專利名稱：一種在線橡膠栓外形質量檢查機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及產品質量檢測裝置，尤其是涉及一種在線橡膠栓外形質量 檢查機。
背景技術：
橡膠栓是在工業(yè)領域被廣泛應用的產品，橡膠栓的主要用途是密封，例如 目前汽車上的許多電器用電線端子需要用橡膠栓進行防水密封。橡膠栓產品的 外形特點是一般呈圓柱體形，由于橡膠栓廣泛使用在密封場合，橡膠栓的外形 質量要求較高， 一般要求圓柱度高，外形輪廓沒有缺陷，表面沒有毛刺等，而 橡膠栓的生產主要由注塑擠壓完成，造成橡膠栓外形缺陷等質量問題較多，因 此橡膠栓的外形質量檢查是橡膠栓生產之后非常重要的環(huán)節(jié)。
傳統(tǒng)的橡膠栓外形質量檢查完全由人工完成，但橡膠栓本身體積小，人工 檢査本身就存在很大的難度。人工檢査方式效率低、準確性差。 一方面，人工 檢查的方法需要大量的勞動力，速度慢，同時也受到個人視力，情緒，光線等
的影響導致準確性差；另一方面由于需要對橡膠栓的外形全部信息進行質量檢 查，人工檢查正反兩個外形表面也很難檢查到橡膠栓的全部外形信息，導致漏 檢情況的出現。于是人們期待一種代替人工的對橡膠栓外形質量進行自動檢查 的機器。
采用計算機視覺技術來代替人工方法來對橡膠栓進行質量檢測具有不言而 喻的方便性。當前利用機器視覺來進行工業(yè)產品的外形質量檢測已經得到快速 發(fā)展。目前針對工業(yè)產品的外形檢測存在的最大問題是，由于機器視覺檢測是 基于平面圖像的檢測，致使普通的檢測機構無法對產品的所有方向上的外形信 息進行檢測，比如一般檢測沒有拍攝到產品背面信息導致漏檢的情況發(fā)生。曾 有人提出依靠多部攝像機來對產品的全部方向上的外形信息進行檢查，所采用 的主要方案是安置多部攝像機，攝像機之間間隔一定的角度擺放，對多部攝
像機所拍攝的圖像合成，藉此實現對物體外形信息全面采樣，多個攝像機的安 裝帶來的不僅僅是成本的增加還有檢測設備體積的增大，同時也使傳送機構設 計受到許多限制而變得結構比較復雜甚至很困難。 發(fā)明內容
針對橡膠栓手工檢查效率低、準確性差， 一般機器視覺檢測難到位，成本高，結構復雜的問題，本實用新型的目的在于提供適合于橡膠栓類圓柱狀產品 的外形質量檢測的一種在線橡膠栓外形質量檢査機，通過導軌的設計以及攝像 機拍攝圖像數量和拍攝間隔的設定，來實現對橡膠栓完整外形圖像的采集、識 別，并把識別后的合格及不合格產品進行分類。 本實用新型采用的技術方案是
包括上料裝置，傳送裝置，圖像采集裝置，圖像處理和結果判定裝置，產 品分類裝置和控制單元；其特征在于
1) 傳送裝置包括調速電機，兩根相同結構的由三段不同螺距的螺桿構成 緊配合組裝在芯軸上形成的平行導軌，三個同步帶輪和同步帶，左右支撐架和 撥桿；三段不同螺距的螺桿從左至右依次形成導軌檢測段、導軌調整段和導軌 送料段，兩根導軌水平安裝在左右支撐架上，導軌送料段左上方裝有撥桿，兩 根導軌的間距根據所檢測的橡膠栓圓柱直徑設計，露出在右支撐架外的兩根導 軌的一端分別裝有第一、第二同步帶輪，調速電機安裝在右支撐架上，調速電 機軸上的第三同步帶輪經同步帶和兩根導軌的一端的第一、第二同步帶輪連接， 兩根導軌的轉動速度由系統(tǒng)控制單元中的電機調速器調節(jié)；
2) 圖像采集裝置包括第三光電開關、超高速攝像機、環(huán)形光源；第三光 電開關安裝在靠近左支撐架的導軌檢測段進料口正上方，超高速攝像機安裝在 第三光電開關左上方，環(huán)形光源套在超高速攝像機上，第三光電開關檢測到待 測橡膠栓后，控制單元控制超高速攝像機自動延時準確多次拍攝視野內的橡膠 栓圖像，在線獲取橡膠栓柱面360度的外形圖像。
