專(zhuān)利名稱：基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼球表面缺陷檢測(cè)。特別是涉及一種基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
鋼球無(wú)論是作為軸承滾珠，還是通用滾動(dòng)體均有廣泛的應(yīng)用。鋼球表面質(zhì)量直接影響了軸承的精度及使用壽命。目前，國(guó)內(nèi)的鋼球生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鋼球表面缺陷檢測(cè)的方法大部分是傳統(tǒng)意義上的燈檢，即檢測(cè)人員用手撥動(dòng)平鏟中的鋼球，在燈光下用肉眼(或低倍放大鏡)觀察，手工剔出缺陷球。面對(duì)成批量的檢測(cè)需求，燈檢法不僅檢測(cè)效率低、而且手工推擋無(wú)法保證完全展開(kāi)球表面，易漏檢或誤檢，同時(shí)對(duì)操作人員眼睛傷害極大。隨著鋼球表面缺陷的檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了如渦流探傷技術(shù)、超聲波探傷技術(shù)、光電檢測(cè)技術(shù)及視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)等，同時(shí)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了鋼球表面缺陷檢測(cè)設(shè)備，如捷克的渦流檢測(cè)儀。該設(shè)備基于渦流探傷技術(shù)，但是價(jià)格昂貴、子午線的展開(kāi)方法適用范圍為大中型鋼球。展開(kāi)輪易磨損，受損的展開(kāi)輪導(dǎo)致鋼球展開(kāi)不充分而引起缺陷漏檢，需經(jīng)常更換，維護(hù)費(fèi)用高。專(zhuān)利號(hào)為ZL200310109912. 4的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)方法，進(jìn)給盤(pán)上分布一圈通孔作為檢測(cè)腔承載鋼球以某一速度做轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼球下方由另一展開(kāi)盤(pán)托住，展開(kāi)盤(pán)做偏心旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)鋼球展開(kāi)，展開(kāi)裝置置于煤油中。檢測(cè)腔正上方的相機(jī)采集鋼球表面圖像，計(jì)算機(jī)通過(guò)識(shí)別其表面缺陷給出評(píng)判結(jié)果，手動(dòng)控制分揀。該方法的展開(kāi)裝置復(fù)雜，且展開(kāi)具有隨機(jī)性，不能保證球面完全展開(kāi)；浸入液體對(duì)鋼球自身造成一定污損，采集圖像易存在雜質(zhì)而影響評(píng)判，不僅需定期更換液體，而且增加后續(xù)清洗步驟；檢測(cè)球范圍是大中型鋼球，不適合3mm以下的微型鋼球。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種無(wú)需檢測(cè)介質(zhì)，檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)效率高的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)方法及裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，包括工作臺(tái)，所述的工作臺(tái)上設(shè)置有由光源碗罩和罩在光源碗罩內(nèi)的LED光源構(gòu)成的光源,所述光源的左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有左支架和右支架，所述左支架上安裝有左側(cè)相機(jī)，右支架上安裝有右側(cè)相機(jī)，所述左側(cè)相機(jī)的鏡頭和右側(cè)相機(jī)的鏡頭對(duì)稱設(shè)置且分別與形成在光源碗罩上的左觀測(cè)孔和右觀測(cè)孔相對(duì)應(yīng)設(shè)置，在光源的后方位于所述的工作臺(tái)的外側(cè)設(shè)置有振動(dòng)送料盤(pán)和連接在振動(dòng)送料盤(pán)出料口處的傳送料道，所述的傳送料道與由左支架和右支架所形成的平面相垂直，并且貫穿光源碗罩至光源的前側(cè)，所述光源的前側(cè)有設(shè)置在工作臺(tái)上的分選機(jī)構(gòu)和位于分選機(jī)構(gòu)下方的收集箱，所述的傳送料道的出料終端插入分選機(jī)構(gòu)的入料口端，所述的左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別連接PCI卡，所述的PCI卡分別連接計(jì)算機(jī)和氣動(dòng)單元，所述的氣動(dòng)單元的輸出端連接分選機(jī)構(gòu)，所述工作臺(tái)的位于振動(dòng)送料盤(pán)的那一側(cè)高于具有分選機(jī)構(gòu)的這一側(cè)，并且與水平面形成一定角度的夾角，所述的傳送料道與所述的工作臺(tái)平行設(shè)置。所述的傳送料道是由V字形直線導(dǎo)軌構(gòu)成，所述的左側(cè)相機(jī)的鏡頭和右側(cè)相機(jī)的鏡頭分別對(duì)應(yīng)的設(shè)置在位于V字型直線導(dǎo)軌的軸線兩側(cè)呈45度角的斜上方，且分別對(duì)稱地通過(guò)光源碗罩上的左觀測(cè)孔和右觀測(cè)孔照攝到V字形直線導(dǎo)軌上的被測(cè)鋼球。