng)活塞換型時，將可調(diào)節(jié)的螺絲和連桿調(diào)整到與當(dāng)前型號匹配的角度和高度，然后再 加以固定。所述的工控機包括圖像單元、控制單元和通信單元，其中圖像單元通過圖像采 集卡接受數(shù)字?jǐn)z像頭拍攝的圖像信號，并進行頂面圖像處理和側(cè)面圖像處理，最后將檢測 結(jié)果傳輸給通信單元；控制單元通過數(shù)字I/O信號線與頻閃條形光源以及側(cè)面攝像頭相 連，控制頻閃光源以固定的頻率點亮和熄滅，同時觸發(fā)側(cè)面攝像頭在頻閃光源點亮和熄滅 的周期內(nèi)各拍攝一幅圖像；通信單元通過數(shù)字I/O信號線與PLC控制模塊相連，通信單元向 PLC輸出2種I/O信號工件拍攝完畢信號，工件檢測結(jié)果信號，PLC向通信單元輸出工件到 位信號。本發(fā)明通過以下方式進行工作首先進料口的工件到位傳感器檢測到信號，并傳 遞給PLC ；PLC控制進料氣缸運動，將活塞運送到檢測工位前一位；此時檢測工位若有工件 在檢，則等待；若無工件，則PLC控制氣缸將活塞送到檢測位；PLC將工件到位信號傳遞給工控機；工控機觸發(fā)頂面攝像頭，拍攝并處理頂面圖像；工控機將拍攝完畢信號傳遞給PLC， PLC控制1號和3號伺服電機同時運動；PLC將工件到位信號傳遞給工控機，同時控制第二 電機旋轉(zhuǎn)、控制側(cè)推擋塊運動；工控機觸發(fā)側(cè)面攝像頭，拍攝并處理側(cè)面圖像，同時控制條 形LED光同步頻閃；工控機將拍攝完畢信號傳遞給PLC，PLC控制1號和3號伺服電機復(fù)位， 出料氣缸將活塞送到出料帶；工控機將活塞檢測結(jié)果信號發(fā)送給PLC，同時將檢測結(jié)果詳 細(xì)列表在顯示器上表示；PLC根據(jù)檢測結(jié)果，控制NG氣缸運動，將活塞推至NG出料口或OK 出料口。進行頂面拍攝時，位于頂部的碗狀光源位置不變進行照明，同時側(cè)面的條形光源 處于關(guān)閉狀態(tài)。結(jié)束頂面拍攝與頂面圖像處理后，碗狀光源向下運動且活塞向上運動，兩者 運動至固定位置后，開始進行側(cè)面圖像的拍攝。進行側(cè)面拍攝時，工控機頻閃點亮側(cè)面的條形光源進行混合光源的照明。條形光 源熄滅時，活塞側(cè)面光照強度較小，活塞環(huán)槽內(nèi)的鋁基體不會過度曝光，拍攝的圖片用于活 塞環(huán)的檢測；條形光源點亮?xí)r，活塞側(cè)面光照強度較大，油孔區(qū)域的陰影可以得到抑制，且 活塞下部的石墨層、裙邊、活塞銷等區(qū)域?qū)Ρ榷容^好，拍攝的圖像用于側(cè)面中下部檢測對象 的分析。安裝在活塞側(cè)面的側(cè)推擋塊在氣缸推動下以伸出/收回為一個周期反復(fù)運動。因 為如果側(cè)推擋塊在活塞旋轉(zhuǎn)過程中始終伸出，則極易卡在活塞環(huán)的缺口處，使得活塞環(huán)不 隨活塞基體一起旋轉(zhuǎn)，采用伸出/收回方式可避免上述問題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1)能夠?qū)⒒钊麄?cè)面和頂面檢測集成在一個工位。由于需要獲取檢測對象的頂面和 側(cè)面信息，通常的做法是布置兩個檢測工位，分別設(shè)置頂面輔助光源和側(cè)面輔助光源，這樣 不利于設(shè)備的集成。并且單一使用頂面光源或側(cè)面光源進行活塞側(cè)面圖像拍攝時，無法消 除可能產(chǎn)生的陰影和反光，這些都會造成圖像處理過程中的誤判。本發(fā)明將側(cè)面檢測工位 與頂面檢測工位合二為一，通過伺服電機的位置調(diào)節(jié)來兼顧頂面和側(cè)面拍攝所需的照明條 件，側(cè)面和頂面照明的同時使用可以消除活塞環(huán)造成的陰影，減小鋁基體的反光。不僅使得 設(shè)備布局更加緊湊，而且兩個輔助光源的配合使得能獲取特征明顯的頂面和側(cè)面圖像。2)能在活塞旋轉(zhuǎn)一周過程內(nèi)獲取兩種性質(zhì)的圖像。通過同步頻閃照明，使側(cè)面 LED條形光源以亮/滅交替的方式照亮活塞側(cè)面。攝像頭在側(cè)面光源點亮和關(guān)斷的周期內(nèi) 曝光完成?