所述的兩根導軌上的螺桿螺紋方向相同，靠近同步帶輪一端的螺距較大為 導軌送料段，中間螺距最小的是導軌調整段，另一段螺距居于中間是導軌檢測 段；導軌送料段和導軌檢測段下方接有回收框，導軌檢測段端部下方接有不合 格品框，導軌檢測段端部上方接有裝氣閥的吸管，吸管下方接有合格品框。
本實用新型具有的有益效果是
1. 可以獲得橡膠栓360度上的外形圖像數據，實現橡膠栓類圓柱狀產品外形
的在線全面檢測，有效避免了漏檢的問題。
2. 通過自設定的處理流程和檢測準則，可以快速地對橡膠栓的外形質量進行 準確檢測并且自動完成分類存儲。
3. 系統(tǒng)結構簡單，工作穩(wěn)定，分類準確，可以大大提高橡膠栓類的圓柱狀 產品的生產效率和檢測效率。

圖1是本實用新型的總體結構原理示意圖。
圖2是本實用新型的導軌主視圖。 圖3是本實用新型的導軌俯視圖。
圖中l(wèi).合格品框，2.計數器，3.不合格品框，4.左支撐架，5.氣閥，6.吸管， 7.環(huán)形電源，8.超高速攝像機，9.導軌檢測段，IO.光電開關，ll.導軌調整段，12. 圖像處理和結果判定單元，13.撥桿，14.導軌送料段，15.光電開關，16、 17.芯 軸，18、 19.導軌,20.振動器，21.槽型結構，22.料斗，23.光電開關，24、 25、 28.同步帶輪，26.右支撐架，27.同步帶，29.調速電機，30.回收框，31.系統(tǒng)控制 單元。
具體實施方式
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明。
如圖1、圖2、圖3所示， 一種在線橡膠栓外形質量檢查機，包括上料裝置， 傳送裝置，圖像采集裝置，處理和結果判定裝置，產品分類裝置和控制單元。 其中-
1. 上料裝置包括料斗22，槽型結構21，振動器20，第一光電開關23和 第二光電開關15;第一光電開關23裝在料斗22下料口，槽型結構21—端跟下 料口連接，另一端固定在導軌送料段14上方，靠近導軌，振動器20安裝在槽 型結構21側面，第二光電開關15安裝在導軌送料段14正上方；當料斗22里 面有橡膠栓時第一光電開關23有信號，當送料段14沒有檢測到有橡膠栓通過 即第二光電開關15沒有信號時，系統(tǒng)控制單元(PLC)31會控制振動器20振動， 振動器20帶動槽型結構21振動，料斗22中的橡膠栓就會沿著料斗口進入槽型 結構21，然后沿著槽型結構21慢慢掉落到轉動的導軌18、 19上，進入導軌送 料段14。
2. 傳送裝置包括調速電機29，同步帶輪24、 25、 28，同步帶27，導軌18、 19，撥桿13和回收框30;兩根相同且一端分別裝有同步帶輪24、 25的平行導 軌18、 19裝在左右支撐架4、 26上，導軌的距離根據橡膠栓的直徑進行設定， 調速電機30裝在右支撐架26上，通過同步帶27和同步帶輪24、 25、 28連接 導軌18、 19與調速電機30，通過系統(tǒng)控制單元31控制調速電機29可以改變導 軌18、 19的轉動速度；導軌18、 19是由三段螺距不等的中空螺桿緊配合組裝 在芯軸16、 17上構成的，兩芯軸螺桿間的表面最小距離小于橡膠栓的柱面直徑， 芯軸的表面最小距離大于橡膠栓的柱面直徑，橡膠栓落入導軌時可以停在兩導 軌之間的螺桿表面上，隨著導軌的轉動一邊向前移動，同時在橡膠栓和導軌表面摩擦力的作用下一邊繞自身旋轉，可以保證攝像機獲取橡膠栓360度上的外 形圖像，實際檢測時通過設定的拍攝間隔拍攝2-3張圖像就可以獲取橡膠栓的全 部外形圖像信息；導軌18、 19上有螺距不等的三段螺桿，靠近同步帶輪24、 25 一端螺距最大為導軌送料段14，中間一段螺距最小為導軌調整段ll，后面一段 螺距居于中間為導軌檢測段9，撥桿13安裝在導軌調整段11正上方，導軌送料 段14使橡膠栓快速向前運送，進入導軌調整段11時橡膠栓向前速度減慢，重 疊多余的橡膠栓被撥桿13擋住落入回收框30,從導軌調整段11進入導軌檢測 段9橡膠栓向前速度變快，使得橡膠栓距離分開，依次穩(wěn)定地通過導軌檢測段9; 系統(tǒng)工作時，上料裝置送過來的橡膠栓落入導軌送料段14快速向前移動，進入 導軌調整段ll時，向前速度減慢，同時撥桿可以使橡膠栓分開依次進入導軌調 整段11，從導軌調整段11出來的橡膠栓依次以穩(wěn)定的速度和一定間隔通過導軌 檢測段9。