所述的分選機(jī)構(gòu)包括有依次無(wú)間隙銜接的導(dǎo)氣塊、射流片和擋板，其中，所述的導(dǎo)氣塊上一體形成有位于中部且前后貫通的用于貫穿所述的傳送料道的V型通道，位于頂端的左導(dǎo)氣孔和右導(dǎo)氣孔，位于射流片一側(cè)的側(cè)面上的左出氣孔和右出氣孔，所述的左導(dǎo)氣孔與所述的左出氣孔連通，所述的右導(dǎo)氣孔與所述的右出氣孔連通；所述的射流片上一體形成有左氣道和右氣道，位于左氣道和右氣道之間的下方并與左氣道和右氣道相連通的V型槽，分別與所述的左氣道、右氣道以及V型槽相連通的左出料滑道和右出料滑道，其中，所述的左氣道和右氣道的進(jìn)氣口分別對(duì)應(yīng)連接導(dǎo)氣塊上的左出氣孔和右出氣孔，所述的V型槽與所述的貫穿導(dǎo)氣塊的V型通道的傳送料道的出料終 端連接，所述的左出料滑道和右出料滑道的出料口對(duì)接在所述的收集箱的箱口處。所述的收集箱包括有一體形成的左收集箱和右收集箱，所述的左收集箱的箱口與所述的左出料滑道的出料口對(duì)接，所述的右收集箱的箱口與所述的右出料滑道的出料口對(duì)接。所述的氣動(dòng)單元包括有依次連接的氣泵、調(diào)壓閥和電磁閥，所述的電磁閥的信號(hào)輸入端連接PCI卡，輸出端分別通過(guò)左氣嘴和右氣嘴與形成在導(dǎo)氣塊頂端的左導(dǎo)氣孔和右導(dǎo)氣孔對(duì)應(yīng)連接，所述的電磁閥為三位五通電磁閥。所述的氣動(dòng)單元包括有氣泵、調(diào)壓閥、左電磁閥和右電磁閥，所述的氣泵連接調(diào)壓閥，所述的調(diào)壓閥的輸出端分別連接左電磁閥和右電磁閥，所述的左電磁閥和右電磁閥的控制信號(hào)輸入端連接PCI卡，輸出端分別對(duì)應(yīng)的通過(guò)左氣嘴和右氣嘴與形成在導(dǎo)氣塊頂端的左導(dǎo)氣孔和右導(dǎo)氣孔對(duì)應(yīng)連接，所述的左電磁閥和右電磁閥為二位三通電磁閥。用于基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟I)用一批無(wú)缺陷的鋼球上料，將鋼球緊密排列在傳送料道上，并滑入光源碗罩內(nèi)；2)采集圖像模板，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集一張完好鋼球隊(duì)列圖像作為模板圖像；3)將被測(cè)鋼球放在振動(dòng)送料盤(pán)上，并啟動(dòng)振動(dòng)送料盤(pán)，使被測(cè)鋼球緊密排列在傳送料道上，并使鋼球一直沿傳送料道移動(dòng)；4)當(dāng)被測(cè)鋼球進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制該裝置的左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集所對(duì)應(yīng)的傳送料道上的3顆鋼球的圖像，在鋼球沿傳送料道移動(dòng)過(guò)程中每一個(gè)鋼球被左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集3次圖像；5)利用投影分割法求得左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)對(duì)每個(gè)鋼球所采集的三次圖像與模板圖像的鋼球邊界，進(jìn)行對(duì)比判斷得出綜合判別結(jié)果，并存儲(chǔ)；6)根據(jù)得出的綜合判別結(jié)果，通過(guò)PCI卡控制電磁閥，電磁閥再控制分選機(jī)構(gòu)使被測(cè)鋼球進(jìn)入對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)；7)判斷是否全部鋼球都檢測(cè)完，是則結(jié)束檢測(cè)，否則返回步驟4)繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)循環(huán)。
所述的進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域，是被測(cè)鋼球進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的光源碗罩內(nèi)，并使鋼球位于左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)的鏡頭所對(duì)位置。所述的進(jìn)行對(duì)比包括將新采集的圖像與模板圖像進(jìn)行對(duì)齊、剪影。步驟6)所述的使鋼球進(jìn)入對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)是，如果綜合判別結(jié)果是無(wú)缺陷的鋼球，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制電磁閥開(kāi)通一路氣路，使無(wú)缺陷的鋼球進(jìn)入與該氣路所對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)，如果綜合判別結(jié)果是有缺陷的鋼球，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制電磁閥開(kāi)通另一路氣路，使有缺陷的鋼球進(jìn)入與該氣路所對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)。
