專利名稱：機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針毛刺的自動(dòng)檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在注射器鋼針生產(chǎn)現(xiàn)場，利用機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針是否存在毛刺進(jìn)行自動(dòng)檢測的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的注射器鋼針裝配車間現(xiàn)場，需要對(duì)鋼針是否存在毛刺進(jìn)行在線檢測?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)鋼針毛刺的在線檢測依靠人工使用專用放大鏡進(jìn)行檢測，在鋼針生產(chǎn)機(jī)旁設(shè)約80人進(jìn)行鋼針毛刺的檢測和處理，根據(jù)檢測結(jié)果將產(chǎn)品分為合格品(如凸出毛刺橫向長度< 0. 05mm，或凹缺毛刺橫向長度< 0. 05mm，及沒有其他毛刺)和不合格品(如凸出毛刺橫向長度> 0. 05mm，或凹缺毛刺橫向長度> 0. 05mm，或有以上兩種以外的其他毛刺)。不合格品直接作為廢品剔除。人工檢測存在的缺點(diǎn)主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場通風(fēng)差，工人檢測工作環(huán)境惡劣，無法直接使用目測(需用專用手持式放大鏡)，勞動(dòng)強(qiáng)度大；正常人眼在不間斷觀測運(yùn)動(dòng)物體 30min左右，即會(huì)眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時(shí)間不間斷工作，無法保證產(chǎn)品出廠合格率；鋼針毛刺檢測是帶很高數(shù)量精度的檢測，人眼無法準(zhǔn)確判斷，誤差大，出錯(cuò)機(jī)會(huì)很多， 無法保證檢測質(zhì)量；專業(yè)人員檢測鋼針的速度最高為0. 5個(gè)/s，對(duì)生產(chǎn)速率有極大限制。發(fā)明的內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)注射器鋼針毛刺的在線檢測依靠人工進(jìn)行檢測，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞，勞動(dòng)強(qiáng)度大，無法保證產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量，監(jiān)測速度低等問題，本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針毛刺的自動(dòng)檢測方法，其大大降低工人的檢測勞動(dòng)強(qiáng)度，檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產(chǎn)品的合格率。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針毛刺的自動(dòng)檢測方法，包括以下步驟
(1)將鋼針固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具一側(cè)；根據(jù)待檢測鋼針的尺寸大小及鋼針朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機(jī)的拍攝角度、放大倍數(shù)、拍攝距離、光圈大小、曝光時(shí)間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)將毛刺橫向長度設(shè)為檢測參量，并根據(jù)用戶要求設(shè)置所述檢測參量的檢測精度以及合格范圍；
(3)計(jì)算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號(hào)，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行鋼針毛刺的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測；
(4)計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取鋼針毛刺的圖像；若經(jīng)過圖像算法處理發(fā)現(xiàn)不存在毛刺圖像，則認(rèn)為該鋼針不存在毛刺，屬于合格品，從合格品分揀口揀出；
(5)計(jì)算機(jī)對(duì)所述鋼針毛刺的尺寸進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于鋼針凸出毛刺，計(jì)算所述凸出毛刺與鋼針邊緣連接點(diǎn)、以及凸出毛刺外側(cè)距離鋼針垂直中心最遠(yuǎn)點(diǎn)兩者之間的距離，該距離值也是所述凸出毛刺的橫向長度值；對(duì)于鋼針凹缺毛刺，計(jì)算所述凹缺毛刺與鋼針邊緣連接點(diǎn)、以及凹缺毛刺內(nèi)側(cè)距離鋼針垂直中心最近點(diǎn)兩者之間的距離，該距離值也是所述凹缺毛刺的橫向長度值；
(6)通過計(jì)算出的毛刺尺寸判斷該產(chǎn)品是屬于合格品、還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號(hào)將廢品從指定的出料口進(jìn)行剔除。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為對(duì)所述第(6)步，具體按下述步驟進(jìn)行毛刺的判斷和分檢