3. 圖像采集裝置包括第三光電開關IO、超高速攝像機8、環(huán)形光源7;第 三光電開關10安裝在導軌檢測段9正上方，超高速攝像機8安裝在第三光電開 關10左上方，環(huán)形光源7套在超高速攝像機8上，環(huán)形光源7有多個環(huán)形排列 的LED燈組成，可以保證圖像拍攝時的照明效果；第三光電開關10檢測到有 橡膠栓進入檢測位置時，超高速攝像機8自動延時，準確拍攝設定數量的橡膠 栓圖像，自動延時的時間根據電機的轉速和橡膠栓向前運動的速度進行調整， 可以通過事先進行試驗獲得較好的延時時間；同一橡膠栓圖像的多次拍攝和橡 膠栓自身旋轉的作用可以對橡膠栓360度的外形圖像進行攝取，獲取橡膠栓的 全部外形信息。
4. 圖像處理和結果判定裝置是一個帶顯示屏的圖像處理和結果判定單元 12，安裝在超高速攝像機8右邊，用戶可以自行設定圖像攝取的數量和時間差， 圖像處理的過程，圖像的不同測量窗口參數，模板圖像的獲取參數，產品合格 的匹配程度標準。在進行檢測之前需要先設定好該次檢測的模板圖像，也就是 標準圖像，圖像處理的過程，測量窗口的設定，匹配閾值， 一次圖像攝取的數 量和時間差。系統(tǒng)工作時，當第三光電開關IO檢測到有橡膠栓通過檢測位置時， 超高速攝像機8進行自動延時，拍攝設定數量的圖像，然后根據設定的圖像處 理過程進行處理，將每一個測量窗口處理后的圖像跟標準圖像對比計算出匹配 度，如果所有匹配度都大于等于設定匹配閾值則判定該橡膠栓合格，否則為不 合格，將測量結果輸出在顯示屏上，同時輸出合格或不合格信號到系統(tǒng)控制單 元31。5. 產品分類單元包括氣閥5，吸管6，合格品框l，不合格品框3和計數 器2。吸管5 口在導軌檢測段9上方靠近導軌，位于超高速攝像機8左邊，氣閥 5是一個可以產生負壓的吸氣閥，安裝于吸管6上，吸管6另一端連接合格品框 1，計數器2安裝在合格品框1上，不合格品框3安裝在導軌18、 19下面，不 合格品框3的矩形入口位于導軌檢測段9后面沒有螺桿結構的一段導軌的下面; 當檢測完畢后根據檢測結果，如果是合格品，開啟氣閥5使合格品通過導管6 吸入合格品框l，同時通過計數器2對合格品數量計數，對于不合格品直接到達 導軌檢測段9后面，由于后面的導軌沒有螺桿結構，橡膠栓直接通過不合格品 框的矩形入口落入不合品框3。
6. 系統(tǒng)控制單元31協調整個檢測過程的動作。包括開關電源，控制調速 電機29，檢測3個光電開關10、 15、 23信號，控制振動器20，氣閥5和超高 速攝像機8的觸發(fā)，控制計數器2，接受圖像處理和判定單元12輸出的檢測結 果信號。
整個系統(tǒng)的檢測流程是
1. 開啟系統(tǒng)，選擇已設定的檢測方案，將待檢測橡膠栓放入料斗。
2. 第一光電開關檢測到了信號，第二光電開關沒有信號，啟動振動器振動槽 型結構，橡膠栓從料斗口進入槽型結構，沿著槽型結構向導軌方向移動。
3. 橡膠栓落入兩導軌螺桿表面之間，隨著導軌的轉動，橡膠栓向前移動，同 時繞自身轉動，期間橡膠栓通過導軌調整段，速度減慢并使多余橡膠栓落入回 收框。橡膠栓進入導軌檢測段時，通過檢測位置時第三光電開關檢測到信號， 超高速攝像機通過自動延時拍攝橡膠栓的外形圖像，通過拍攝次數的設定和橡 膠栓自身旋轉特性獲取不同角度上的橡膠栓外形圖像。