本發(fā)明的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)方法及裝置，具有如下有益效果(I)采集圖像清晰由于鋼球表面強(qiáng)反光易造成采集鋼球圖像局部高光；鋼球表面反射周?chē)矬w的像易淹沒(méi)采集的圖像缺陷。該圖像采集裝置有效解決了該技術(shù)難題，得到了清晰均勻的鋼球表面缺陷圖像。而且相對(duì)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL200310109912. 4，該展開(kāi)裝置無(wú)需置于透明液體介質(zhì)中來(lái)減弱球表面的反光。(2)檢測(cè)結(jié)果穩(wěn)定可靠相比現(xiàn)有展開(kāi)技術(shù)，采用鋼球一維滾動(dòng)雙相機(jī)采集圖像的方法，鋼球每次以直徑d的距離滾動(dòng)步進(jìn)，步進(jìn)后采集鋼球表面圖像，只需三次采集即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)球面完全展開(kāi)。保證球表面充分展開(kāi)，提高了鋼球表面檢出率。(3)展開(kāi)裝置簡(jiǎn)單相對(duì)現(xiàn)有展開(kāi)技術(shù)，該展開(kāi)裝置由二維相對(duì)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閱畏矫驿撉虻囊痪S純滾動(dòng)，機(jī)械裝置簡(jiǎn)單，操作便捷。(4)適用范圍廣首先，該檢測(cè)方法不局限測(cè)量鋼球直徑范圍，對(duì)3mm以下的微型鋼球適用，對(duì)3mm以上的大中型鋼球也適用。其次，該檢測(cè)方法不局限小球材料。(5)檢測(cè)速度快該鋼球表面缺陷檢測(cè)方法從原理上區(qū)別現(xiàn)有視覺(jué)技術(shù)，簡(jiǎn)潔的機(jī)械裝置使檢測(cè)更為高效；此外，計(jì)算機(jī)的圖像處理算法用時(shí)短，IOOms以內(nèi)即可給出單個(gè)球的評(píng)判結(jié)果，該方法具有較高的檢測(cè)速度，適合在線檢測(cè)。


圖I是本發(fā)明第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的分選機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的分選機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的分選機(jī)構(gòu)展開(kāi)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是分選機(jī)構(gòu)中導(dǎo)氣塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7的A-A剖示圖；圖9是圖7的B-B剖視圖；圖10是分選機(jī)構(gòu)中射流片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明控制方法的流程圖；圖12是采用本發(fā)明的方法進(jìn)行圖像處理結(jié)果的效果圖像。圖中I :振動(dòng)送料盤(pán)2 :傳送料道
3 :鋼球4 :工作臺(tái)5 :光源6 :左側(cè)相機(jī)7 :右側(cè)相機(jī)8 :鏡頭9 :鏡頭10 :左支架11 :右支架12 :計(jì)算機(jī)13 =PCI 卡14 :氣泵15:調(diào)壓閥16:電磁閥17:電磁閥18 :導(dǎo)氣塊、19 :射流片20 :擋板21 :收集箱22 :分選機(jī)構(gòu)23 :左導(dǎo)氣孔24 :右導(dǎo)氣孔25 V型槽26 :左氣道27 :右氣道28 :左出料滑道29:右出料滑道30:V型通道31 :左出氣孔32 :右出氣孔33 :左氣嘴34 :右氣嘴35:電磁閥51 :左觀測(cè)孔52 :右觀測(cè)孔
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)方法及裝置做出詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)方法及裝置，分選機(jī)利用兩臺(tái)工業(yè)攝像機(jī)同時(shí)采集鋼球表面圖像，在PC機(jī)中對(duì)采集到的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，判別有無(wú)缺陷，通過(guò)與PC相連的PCI采集卡發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)模板圖像采集、鋼球圖像實(shí)時(shí)采集、鋼球隊(duì)列步進(jìn)、鋼球分選并送至分類(lèi)料盒。如圖I、圖2、圖3所示，本發(fā)明的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，包括工作臺(tái)4,所述的工作臺(tái)4上設(shè)置有由光源碗罩和罩在光源碗罩內(nèi)的LED光源構(gòu)成的光源5所述的光源采用漫反射穹形LED光源。