(7)判斷毛刺是否為凸出毛刺或凹缺毛刺，若為凸出毛刺則轉(zhuǎn)向第(8)步，若為凹缺毛刺則轉(zhuǎn)向第(9)步；若為其他未知的瑕疵則轉(zhuǎn)向第(11)步；
(8)判斷凸出毛刺圖像的橫向長度是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第 (10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉(zhuǎn)向第(11)步；
(9)判斷凹缺毛刺圖像的橫向長度是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第 (10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉(zhuǎn)向第(11)步；
(10)作為合格品進(jìn)行分揀；
(11)直接作為廢品剔除。以及，其進(jìn)一步的技術(shù)方案為對(duì)所述第(6)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時(shí)，計(jì)算機(jī)將通過人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動(dòng)報(bào)警裝置。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明采用機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)鋼針毛刺進(jìn)行自動(dòng)在線檢測，取代人工檢測，用戶可自動(dòng)進(jìn)行檢測精度的調(diào)節(jié)。具有對(duì)產(chǎn)品檢測合格品、廢品這兩類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、 查詢功能。并通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報(bào)警提示，大大降低工人的檢測勞動(dòng)強(qiáng)度。人工檢測速度一般為0. 5個(gè)/s，而機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測速度可達(dá)3、個(gè)/s，機(jī)器視覺系統(tǒng)的產(chǎn)品檢測速度是人工的6、倍，極大提高了生產(chǎn)效率。人工檢測由于環(huán)境和生理的原因，無法M小時(shí)不間斷進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，而采用機(jī)器視覺系統(tǒng)檢測則使其成為可能。設(shè)備的生產(chǎn)時(shí)間可最大限度地延長，提高了設(shè)備的利用率。人為檢測由于通風(fēng)差、視覺易疲勞，很難連續(xù)跟蹤產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)值化檢測靠人工很難保證，非正常次品率一般在8 10%左右，造成了生產(chǎn)資源和生產(chǎn)成本的極大浪費(fèi)；機(jī)器視覺系統(tǒng)的檢測尺寸精度最高為0. Olmm,精度可每0. Olmm為一個(gè)梯度進(jìn)行調(diào)整，設(shè)置為 0. 01,0. 02,0. 03,0. 04,0. 05mm等幾個(gè)精度等級(jí)，從而大大提高產(chǎn)品合格率以及檢測質(zhì)量。


圖1是正常的鋼針圖像。圖2是有凸出毛刺的鋼針圖像。圖3是有凹缺毛刺的鋼針圖像。圖4是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說明。圖1、圖2、圖3是從鋼針側(cè)面拍攝并經(jīng)過處理后的實(shí)際圖像。在圖1、圖2、圖3所示的拍攝圖像中，為了更好的區(qū)分圖形，圖中毛刺部分采用一般毛刺的形狀表示毛刺類別；四周空白部分為鋼針圖像經(jīng)過去噪軟件處理后的透明空間， 所示線條為鋼針處理后的輪廓圖像。實(shí)施例1，對(duì)有凸出毛刺產(chǎn)品的檢測
如圖2所示的凸出毛刺圖像，其中右上部的突出部分為凸出毛刺的視覺圖形。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機(jī)固定在鋼針的側(cè)方，相機(jī)距鋼針側(cè)面的距離約為20mm，使用施耐得50倍放大變焦變倍鏡頭，焦距調(diào)至16mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時(shí)間調(diào)為0. 41ms。凸出毛刺檢測精度設(shè)置為0. 01mm，設(shè)定合格品正常凸出毛刺橫向長度最大為 0. 05mm。采用專用白色光纖點(diǎn)光源，從相機(jī)的異側(cè)方進(jìn)行照射(背光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)鋼針凸出毛刺的明顯特征。本項(xiàng)目的光纖光源使用CCS公司的機(jī)器視覺專用光源(也可使用其他公司的光纖光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計(jì)算機(jī)的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具(針排)與皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行注射器鋼針輸送，保證鋼針按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進(jìn)入檢測裝置。