；钊D(zhuǎn)一周內(nèi)可獲取兩種性質(zhì)的圖像，一種是突出活塞環(huán)特征的圖像，另一種 是突出活塞下部的油孔，石墨層和裙邊特征的圖像。這樣只需活塞旋轉(zhuǎn)一周，便可檢測表面 特性差異較大的活塞各個區(qū)域的圖像。本發(fā)明采用的圖像處理技術(shù)在工廠大批量生產(chǎn)中具有很強的適應(yīng)能力，可兼顧識 別精度和響應(yīng)速度，活塞質(zhì)量無須人工觀察、憑經(jīng)驗判斷，不受人為因素影響，機械結(jié)構(gòu)簡 單，測量過程可靠，重復(fù)精度高，操作簡便迅速，適合于生產(chǎn)線大批量時使用；且其操作簡單 方便，操作技能要求低，培訓(xùn)時間短，勞動強度低。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2兩步法模板匹配流程圖。圖3側(cè)面圖像處理步驟示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細(xì)的實拖方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。如圖1所示，本實施例包括活塞進料機構(gòu)1、活塞出料機構(gòu)2、活塞檢測機構(gòu)3和 PLC控制模塊4，其中PLC控制模塊4通過I/O 口的通信線與活塞進料機構(gòu)1和活塞出料 機構(gòu)2相連并輸出控制指令，接收工件到位信號，活塞檢測機構(gòu)3位于活塞進料機構(gòu)1和活 塞出料機構(gòu)2之間并正對待測活塞5，活塞檢測機構(gòu)3與PLC控制模塊4相連接并傳輸檢測
fn息ο所述的活塞進料機構(gòu)1包括進料步伐器6、進料氣缸7和工件進料傳感器8，其 中進料氣缸7安裝在進料步伐器6的下方，工件進料傳感器8安裝在步伐器的一側(cè)，其信 號輸出端和PLC控制模塊相連。所述的活塞出料機構(gòu)2包括出料步伐器9、出料氣缸10、NG推塊11、工件出料傳 感器12以及平行布置的合格出料帶13和不合格出料帶14，其中出料氣缸10連接NG推塊 11，NG推塊11在合格出料帶13和不合格出料帶13之間移動，兩個工件出料傳感器12分 別設(shè)置于合格出料帶13和不合格出料帶14的最末端，在出料帶滿時將信號傳遞給PLC控 制模塊4實現(xiàn)暫停運行，防止工件溢出。所述的活塞檢測機構(gòu)3包括密閉檢測腔15和與之相連接的工控機16、輔助光源 17、數(shù)字?jǐn)z像頭18、伺服電機19、側(cè)推擋塊20、側(cè)推氣缸21以及工件檢測傳感器22，其中 輔助光源17包括碗狀光源和條形光源，其中碗狀光源的直徑大于活塞直徑的3倍；條形 光源的長度大于活塞直徑的2倍；碗狀光源布置在被測活塞的正上方，且與活塞基座同軸 布置由伺服電機19帶動上下垂直運動，條形光源固定在被測活塞側(cè)面，光源中心點與活塞 在高度方向的中點基本處于同一水平高度且在檢測過程中無變化；數(shù)字?jǐn)z像頭18固定設(shè) 置于被測活塞位置的正上方和側(cè)面且通過數(shù)據(jù)信號線與工控機16相連，由工控機16控制 觸發(fā)，并將拍攝的圖像傳遞給工控機16作圖像處理；伺服電機19與PLC控制模塊相連接并 接收控制指令；側(cè)推擋塊20與側(cè)推氣缸21轉(zhuǎn)動連接并在待測活塞5旋轉(zhuǎn)時實現(xiàn)伸縮運動。拍攝過程中碗狀光源始終處于點亮狀態(tài)；條形光源在拍攝頂面圖像時不點亮，拍 攝側(cè)面圖像時用同步頻閃照明的方式。進行頂面拍攝時，位于頂部的碗狀光源高角度照明， 以獲取對比度較高的頂面圖像；進行側(cè)面拍攝時，由于伺服電機19帶動碗狀光源向下運 動，同時活塞向上運動，兩者運動至固定位置拍攝，此時碗狀光源低角度照明，同時側(cè)面的 條形光源作為碗狀光源的補充照明，兩者配合使用。