專利名稱：一種基于機器視覺的鋼球分揀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于測量技術(shù)、自動控制領(lǐng)域，涉及一種自動化制造中對產(chǎn)品表面缺陷與尺寸參數(shù)進行在線檢測的裝置，具體的說，是指一種基于機器視覺，在線獲取鋼球表面特征與尺寸參數(shù)，同時根據(jù)檢測反饋信息發(fā)出控制命令，按照質(zhì)量控制目標(biāo)實現(xiàn)鋼球分揀的裝置。
技術(shù)背景在產(chǎn)品質(zhì)量檢測中，對被測物體的表面缺陷，大多采用人工目視檢驗法，由于受到人為因素的影響很大，其準確性和穩(wěn)定性均難以保證，而且對于微小物體(如小鋼球)的檢測人工肉眼基本上難以勝任；對被測物體的幾何參數(shù)(如鋼球直徑)，傳統(tǒng)的測量方法是利用卡尺或千分尺在被測工件上進行多次測量后取平均值，但這種測量方法測試速度慢，對大批量工件只能抽檢無法實現(xiàn)全檢。所以，不管是對被測物體的表面缺陷，還是對被測物體的幾何參數(shù)，人工檢測方法自動化程度低，不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求。基于機器視覺的產(chǎn)品表面缺陷與尺寸檢測方法以其非接觸性、實時性、靈活性和精確性等特點可以有效地解決這些問題。另外，這種方法不但可以獲取被測物體的表面特征與尺寸參數(shù)，還可以根據(jù)檢測結(jié)果及時給出反饋信息，由此做出控制決策，控制后續(xù)執(zhí)行機構(gòu)的操作，從而實現(xiàn)整個過程的自動化運行，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。專利號為ZL200310109912. 4和ZL200810243613. 2的中國實用新型專利分別公開了一種鋼球表面缺陷的檢測方法與裝置。這兩個專利公開的運動機構(gòu)均包括一個做旋轉(zhuǎn)運動的進給轉(zhuǎn)盤、一個同時做旋轉(zhuǎn)與擺動運動的展開轉(zhuǎn)盤，以實現(xiàn)待檢鋼球表面充分展現(xiàn)在攝像機視野中。這種運動機構(gòu)總體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由于擺動運動的存在，會增加設(shè)備的不均衡振動，降低檢測結(jié)果的準確度。

實用新型內(nèi)容本實用新型主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，通過在線獲取鋼球表面特征，按照質(zhì)量控制目標(biāo)實現(xiàn)鋼球分揀，其結(jié)構(gòu)簡單，避免了檢測過程中的擺動運動的存在，使得檢測結(jié)果更加的準確。一種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，包括上料機構(gòu)、上料通道、檢測槽、進給盤、檢測腔、檢測光源、攝像機、托盤、展開盤、出球機構(gòu)和出球口 ；上料機構(gòu)通過上料通道與安裝在檢測槽內(nèi)的進給盤連接，進給盤的圓周設(shè)有若干檢測腔，檢測腔側(cè)邊設(shè)有為待檢鋼球提供照明的檢測光源，檢測腔的上方設(shè)有攝像機；所述進給盤下方設(shè)有托盤和展開盤，進給盤與展開盤上下平行設(shè)置，托盤和展開盤的相鄰端面緊密貼合，托盤和展開盤的上表面齊平；進給盤通過進給轉(zhuǎn)軸與進給電機連接，展開盤通過展開轉(zhuǎn)軸與展開電機連接；托盤上設(shè)有出球口，出球口與出球機構(gòu)連通。所述托盤通過下方的托盤支撐固定在檢測槽底部。所述出球機構(gòu)從檢測槽底部穿過。[0009]所述進給盤通過進給轉(zhuǎn)軸與進給電機實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，展開盤通過展開轉(zhuǎn)軸與展開電機實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，進給盤和展開盤旋轉(zhuǎn)過程中，帶動鋼球轉(zhuǎn)動展開整個球面。