計(jì)算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號(hào)，啟動(dòng)所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的鋼針的圖像，并將獲取的凸出毛刺圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)對(duì)所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合鋼針凸出毛刺的真實(shí)情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計(jì)算機(jī)對(duì)鋼針凸出毛刺的橫向長度進(jìn)行計(jì)算。該長度是所述凸出毛刺與鋼針邊緣連接點(diǎn)與凸出毛刺外側(cè)距離鋼針垂直中心最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離(取最大值)，該距離值也是所述凸出毛刺的橫向長度值。如檢測出的橫向長度值為0. 04mm，則該產(chǎn)品為合格品；如檢測出的橫向長度值為 0. 06mm，則該產(chǎn)品為不合格品。計(jì)算機(jī)通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報(bào)警提示，對(duì)合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計(jì)入庫。實(shí)施例2，對(duì)有凹缺毛刺產(chǎn)品的檢測
如圖3所示的凹缺毛刺(開口汽泡瑕疵)圖像，其中其中右上缺口部分為凹缺毛刺形成的視覺圖形。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機(jī)固定在鋼針的側(cè)方，相機(jī)距鋼針側(cè)面的距離約為20mm，使用施耐得50倍放大變焦變倍鏡頭，焦距調(diào)至16mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時(shí)間調(diào)為0. 41ms。凹缺毛刺檢測精度設(shè)置為0. 01mm，設(shè)定合格品正常凹缺毛刺橫向長度最大為 0. 05mm。采用專用白色光纖點(diǎn)光源，從相機(jī)的異側(cè)方進(jìn)行照射(背光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩(wěn)定地取得視覺圖像，體現(xiàn)鋼針凹缺毛刺的明顯特征。本項(xiàng)目的光纖光源使用CCS公司的機(jī)器視覺專用光源(也可使用其他公司的光纖光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計(jì)算機(jī)的屏幕。采用生產(chǎn)線上的工裝條夾具(針排)與皮帶傳輸系統(tǒng)進(jìn)行注射器鋼針輸送，保證鋼針按一定的方向和速度，穩(wěn)定地進(jìn)入檢測裝置。計(jì)算機(jī)根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號(hào)，啟動(dòng)所述工業(yè)相機(jī)拍攝在線運(yùn)行的鋼針的圖像，并將獲取的凹缺毛刺
5圖像，貯存于計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)對(duì)所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進(jìn)行圖像處理，使圖像更清晰，更符合鋼針凹缺毛刺的真實(shí)情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)算法。計(jì)算機(jī)對(duì)鋼針凹缺毛刺的橫向長度進(jìn)行計(jì)算。該長度是所述凹缺毛刺與鋼針邊緣連接點(diǎn)與凹缺毛刺內(nèi)側(cè)距離鋼針垂直中心最近點(diǎn)的距離(取最大值)，該距離值也是所述凹缺毛刺的橫向長度值。如檢測出的橫向長度值為0. 04mm，則該產(chǎn)品為合格品；如檢測出的橫向長度值為 0. 06mm，則該產(chǎn)品為不合格品。計(jì)算機(jī)通過友好人機(jī)界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報(bào)警提示，對(duì)合格品進(jìn)行記錄、分類、統(tǒng)計(jì)入庫。在上述兩個(gè)實(shí)施例中，若經(jīng)過圖像算法處理發(fā)現(xiàn)還有其他未知的瑕疵圖像出現(xiàn)， 則認(rèn)為該鋼針為不合格品，將該鋼針作為廢品進(jìn)行剔除。以上所有實(shí)施例中使用的圖像采集設(shè)備(相機(jī)、照射光源、電源、圖像采集卡等)及存貯設(shè)備(硬盤、光盤、軟盤等)、圖像處理設(shè)備(圖像處理器的硬件及軟件)、圖像顯示設(shè)備 (硬件及軟件)、報(bào)警裝置以及上述各部分的控制系統(tǒng)(硬件及軟件)皆采用已有技術(shù)設(shè)計(jì)制作或直接采用相關(guān)市售產(chǎn)品。以上所述的本發(fā)明的工藝步驟示于圖4。