所述光源5的左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有左支架10和右支架11，所述左支架10上安裝有左側(cè)相機(jī)6，右支架11上安裝有與左側(cè)相機(jī)6結(jié)構(gòu)完全相同的右側(cè)相機(jī)7，所述左側(cè)相機(jī)6的鏡頭8和右側(cè)相機(jī)7的鏡頭9對(duì)稱設(shè)置且分別與形成在光源碗罩上的左觀測(cè)孔51和右觀測(cè)孔52相對(duì)應(yīng)設(shè)置，在光源5的后方位于所述的工作臺(tái)4的外側(cè)設(shè)置有振動(dòng)送料盤(pán)I和連接在振動(dòng)送料盤(pán)I出料口處的傳送料道2，所述的振動(dòng)送料盤(pán)I采用螺旋型送料方式將散亂的鋼球整列，所述的傳送料道2與由左支架10和右支架11所形成的平面相垂直，并且貫穿光源碗罩至光源5的前側(cè)，用于將被測(cè)鋼球3從振動(dòng)送料盤(pán)I依次送入檢測(cè)位和分選機(jī)構(gòu)，所述光源5的前側(cè)有設(shè)置在工作臺(tái)4上的分選機(jī)構(gòu)22和位于分選機(jī)構(gòu)22下方的收集箱21，所述的傳送料道2的出料終端插入分選機(jī)構(gòu)22的入料口端，所述的左側(cè)相機(jī)6和右側(cè)相機(jī)7分別連接PCI卡13，所述的PCI卡13分別連接計(jì)算機(jī)12和氣動(dòng)單元，所述的氣動(dòng)單元的輸出端連接分選機(jī)構(gòu)22。
所述工作臺(tái)4的位于振動(dòng)送料盤(pán)I的那一側(cè)高于具有分選機(jī)構(gòu)22的這一側(cè)，并且與水平面形成有一定角度的夾角，所述的傳送料道2與所述的工作臺(tái)4平行設(shè)置，從而能使被測(cè)鋼球3依靠重力沿該傳送料道2向前做純滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。所述的傳送料道2是由V字形直線導(dǎo)軌構(gòu)成，所述的左側(cè)相機(jī)6的鏡頭8和右側(cè)相機(jī)7的鏡頭9分別對(duì)應(yīng)的設(shè)置在位于V字型直線導(dǎo)軌的軸線兩側(cè)呈45度角的斜上方，且分別對(duì)稱的通過(guò)光源碗罩上的左觀測(cè)孔51和右觀測(cè)孔52照攝到V字形直線導(dǎo)軌上的被測(cè)鋼球3。分別調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)的左側(cè)相機(jī)6和右側(cè)相機(jī)7的參數(shù)及鏡頭8和鏡頭9的光學(xué)參數(shù)一致，以期得到一致的鋼球分布圖像。被測(cè)鋼球依靠重力沿著具有V字型的直線導(dǎo)軌上做一維運(yùn)動(dòng)，當(dāng)被測(cè)鋼球經(jīng)過(guò)左側(cè)相機(jī)6和右側(cè)相機(jī)7下方時(shí)，兩個(gè)鏡頭8和鏡頭9透過(guò)光源上兩個(gè)觀測(cè)孔對(duì)被測(cè)鋼球采像。采集鋼球表面圖像被傳回計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別與評(píng)判，并儲(chǔ)存鋼球表面缺陷信息。如圖4所示，所述的分選機(jī)構(gòu)22包括有依次無(wú)間隙銜接的導(dǎo)氣塊18、射流片19和擋板20，其中，如圖5、圖6、圖7、圖8圖9所示，所述的導(dǎo)氣塊18上一體形成有位于中部且前后貫通的用于貫穿所述的傳送料道2的V型通道30，位于頂端的左導(dǎo)氣孔23和右導(dǎo)氣孔24，位于射流片19 一側(cè)的側(cè)面上的左出氣孔31和右出氣孔32，所述的左導(dǎo)氣孔23與所述的左出氣孔31連通，所述的右導(dǎo)氣孔24與所述的右出氣孔32連通；如圖5、圖6、圖10所示，所述的射流片19上一體形成有左氣道26和右氣道27，位于左氣道26和右氣道27之間的下方并與左氣道26和右氣道27相連通的V型槽25，分別與所述的左氣道26、右氣道27以及V型槽25相連通的左出料滑道28和右出料滑道29，其中，所述的左氣道26和右氣道27的進(jìn)氣口分別對(duì)應(yīng)連接導(dǎo)氣塊18上的左出氣孔31和右出氣孔32，所述的V型槽25與所述的貫穿導(dǎo)氣塊18的V型通道30的傳送料道2的出料終端連接，所述的左出料滑道28和右出料滑道29的出料口對(duì)接在所述的收集箱21的箱口處。如圖2所示，所述的收集箱21包括有一體形成的左收集箱211和右收集箱212，所述的左收集箱211的箱口與所述的左出料滑道28的出料口對(duì)接，所述的右收集箱212的箱口與所述的右出料滑道29的出料口對(duì)接。
如圖I所示，所述的氣動(dòng)單元包括有依次連接的氣泵14、調(diào)壓閥15和電磁閥35，所述的電磁閥35的信號(hào)輸入端連接PCI卡13，輸出端分別通過(guò)左氣嘴33和右氣嘴34與形成在導(dǎo)氣塊18頂端的左導(dǎo)氣孔23和右導(dǎo)氣孔24對(duì)應(yīng)連接。所述的電磁閥35為三位五通電磁閥。如圖3所示,所述的氣動(dòng)單元包括有氣泵14、調(diào)壓閥15、左電磁閥17和右電磁閥16，所述的氣泵14連接調(diào)壓閥15，所述的調(diào)壓閥15的輸出端分別連接左電磁閥17和右電磁閥16，所述的左電磁閥17和右電磁閥16的控制信號(hào)輸入端連接PCI卡13，輸出端分別對(duì)應(yīng)的通過(guò)左氣嘴33和右氣嘴34與形成在導(dǎo)氣塊18頂端的左導(dǎo)氣孔23和右導(dǎo)氣孔24對(duì)應(yīng)連接。所述的左電磁閥17和右電磁閥16為二位三通電磁閥。