所述進給盤的圓周設(shè)有的若干檢測腔的圓心之間的距離為2 d/3，其中d為待檢鋼球直徑。本實用新型的有益技術(shù)效果為本實用新型在鋼球表面缺陷檢測方面，克服了現(xiàn)有技術(shù)中運動機構(gòu)總體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，采用進給盤與展開盤的協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)待檢鋼球表面的充分展開，不需要展開盤的擺動，使得檢測裝置的運行更加平穩(wěn)、可靠。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I的俯視圖。
具體實施方式
如圖1、2，一種基于機器視覺的鋼球分揀裝置包括上料機構(gòu)10、上料通道11、進給盤2、檢測腔12、檢測光源14、攝像機13、托盤5、托盤支撐6、展開盤9、出球機構(gòu)4和出球ロ3。上料機構(gòu)10通過上料通道11與安裝在檢測槽I內(nèi)的進給盤2連接，按照設(shè)定的上球頻率把待檢鋼球輸送到進給盤2上。進給盤2為乳白色透光材料制成，其圓周上均勻分布若干數(shù)量檢測腔12。所述的檢測腔12為貫通進給盤2上下表面的圓形通孔，其加工精度要滿足對鋼球外徑的測量要求。若干檢測腔12的圓心之間的距離為2 π d/3，其中d為待檢鋼球直徑。進給盤2下方設(shè)有托盤5和展開盤9，所述的進給盤2與展開盤9，兩者均為圓形盤，上下平行設(shè)置，在空間位置上為正交布置。托盤5和展開盤9的上表面齊平，并與進給盤2的下表面貼合。托盤5和展開盤9的相鄰端面形狀與展開盤9的圓形盤形狀相適配，接觸縫隙盡可能小，既保證展開盤9的自由旋轉(zhuǎn)，又不便待檢鋼球卡住。托盤5通過下方的托盤支撐6固定在檢測槽I底部，托盤5上設(shè)有出球ロ 3，出球ロ 3與出球機構(gòu)4連通，出球ロ 3的大小要保證設(shè)計的各種目標(biāo)規(guī)格鋼球均能自由落入出球機構(gòu)4中。進給盤2通過進給轉(zhuǎn)軸7與進給電機連接實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，展開盤9通過展開轉(zhuǎn)軸8與展開電機連接實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。如圖2所示，進給盤2逆時針旋轉(zhuǎn)，待檢鋼球受到ー個y方向的作用力；展開盤9逆時針旋轉(zhuǎn)，待檢鋼球受到ー個X方向的作用力。進給盤2與展開盤9在空間位置上為正交布置，因此對待檢鋼球的作用力相互垂直，本實用新型通過對進給盤2與展開盤9的旋轉(zhuǎn)位置的控制，實現(xiàn)待檢鋼球表面充分展現(xiàn)在攝像機視野中。待檢鋼球在y方向作用力下，當(dāng)處于待檢位置I、待檢位置2和待檢位置3時，表征了 y方向上的3個展開面，由于檢測腔12的圓心之間的距離為2 π d/3 (其中d為待檢鋼球直徑)，3個展開面構(gòu)成了 y方向上的完整的鋼球展開面；同時，待檢鋼球在X方向作用力下，當(dāng)處于待檢位置I、待檢位置2和待檢位置3時，可以有若干個X方向上的展開面，也可以得到X方向上的完整的鋼球展開面。待檢位置I、待檢位置2和待檢位置3上方設(shè)置的攝像機13拍攝包括待檢位置I、待檢位置2和待檢位置3上的圖像，利用相應(yīng)的圖像處理算法判定待檢鋼球是否存在缺陷，算法中設(shè)有記憶單元，記住前一檢測時刻在待檢位置I和后一檢測時刻在待檢位置2為同一個鋼球。進給盤2、托盤5、托盤支撐6、展開盤9及待檢鋼球均浸沒在檢測槽I內(nèi)檢測液中，檢測液為無色透明液體，為煤油或防銹水，檢測液的液面高度要高于進給盤2的上表面。本實用新型所用上料機構(gòu)10、上料通道11、進給盤2、托盤5、展開盤9均用有機材料制成，以防止在檢測過程中對待檢鋼球表面的損傷。