由于活塞環(huán)在槽內(nèi)可自由移動，在旋轉(zhuǎn) 中會出現(xiàn)活塞環(huán)突出活塞槽的情況，此時活塞環(huán)下方的油孔區(qū)域會產(chǎn)生陰影區(qū)，側(cè)面照明 可以較好地消除陰影；且由于彈簧圈的環(huán)槽內(nèi)是反光度較高的鋁基體，單一使用側(cè)面照明 會使得彈簧圈與活塞基體對比度較低，頂面光線可以增強這一區(qū)域的對比度，所以側(cè)面和 頂面照明的配合使用可以提高側(cè)面圖像的特征清晰度。所述的同步頻閃照明，是工控機16通過I/O板卡控制條形光源的頻閃電源，使光 源以亮/滅交替的方式頻閃照明。具體做法是工控機16發(fā)出點亮信號給頻閃光源后，延時 觸發(fā)側(cè)面攝像頭拍攝，攝像頭在頻閃光源點亮的時間段內(nèi)完成曝光，頻閃光源熄滅后，工控機16再次延時觸發(fā)攝像頭拍攝，攝像頭在頻閃光源熄滅的時間段內(nèi)完成曝光，上述頻閃光 源亮/滅過程為一個周期，在一個周期內(nèi)側(cè)面攝像頭被觸發(fā)兩次，獲得兩幅亮度不同的圖像。所述的伺服電機19包括用于控制活塞基座升降的第一電機23，用于控制活塞旋 轉(zhuǎn)的第二電機對，用于控制碗狀光源升降的第三電機25。所述的側(cè)推擋塊20是一個表面光滑的立方體小塊，尺寸與被測活塞的半徑相匹 配，保證在運動過程中不會在側(cè)面圖像上因光線遮擋留下陰影。所述的轉(zhuǎn)動連接是指側(cè)推擋塊20的下方通過一個可以調(diào)節(jié)高度的連桿與側(cè)推 氣缸21相連，當(dāng)活塞換型時，將可調(diào)節(jié)的螺絲和連桿調(diào)整到與當(dāng)前型號匹配的角度和高 度，然后再加以固定。所述的工控機16包括圖像單元沈、控制單元27和通信單元觀，其中圖像單元 沈通過圖像采集卡接受數(shù)字?jǐn)z像頭18拍攝的圖像信號，并進行頂面圖像處理和側(cè)面圖像 處理，最后將檢測結(jié)果傳輸給通信單元洲；控制單元27通過數(shù)字I/O信號線與頻閃條形光 源以及側(cè)面攝像頭相連，控制頻閃光源以固定的頻率點亮和熄滅，同時觸發(fā)側(cè)面攝像頭在 頻閃光源點亮和熄滅的周期內(nèi)各拍攝一幅圖像；通信單元觀通過數(shù)字I/O信號線與PLC控 制模塊4相連，通信單元觀向PLC輸出2種I/O信號工件拍攝完畢信號，工件檢測結(jié)果信 號，PLC向通信單元觀輸出工件到位信號。具體實現(xiàn)過程如下將檢測工位四周用擋板包圍，以消除光線干擾?；钊戏桨?裝LED碗狀漫反射光源，光源正下方安裝頂面攝像頭，并且三者同軸放置。在拍攝活塞頂面 圖像時碗狀光源底部距離活塞頂面約60cm，頂面攝像頭的鏡頭距離活塞頂面約50cm，在拍 攝活塞側(cè)面圖像時碗狀光源底部距離活塞頂面約3cm ；活塞側(cè)面安裝LED條形光源，其中心 點與活塞側(cè)面的垂直距離約10cm，側(cè)面攝像頭安裝在條形光源上方約5cm，兩者中心點的 連線與活塞表面垂直，側(cè)面攝像頭的鏡頭與活塞側(cè)面的垂直距離約20cm?；钊M入檢測工位后，檢測工位上方的攝像頭在LED碗狀漫反射光源照明下拍攝 一幅活塞頂面圖，拍攝完成后活塞基座向上運動，同時上方光源向下運動。兩者運動至固定 位置后，括塞以1秒/轉(zhuǎn)的速度勻速旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)過程中側(cè)推擋塊反復(fù)伸出和收回?；钊?旋轉(zhuǎn)過程中工控機控制側(cè)面攝像頭和頻閃光源實現(xiàn)同步工作的時序，具體步驟如下1)工控機控制頻閃光源點亮；2)頻閃光源點亮IOOms后，工控機觸發(fā)側(cè)面攝像頭拍攝一幅圖像，攝像頭曝光時 間為3ms ；3)頻閃光源點亮200ms后，工控機控制頻閃光源熄滅；4)頻閃光源熄滅IOOms后，工控機觸發(fā)側(cè)面攝像頭拍攝一幅圖像，攝像頭曝光時 間為3ms ；5)頻閃光源熄滅200ms后，工控機控制頻閃光源點亮；上述頻閃光源的亮/滅過程為一個周期，在活塞旋轉(zhuǎn)一周的過程中，共有20個周 期，每個周期內(nèi)側(cè)面攝像頭獲取2幅圖像，活塞旋轉(zhuǎn)一周攝像頭共獲取側(cè)面圖像40幅，其中 LED條形光點亮的圖像和熄滅圖像各20幅?；钊斆鎴D像中，刻字部分呈現(xiàn)較暗區(qū)域，將刻字區(qū)域圖像截取后，通過閾值分割 可以獲得二值化圖像。