4. 圖像處理和結果判定單元將獲取的圖像按照設定的處理過程進行處理，并 對比注冊的標準模板，計算匹配率，如果匹配率達到設定的合格品標準，則判 斷該橡膠栓合格，否則不合格，將結果顯示在顯示屏上，并把合格或不合格信 號輸入到系統(tǒng)控制單元。
5. 橡膠栓繼續(xù)向前移動，根據判定結果，如果是合格品，系統(tǒng)控制單元自動 延時啟動氣閥，使合格品通過吸管吸到合格品框，并通過計數器進行合格品計 數；對于不合格品，當移動到導軌末端沒有螺桿結構處時，由于螺桿間表面最 小距離大于橡膠栓的直徑，橡膠栓直接落入不合格品框，實現產品的分類。
權利要求1. 一種在線橡膠栓外形質量檢查機，包括上料裝置，傳送裝置，圖像采集裝置，圖像處理和結果判定裝置，產品分類裝置和控制單元；其特征在于1)傳送裝置包括調速電機(29)，兩根相同結構的由三段不同螺距的螺桿構成緊配合組裝在芯軸(16、17)上形成的平行導軌(18、19)，三個同步帶輪(24、25、28)和同步帶(27)，左右支撐架(4、26)和撥桿(13)；三段不同螺距的螺桿從左至右依次形成導軌檢測段(9)、導軌調整段(11)和導軌送料段(14)，兩根導軌(18、19)水平安裝在左右支撐架(4、26)上，導軌送料段(14)左上方裝有撥桿(13)，兩根導軌(18、19)的間距根據所檢測的橡膠栓圓柱直徑設計，露出在右支撐架(26)外的兩根導軌(18、19)的一端分別裝有第一、第二同步帶輪(24、25)，調速電機(29)安裝在右支撐架上(26)，調速電機(29)軸上的第三同步帶輪(28)經同步帶(27)和兩根導軌(18、19)的一端的第一、第二同步帶輪(24、25)連接，兩根導軌(18、19)的轉動速度由系統(tǒng)控制單元(31)中的電機調速器調節(jié)；2)圖像采集裝置包括第三光電開關(10)、超高速攝像機(8)、環(huán)形光源(7)；第三光電開關(10)安裝在靠近左支撐架(4)的導軌檢測段(9)進料口正上方，超高速攝像機(8)安裝在第三光電開關(10)左上方，環(huán)形光源(7)套在超高速攝像機(8)上，第三光電開關(10)檢測到待測橡膠栓后，控制單元控制超高速攝像機(8)自動延時準確多次拍攝視野內的橡膠栓圖像，在線獲取橡膠栓柱面360度的外形圖像。
2. 根據權利要求l所述的一種在線橡膠栓外形質量檢查機，其特征在于 其特征在于所述的兩根導軌(18、 19)上的螺桿螺紋方向相同，靠近同步帶輪 一端的螺距較大為導軌送料段(14)，中間螺距最小的是導軌調整段(ll)，另一 段螺距居于中間是導軌檢測段(9);導軌送料段(14)和導軌檢測段(9)下方接有 回收框(30)，導軌檢測段(9)端部下方接有不合格品框(30)，導軌檢測段(9)端 部上方接有裝氣閥(5)的吸管(6)，吸管下方接有合格品框(1)。
專利摘要本實用新型公開了一種在線橡膠栓外形質量檢查機。包括上料裝置，傳送裝置，圖像采集裝置，圖像處理和結果判定裝置，產品分類裝置和控制單元。采用了相同的兩根由三段不同螺距的螺桿緊配合組裝在芯軸上構成的平行導軌作為送料裝置，可以使橡膠栓在向前運動的同時繞自身轉動；通過光電開關檢測橡膠栓到達檢測位置，自動延時控制攝像機進行多次圖像拍攝，實現在線自動獲取橡膠栓柱面360度的外形圖像，增強外形質量檢測的可靠性。本實用新型也適合于其它各種圓柱狀類產品的外形質量檢測；通過自設定的處理流程和檢測準則，對橡膠栓的外形質量進行準確檢測并且自動完成分類存儲；系統(tǒng)結構簡單，工作穩(wěn)定，分類準確，提高橡膠栓類的圓柱狀產品的檢測效率。
文檔編號G01B11/24GK201255634SQ20082016336
公開日2009年6月10日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權日2008年8月26日
發(fā)明者豪 周, 楊德亮, 陳波揚, 魏燕定 申請人:浙江大學