最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫猓绢I(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化，均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針毛刺的自動(dòng)檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)將鋼針固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運(yùn)行，將拍攝相機(jī)固定在在線運(yùn)行的工裝條夾具一側(cè)；根據(jù)待檢測鋼針的尺寸大小及鋼針朝向，選擇鏡頭的焦距，調(diào)整拍攝相機(jī)的拍攝角度、放大倍數(shù)、拍攝距離、光圈大小、曝光時(shí)間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)將毛刺橫向長度設(shè)為檢測參量，并根據(jù)用戶要求設(shè)置所述檢測參量的檢測精度以及合格范圍；(3)計(jì)算機(jī)取得相機(jī)與生產(chǎn)進(jìn)程同步的觸發(fā)與控制信號(hào)，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行鋼針毛刺的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測；(4)計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取鋼針毛刺的圖像；若經(jīng)過圖像算法處理發(fā)現(xiàn)不存在毛刺圖像，則認(rèn)為該鋼針不存在毛刺，屬于合格品，從合格品分揀口揀出；(5)計(jì)算機(jī)對(duì)所述鋼針毛刺的尺寸進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于鋼針凸出毛刺，計(jì)算所述凸出毛刺與鋼針邊緣連接點(diǎn)、以及凸出毛刺外側(cè)距離鋼針垂直中心最遠(yuǎn)點(diǎn)兩者之間的距離，該距離值也是所述凸出毛刺的橫向長度值；對(duì)于鋼針凹缺毛刺，計(jì)算所述凹缺毛刺與鋼針邊緣連接點(diǎn)、以及凹缺毛刺內(nèi)側(cè)距離鋼針垂直中心最近點(diǎn)兩者之間的距離，該距離值也是所述凹缺毛刺的橫向長度值；(6)通過計(jì)算出的毛刺尺寸判斷該產(chǎn)品是屬于合格品、還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號(hào)將廢品從指定的出料口進(jìn)行剔除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針毛刺的自動(dòng)檢測方法，其特征在于對(duì)所述第(6)步，具體按下述步驟進(jìn)行毛刺的判斷和分檢(7)判斷毛刺是否為凸出毛刺或凹缺毛刺，若為凸出毛刺則轉(zhuǎn)向第(8)步，若為凹缺毛刺則轉(zhuǎn)向第(9)步；若為其他未知的瑕疵則轉(zhuǎn)向第(11)步；(8)判斷凸出毛刺圖像的橫向長度是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第 (10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉(zhuǎn)向第(11)步；(9)判斷凹缺毛刺圖像的橫向長度是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第 (10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉(zhuǎn)向第(11)步；(10)作為合格品進(jìn)行分揀；(11)直接作為廢品剔除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針毛刺的自動(dòng)檢測方法，其特征在于對(duì)所述第(6)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時(shí)，計(jì)算機(jī)將通過人機(jī)界面進(jìn)行圖像提示，并啟動(dòng)報(bào)目衣且。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)器視覺系統(tǒng)對(duì)注射器鋼針毛刺的自動(dòng)檢測方法，將鋼針針尖部分的凸出毛刺和凹缺毛刺的橫向長度設(shè)為檢測參量，根據(jù)用戶要求設(shè)置不同檢測參量的檢測精度以及合格范圍，由外部觸發(fā)與控制信號(hào)啟動(dòng)所述相機(jī)實(shí)時(shí)拍攝在線運(yùn)行鋼針的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計(jì)算機(jī)供檢測，計(jì)算機(jī)通過圖像算法處理，提取鋼針出現(xiàn)毛刺的圖像，并對(duì)所述的兩種毛刺尺寸進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算出的毛刺尺寸判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號(hào)將廢品從指定出料口進(jìn)行剔除。本發(fā)明對(duì)注射器鋼針毛刺的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號(hào)B07C5/342GK102303018SQ201110109620
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者董仲偉 申請(qǐng)人:無錫眾望四維科技有限公司