二值化后的圖像中存在一些孤立的噪聲點，并且由于針刻的深度不均等原因某些字符筆劃斷裂，通過小結(jié)構(gòu)元素的形態(tài)學(xué)腐蝕來消除噪聲點，然后用形態(tài)學(xué) 膨脹消除斷裂，最后將二值字符圖像用兩步法進行字符模板匹配。LED條形光源點亮?xí)r碗狀光源和條形光源同時照射于活塞，圖像亮度較高。位于活 塞中下部的油孔、石墨層、裙邊、活塞銷等區(qū)域和背景呈現(xiàn)很大的對比度，易于進行目標(biāo)圖 像特征的提取，活塞中下部區(qū)域的檢測在這些圖像中進行。LED條形光源熄滅時僅頂面光源 照射于活塞，圖像亮度較低。由于頂面光源直徑大于活塞直徑，且距離活塞頂面很近，活塞 環(huán)細(xì)節(jié)被照亮而不會曝光過度，活塞環(huán)的檢測在這些圖像中進行。首先對圖像進行預(yù)處理， 然后在圖像中的固定區(qū)域內(nèi)尋找石墨層上的高反光的金屬點，以金屬點的中心為基準(zhǔn)點， 通過事先設(shè)定的相對于基準(zhǔn)點的位置坐標(biāo)，從原始圖像中截取出各個待測目標(biāo)區(qū)域。然后 在每一個待測目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，用固定閾值進行二值化處理，最后在二值圖像中逐幅圖像尋找 與待測目標(biāo)幾何特征相似度在一定范圍內(nèi)的目標(biāo)，用這樣的方法檢測油孔個數(shù)、石墨層完 整性、裙邊完整性以及活塞銷存在與否。下面以活塞環(huán)組中的上下油環(huán)刮片為例，說明圖像 處理流程，其余目標(biāo)區(qū)域的檢測皆與此原理類似。①圖像預(yù)處理將攝像頭獲取的圖像經(jīng)頻域低通濾波器濾波；②截取檢測項目對 應(yīng)區(qū)域；③二值化設(shè)定灰度值大于90的像素點為白色，其余的為黑色；則只有油環(huán)刮片和 彈簧圈的很小一部分是白色，下油環(huán)刮片的缺口位置清晰，但需去除白色彈簧圈細(xì)小顆粒 的影響；④過濾小面積白色區(qū)域通過形態(tài)學(xué)濾波，將長度小于20個像素點的顆粒過濾掉； ⑤統(tǒng)計分析沿圖片χ軸(向右為正)方向逐個統(tǒng)計在y軸方向(向下為正)上、下油環(huán)刮 片所在位置，最后計算出上下刮片間距離，統(tǒng)計距離大于43的像素點個數(shù)，如果個數(shù)大于 10則認(rèn)為是缺口。應(yīng)用本實施例方法檢測汽車活塞裝配質(zhì)量，檢測過程可靠，重復(fù)精度高；一次性 即可檢測出表面刻字及活塞環(huán)裝配等內(nèi)容，檢測內(nèi)容基本覆蓋裝配質(zhì)量人工目測的所有內(nèi) 容；操作簡便迅速，整個檢測過程僅8秒，適用于生產(chǎn)線大批量使用。
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權(quán)利要求
1.一種汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括活塞進料機構(gòu)、活塞出料 機構(gòu)、活塞檢測機構(gòu)和PLC控制模塊，其中PLC控制模塊通過I/O 口的通信線與活塞進料 機構(gòu)和活塞出料機構(gòu)相連并輸出控制指令，接收工件到位信號，活塞檢測機構(gòu)位于活塞進 料機構(gòu)和活塞出料機構(gòu)之間并正對待測活塞，活塞檢測機構(gòu)與PLC控制模塊相連接并傳輸 檢測信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的活塞進 料機構(gòu)包括步伐器、進料氣缸和工件進料傳感器，其中進料氣缸安裝在步伐器的下方， 工件進料傳感器安裝在步伐器的一側(cè)，其信號輸出端和PLC控制模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的活塞出 料機構(gòu)包括步伐器、出料氣缸、NG推塊和工件出料傳感器，其中出料機構(gòu)設(shè)有平行布置 