本發(fā)明的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的工作原理是氣泵14輸出氣流通過(guò)調(diào)壓閥15調(diào)至合適氣流后進(jìn)入置于工作臺(tái)底面的電磁閥35 (圖I)或電磁閥16、17 (圖3)。調(diào)節(jié)振動(dòng)盤(pán)I的電壓和振動(dòng)頻率，使振動(dòng)盤(pán)中的待測(cè)鋼球3無(wú)間隔排成序列進(jìn)入由V型槽直線導(dǎo)軌構(gòu)成的傳送料道2，并沿傳送料道2依次進(jìn)入光源碗罩和分選機(jī)構(gòu)22，并被分選機(jī)構(gòu)22的擋板20封堵，鋼球在傳送料道2上緊密成列。同時(shí)計(jì)算機(jī)12分別觸發(fā)左側(cè)相機(jī)6和右側(cè)相機(jī)7同時(shí)采集圖像，進(jìn)行判斷，并根據(jù)判斷的結(jié)果通過(guò)PCI卡13發(fā)出分選指令，打開(kāi)相應(yīng)的電磁閥。所述的電磁閥控制氣流開(kāi)閉并將氣流分為兩路，(圖1)，或分別控制由調(diào)壓閥流出的兩路氣流的開(kāi)閉(圖3)，分別進(jìn)入導(dǎo)氣塊的左導(dǎo)氣孔和右導(dǎo)氣孔。由于導(dǎo)氣孔與射流片V型槽25兩側(cè)的左出料滑道28和右出料滑道29相通，計(jì)算機(jī)12根據(jù)檢測(cè)過(guò)的鋼球質(zhì)量的好壞，通過(guò)PCI卡13控制電磁閥打開(kāi)兩路氣流中的一路，該路氣流經(jīng)所對(duì)應(yīng)的氣嘴進(jìn)入相應(yīng)的氣路至V型槽25，位于V型槽25上(即分選位)的鋼球被該路的氣流吹送到對(duì)應(yīng)的出料滑道，經(jīng)出料滑道進(jìn)入相應(yīng)的收集箱內(nèi)。此分選動(dòng)作引起鋼球序列向前滾動(dòng)一個(gè)球位，采集圖像區(qū)域(即檢測(cè)位)的鋼球序列新進(jìn)入一個(gè)鋼球，觸發(fā)相機(jī)采集鋼球序列圖像。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)的識(shí)別處理，最終得到視場(chǎng)中鋼球是否為合格球的結(jié)果并存儲(chǔ)信息。計(jì)算機(jī)根據(jù)存儲(chǔ)的對(duì)當(dāng)前分選位鋼球缺陷信息，通過(guò)PCI卡打開(kāi)電磁閥從而完成分選動(dòng)作。每次分選一個(gè)鋼球后給計(jì)算機(jī)發(fā)脈沖信號(hào)，觸發(fā)CCD相機(jī)對(duì)鋼球圖像序列進(jìn)行采集，根據(jù)計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)的鋼球序列結(jié)果執(zhí)行分選動(dòng)作。如圖11所示，本發(fā)明的用于基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟I)用一批無(wú)缺陷的鋼球上料，將鋼球緊密排列在傳送料道上，并進(jìn)入光源碗罩內(nèi)，充滿分選位與檢測(cè)位之前(包括檢測(cè)位與分選位)的導(dǎo)軌；2)采集圖像模板，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集一張完好鋼球隊(duì)列圖像作為模板圖像；3)將被測(cè)鋼球放在振動(dòng)送料盤(pán)上，并啟動(dòng)振動(dòng)送料盤(pán)，使被測(cè)鋼球緊密排列在傳送料道上，并使鋼球一直沿傳送料道移動(dòng)；4)當(dāng)被測(cè)鋼球進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集所對(duì)應(yīng)的傳送料道上的3顆鋼球的圖像，在鋼球沿傳送料道移動(dòng)過(guò)程中每一個(gè)鋼球被左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集3次圖像(以實(shí)現(xiàn)鋼球表面完全展開(kāi))；所述的進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域，是被測(cè)鋼球進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的光源碗罩內(nèi)，并使鋼球位于左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)的鏡頭所對(duì)位置。5)利用投影分割法求得左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)對(duì)每個(gè)鋼球所采集的三次圖像與模板圖像的鋼球邊界，進(jìn)行對(duì)比判斷得出綜合判別結(jié)果，并存儲(chǔ)；所述的進(jìn)行對(duì)比包括將新采集的圖像與模板圖像進(jìn)行對(duì)齊、剪影。