實際應(yīng)用中，不限于只包含一組檢測光源14和攝像機13，可以設(shè)置多組檢測光源14和攝像機13，同時進行多組鋼球的質(zhì)量檢測，以提高檢測速度。在進給盤不斷的旋轉(zhuǎn)過程中，鋼球分別經(jīng)過托盤上的出球口，通過出球口落入出球機構(gòu)，將檢測出表面有缺陷或者尺寸不符合要求的鋼球都判定為不合格鋼球，根據(jù)檢測 反饋信息發(fā)出控制命令，不合格鋼球落入出球口后，出球機構(gòu)打開通向廢料倉的門，使不合格鋼球出去送入廢料倉；合格鋼球落入出球口后，出球機構(gòu)打開通向成品倉的門，使合格鋼球出去送入成品倉。
權(quán)利要求1.一種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，包括上料機構(gòu)(10)、上料通道(11)、檢測槽(I)、進給盤(2)、檢測腔(12)、檢測光源(14)、攝像機(13)、托盤(5)、展開盤(9)、出球機構(gòu)(4)和出球ロ(3 );上料機構(gòu)(10 )通過上料通道(11)與安裝在檢測槽(I)內(nèi)的進給盤(2 )連接，進給盤(2)的圓周設(shè)有若干檢測腔(12)，檢測腔(12)側(cè)邊設(shè)有為待檢鋼球提供照明的檢測光源(14)，檢測腔(12)的上方設(shè)有攝像機(13);其特征在于，所述進給盤(2)下方設(shè)有托盤(5)和展開盤(9)，進給盤(2)與展開盤(9)上下平行設(shè)置，托盤(5)和展開盤(9)的相鄰端面緊密貼合，托盤(5)和展開盤(9)的上表面齊平；進給盤(2)通過進給轉(zhuǎn)軸(7)與進給電機連接，展開盤(9)通過展開轉(zhuǎn)軸(8)與展開電機連接；托盤(5)上設(shè)有出球ロ(3)，出球ロ(3)與出球機構(gòu)(4)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，其特征在于，所述托盤(5)通過下方的托盤支撐(6)固定在檢測槽(I)底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，其特征在于，所述出球機構(gòu)(4)從檢測槽(I)底部穿過。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，其特征在于，所述進給盤(2 )通過進給轉(zhuǎn)軸(7 )與進給電機實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，展開盤(9 )通過展開轉(zhuǎn)軸(8 )與展開電機實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，進給盤(2)和展開盤(9)旋轉(zhuǎn)過程中，帶動鋼球轉(zhuǎn)動展開整個球面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，其特征在干，所述進給盤(2)的圓周設(shè)有的若干檢測腔(12)的圓心之間的距離為2 Jid/3，其中d為待檢鋼球直徑。
專利摘要本實用新型提供了一種基于機器視覺的鋼球分揀裝置，通過在線獲取鋼球表面特征，按照質(zhì)量控制目標(biāo)實現(xiàn)鋼球分揀，采用進給盤與展開盤的協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)待檢鋼球表面的充分展開，不需要展開盤的擺動，使得檢測裝置的運行更加平穩(wěn)、可靠；其結(jié)構(gòu)簡單，避免了檢測過程中的擺動運動的存在，使得檢測結(jié)果更加的準確。
文檔編號G01B11/10GK202638768SQ20122024212
公開日2013年1月2日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月23日
發(fā)明者毛維杰 申請人:浙江大學(xué), 寧波明科模架有限公司