的合格出料帶和不合格出料帶，出料氣缸連接NG推塊，NG推塊在合格出料帶和不合格出料 帶之間移動，兩個工件出料傳感器分別設(shè)置于合格出料帶和不合格出料帶的最末端，在出 料帶滿時將信號傳遞給PLC控制模塊實現(xiàn)暫停運行，防止工件溢出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的活塞檢 測機構(gòu)包括密閉檢測腔和與之相連接的工控機、輔助光源、數(shù)字?jǐn)z像頭、伺服電機、側(cè)推擋 塊、側(cè)推氣缸以及工件檢測傳感器，其中輔助光源包括碗狀光源和條形光源，其中碗狀 光源的直徑大于活塞直徑的3倍；條形光源的長度大于活塞直徑的2倍；碗狀光源布置在 被測活塞的正上方，且與活塞基座同軸布置由伺服電機帶動上下垂直運動，條形光源固定 在被測活塞側(cè)面，光源中心點與活塞在高度方向的中點基本處于同一水平高度且在檢測過 程中無變化；數(shù)字?jǐn)z像頭固定設(shè)置于被測活塞位置的正上方和側(cè)面且通過數(shù)據(jù)信號線與工 控機相連，由工控機控制觸發(fā)，并將拍攝的圖像傳遞給工控機作圖像處理；伺服電機與PLC 控制模塊相連接并接收控制指令；側(cè)推擋塊與側(cè)推氣缸轉(zhuǎn)動連接并在待測活塞旋轉(zhuǎn)時實現(xiàn) 伸縮運動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的伺服電 機包括用于控制活塞基座升降的第一電機，用于控制活塞旋轉(zhuǎn)的第二電機，用于控制碗狀 光源升降的第三電機。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的側(cè)推擋 塊是一個表面光滑的立方體小塊，尺寸與被測活塞的半徑相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的轉(zhuǎn)動連 接是指側(cè)推擋塊的下方通過一個可以調(diào)節(jié)高度的連桿與側(cè)推氣缸相連，當(dāng)活塞換型時，將 可調(diào)節(jié)的螺絲和連桿調(diào)整到與當(dāng)前型號匹配的角度和高度，然后再加以固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，其特征是，所述的工控機 包括圖像單元、控制單元和通信單元，其中圖像單元通過圖像采集卡接受數(shù)字?jǐn)z像頭拍 攝的圖像信號，并進行頂面圖像處理和側(cè)面圖像處理，最后將檢測結(jié)果傳輸給通信單元；控 制單元通過數(shù)字I/O信號線與頻閃條形光源以及側(cè)面攝像頭相連，控制頻閃光源以固定的 頻率點亮和熄滅，同時觸發(fā)側(cè)面攝像頭在頻閃光源點亮和熄滅的周期內(nèi)各拍攝一幅圖像； 通信單元通過數(shù)字I/O信號線與PLC控制模塊相連，通信單元向PLC輸出2種I/O信號工 件拍攝完畢信號，工件檢測結(jié)果信號，PLC向通信單元輸出工件到位信號。
全文摘要
一種自動化光學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域的汽車活塞裝配質(zhì)量視覺檢測系統(tǒng)，包括活塞進料機構(gòu)、活塞出料機構(gòu)、活塞檢測機構(gòu)和PLC控制模塊，PLC控制模塊通過I/O口的通信線與活塞進料機構(gòu)和活塞出料機構(gòu)相連并輸出控制指令，接收工件到位信號，活塞檢測機構(gòu)位于活塞進料機構(gòu)和活塞出料機構(gòu)之間并正對待測活塞，活塞檢測機構(gòu)與PLC控制模塊相連接并傳輸檢測信息。本發(fā)明可一次性自動對汽車活塞頂面字符，活塞環(huán)裝配，石墨層完整性等內(nèi)容進行基于數(shù)字圖像的視覺檢測。
文檔編號G01N21/88GK102072910SQ20101054300
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月13日
發(fā)明者華學(xué)明, 孔諒, 孫大為, 楊海瀾, 蔡艷 申請人:上海交通大學(xué)