6)根據(jù)得出的綜合判別結(jié)果，通過(guò)PCI卡控制電磁閥，電磁閥再控制分選機(jī)構(gòu)使被測(cè)鋼球進(jìn)入對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)；所述的使鋼球進(jìn)入對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)是，如果綜合判別結(jié)果是無(wú)缺陷的鋼球，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制電磁閥開(kāi)通一路氣路，使無(wú)缺陷的鋼球進(jìn)入與該氣路所對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)，如果綜合判別結(jié)果是有缺陷的鋼球，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制電磁閥開(kāi)通另一路氣路，使有缺陷的鋼球進(jìn)入與該氣路所對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)。7)判斷是否全部鋼球都檢測(cè)完，是則結(jié)束檢測(cè)，否則返回步驟4)繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)循、環(huán)。下面給出一個(gè)實(shí)例進(jìn)一步解釋本發(fā)明的用于基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法。首先用一批無(wú)缺陷的鋼球上料，將鋼球緊密排列在傳送料道上，并進(jìn)入光源碗罩內(nèi)，充滿分選位與檢測(cè)位之前(包括檢測(cè)位與分選位)的導(dǎo)軌，采集圖像模板。再將被測(cè)鋼球放在振動(dòng)送料盤(pán)上，啟動(dòng)振動(dòng)送料盤(pán)1，振動(dòng)送料盤(pán)連續(xù)工作，使傳送料道上保持布滿鋼球。傳送料道2上，第一個(gè)鋼球所在的位置為分選位，設(shè)第凡+1至％+3三個(gè)鋼球所在位置為三個(gè)檢測(cè)位。Ntl代表檢測(cè)位之前隊(duì)列中鋼球的個(gè)數(shù)。圖10所示的射流片19上的左氣道26和右氣道27分別從左右兩側(cè)對(duì)準(zhǔn)分選位V 型槽25，當(dāng)執(zhí)行分選時(shí)，PCI卡13將根據(jù)計(jì)算機(jī)12中存儲(chǔ)的分選位上鋼球的判別結(jié)果控制兩個(gè)電磁閥16、17，若為無(wú)缺陷球，則電磁閥16控制左氣嘴33將氣流吹入左導(dǎo)氣孔23，經(jīng) 由左出氣孔31進(jìn)入左氣道26，將位于V型槽25上的鋼球吹入無(wú)缺陷球收集箱中；若為缺陷球，則電磁閥17控制右氣嘴34將氣流吹入右導(dǎo)氣孔24，經(jīng)由右出氣孔32進(jìn)入右氣道27，將位于V型槽25上的鋼球吹入無(wú)缺陷球收集箱中。并從計(jì)算機(jī)內(nèi)存中刪除該次分選所執(zhí)行的結(jié)果。每執(zhí)行一次分選之后，鋼球隊(duì)列向前滾動(dòng)I. 5mm (本例中一個(gè)鋼球的直徑d)，新的鋼球到達(dá)分選位，等待分選。此過(guò)程即為執(zhí)行一次分選。檢測(cè)位上的三個(gè)鋼球置于左側(cè)相機(jī)6和右側(cè)相機(jī)7的視場(chǎng)中。當(dāng)執(zhí)行檢測(cè)時(shí)，左側(cè)相機(jī)6和右側(cè)相機(jī)7對(duì)檢測(cè)位上的鋼球采集圖像，交由計(jì)算機(jī)12對(duì)分選位上個(gè)三個(gè)鋼球進(jìn)行圖像處理和缺陷判別。每個(gè)鋼球在三個(gè)檢測(cè)位上分別被檢測(cè)之后得出綜合判別結(jié)果，(在至少一個(gè)檢測(cè)位上的判別結(jié)果為缺陷球，則綜合判別結(jié)果為缺陷球)。在連續(xù)檢測(cè)過(guò)程中(不包括開(kāi)機(jī)的頭兩次檢測(cè))，鋼球隊(duì)列每向前行進(jìn)一位，都有一顆鋼球完成三個(gè)檢測(cè)位上的檢測(cè)，得出綜合判別結(jié)果，該結(jié)果存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，供分選位執(zhí)行。此過(guò)程即為執(zhí)行一次檢測(cè)。圖像處理的過(guò)程包括剪影法獲取鋼球缺陷圖像，由圖像求取鋼球缺陷的面積特征。缺陷判別為根據(jù)鋼球缺陷的面積特征判定鋼球的好壞，并記錄判別結(jié)果。即用無(wú)缺陷鋼球上料之后，將第I至凡+3位鋼球結(jié)果設(shè)為O (無(wú)缺陷球記為0，缺陷球記為I)，存入計(jì)算機(jī)12的內(nèi)存。米集模板后分選位執(zhí)行第一次分選，分選位上的鋼球被吹入收集箱21的相應(yīng)箱里。檢測(cè)位執(zhí)行第一次檢測(cè)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理和缺陷判別。分選位執(zhí)行第二次分選，檢測(cè)位執(zhí)行第二次檢測(cè)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理和缺陷判別。分選位執(zhí)行第三次分選，檢測(cè)位執(zhí)行第三次檢測(cè)，產(chǎn)生了乂+1分選位上鋼球的綜合判別結(jié)果，存入內(nèi)存。之后分選位執(zhí)行和檢測(cè)位執(zhí)行連續(xù)進(jìn)行，新的判別結(jié)果不斷存入內(nèi)存。當(dāng)全部檢測(cè)完成時(shí)，退出系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.ー種基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，包括工作臺(tái)(4)，其特征在于，所述的工作臺(tái)(4)上設(shè)置有由光源碗罩和罩在光源碗罩內(nèi)的LED光源構(gòu)成的光源(5),所述光源(5)的左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有左支架(10)和右支架(11)，所述左支架(10)上安裝有左側(cè)相機(jī)(6)，右支架(11)上安裝有右側(cè)相機(jī)(7)，所述左側(cè)相機(jī)(6)的鏡頭(8)和右側(cè)相機(jī)(7)的鏡頭(9)對(duì)稱設(shè)置且分別與形成在光源碗罩上的左觀測(cè)孔(51)和右觀測(cè)孔(52)相對(duì)應(yīng)設(shè)置，在光源(5)的后方位于所述的工作臺(tái)(4)的外側(cè)設(shè)置有振動(dòng)送料盤(pán)(I)和連接在振動(dòng)送料盤(pán)(1)出料ロ處的傳送料道(2)，所述的傳送料道(2)與由左支架(10)和右支架(11)所形成的平面相垂直，并且貫穿光源碗罩至光源(5)的前側(cè)，所述光源(5)的前側(cè)有設(shè)置在工作臺(tái)(4)上的分選機(jī)構(gòu)(22)和位于分選機(jī)構(gòu)(22)下方的收集箱(21)，所述的傳送料道(2)的出料終端插入分選機(jī)構(gòu)(22)的入料ロ端，所述的左側(cè)相機(jī)(6)和右側(cè)相機(jī)(7)分別連接PCI卡(13)，所述的PCI卡(13)分別連接計(jì)算機(jī)(12)和氣動(dòng)單元，所述的氣動(dòng)單元的輸出端連接分選機(jī)構(gòu)(22)，所述工作臺(tái)(4)的位于振動(dòng)送料盤(pán)(I)的那ー側(cè)高于具有分選機(jī)構(gòu)(22)的這ー側(cè)，并且與水平面形成一定角度的夾角，所述的傳送料道(2)與所述的工作臺(tái)(4)平 行設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的傳送料道(2)是由V字形直線導(dǎo)軌構(gòu)成，所述的左側(cè)相機(jī)(6)的鏡頭(8)和右側(cè)相機(jī)(7)的鏡頭(9)分別對(duì)應(yīng)的設(shè)置在位于V字型直線導(dǎo)軌的軸線兩側(cè)呈45度角的斜上方，且分別對(duì)稱地通過(guò)光源碗罩上的左觀測(cè)孔(51)和右觀測(cè)孔(52)照攝到V字形直線導(dǎo)軌上的被測(cè)鋼球(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的分選機(jī)構(gòu)(22)包括有依次無(wú)間隙銜接的導(dǎo)氣塊(18)、射流片(19)和擋板(20)，其中， 所述的導(dǎo)氣塊(18)上一體形成有位于中部且前后貫通的用于貫穿所述的傳送料道(2)的V型通道(30)，位于頂端的左導(dǎo)氣孔(23)和右導(dǎo)氣孔(24)，位于射流片(19)ー側(cè)的側(cè)面上的左出氣孔(31)和右出氣孔(32)，所述的左導(dǎo)氣孔(23)與所述的左出氣孔(31)連通，所述的右導(dǎo)氣孔(24)與所述的右出氣孔(32)連通； 所述的射流片(19)上一體形成有左氣道(26)和右氣道(27)，位于左氣道(26)和右氣道(27)之間的下方并與左氣道(26)和右氣道(27)相連通的V型槽(25)，分別與所述的左氣道(26)、右氣道(27)以及V型槽(25)相連通的左出料滑道(28)和右出料滑道(29)，其中，所述的左氣道(26)和右氣道(27)的進(jìn)氣ロ分別對(duì)應(yīng)連接導(dǎo)氣塊(18)上的左出氣孔(31)和右出氣孔(32)，所述的V型槽(25)與所述的貫穿導(dǎo)氣塊(18)的V型通道(30)的傳送料道(2 )的出料終端連接，所述的左出料滑道(28 )和右出料滑道(29 )的出料ロ對(duì)接在所述的收集箱(21)的箱ロ處。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的收集箱(21)包括有一體形成的左收集箱(211)和右收集箱(212)，所述的左收集箱(211)的箱ロ與所述的左出料滑道(28 )的出料ロ對(duì)接，所述的右收集箱(212 )的箱ロ與所述的右出料滑道(29)的出料ロ對(duì)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的氣動(dòng)單元包括有依次連接的氣泵(14)、調(diào)壓閥(15)和電磁閥(35)，所述的電磁閥(35)的信號(hào)輸入端連接PCI卡(13)，輸出端分別通過(guò)左氣嘴(33)和右氣嘴(34)與形成在導(dǎo)氣塊(18)頂端的左導(dǎo)氣孔(23)和右導(dǎo)氣孔(24)對(duì)應(yīng)連接，所述的電磁閥(35)為三位五通電磁閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的氣動(dòng)單元包括有氣泵(14)、調(diào)壓閥(15 )、左電磁閥(17 )和右電磁閥(16 )，所述的氣泵(14)連接調(diào)壓閥(15)，所述的調(diào)壓閥(15)的輸出端分別連接左電磁閥(17)和右電磁閥(16)，所述的左電磁閥(17)和右電磁閥(16)的控制信號(hào)輸入端連接PCI卡(13)，輸出端分別對(duì)應(yīng)的通過(guò)左氣嘴(33)和右氣嘴(34)與形成在導(dǎo)氣塊(18)頂端的左導(dǎo)氣孔(23)和右導(dǎo)氣孔(24)對(duì)應(yīng)連接，所述的左電磁閥(17 )和右電磁閥(16 )為二位三通電磁閥。
7.ー種用于權(quán)利要求I所述的基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟1)用一批無(wú)缺陷的鋼球上料，將鋼球緊密排列在傳送料道上，并滑入光源碗罩內(nèi)； 2)采集圖像模板，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集一張完好鋼球隊(duì)列圖像作為模板圖像； 3)將被測(cè)鋼球放在振動(dòng)送料盤(pán)上，并啟動(dòng)振動(dòng)送料盤(pán)，使被測(cè)鋼球緊密排列在傳送料道上，并使鋼球一直沿傳送料道移動(dòng)； 4)當(dāng)被測(cè)鋼球進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制該裝置的左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集所對(duì)應(yīng)的傳送料道上的3顆鋼球的圖像，在鋼球沿傳送料道移動(dòng)過(guò)程中每ー個(gè)鋼球被左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集3次圖像； 5)利用投影分割法求得左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)對(duì)每個(gè)鋼球所采集的三次圖像與模板圖像的鋼球邊界，進(jìn)行對(duì)比判斷得出綜合判別結(jié)果，并存儲(chǔ)； 6)根據(jù)得出的綜合判別結(jié)果，通過(guò)PCI卡控制電磁閥，電磁閥再控制分選機(jī)構(gòu)使被測(cè)鋼球進(jìn)入對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)； 7)判斷是否全部鋼球都檢測(cè)完，是則結(jié)束檢測(cè)，否則返回步驟4)繼續(xù)進(jìn)行檢測(cè)循環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)區(qū)域，是被測(cè)鋼球進(jìn)入基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的光源碗罩內(nèi)，并使鋼球位于左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)的鏡頭所對(duì)位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，所述的進(jìn)行對(duì)比包括將新采集的圖像與模板圖像進(jìn)行對(duì)齊、剪影。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于，步驟6)所述的使鋼球進(jìn)入對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)是，如果綜合判別結(jié)果是無(wú)缺陷的鋼球，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制電磁閥開(kāi)通一路氣路，使無(wú)缺陷的鋼球進(jìn)入與該氣路所對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)，如果綜合判別結(jié)果是有缺陷的鋼球，計(jì)算機(jī)通過(guò)PCI卡控制電磁閥開(kāi)通另一路氣路，使有缺陷的鋼球進(jìn)入與該氣路所對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)。
全文摘要
一種基于視覺(jué)的鋼球表面缺陷檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，裝置是在工作臺(tái)上設(shè)置有光源，光源的左右兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置有左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)，光源的后方設(shè)置有振動(dòng)送料盤(pán)和傳送料道，傳送料道貫穿光源碗罩至光源的前側(cè)，光源的前側(cè)有分選機(jī)構(gòu)和位于分選機(jī)構(gòu)下方的收集箱，傳送料道的出料終端插入分選機(jī)構(gòu)的入料口端，左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別連接PCI卡，PCI卡分別連接計(jì)算機(jī)和氣動(dòng)單元，氣動(dòng)單元的輸出端連接分選機(jī)構(gòu)。方法是采集模板圖像；使鋼球沿傳送料道移動(dòng)；左側(cè)相機(jī)和右側(cè)相機(jī)分別采集3次鋼球圖像并與模板圖像進(jìn)行對(duì)比；根據(jù)對(duì)比結(jié)果通過(guò)PCI卡控制電磁閥控制分選機(jī)構(gòu)使被測(cè)鋼球進(jìn)入對(duì)應(yīng)的收集箱內(nèi)。本發(fā)明檢測(cè)過(guò)程完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、缺陷檢出準(zhǔn)確高效。
文檔編號(hào)G01N21/892GK102735693SQ201210135079
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者李云利, 栗琳, 王仲, 裴芳瑩 申請(qǐng)人:天津大學(xué)