本發(fā)明專利涉及產(chǎn)品檢測(cè)方法，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的視覺檢測(cè)方法，屬于產(chǎn)品檢測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，消費(fèi)者對(duì)汽車安全和能源消耗的要求較高，這對(duì)汽車企業(yè)的技術(shù)提出了新的要求。發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟，為汽車的行走提供動(dòng)力。正時(shí)齒輪室蓋板的膠線質(zhì)量直接影響著飛輪殼的裝配及發(fā)動(dòng)機(jī)的油封性能，需檢測(cè)的膠線外觀如附圖3中沿齒輪室外邊緣的黑線，工藝上要求膠寬為2-4mm，膠線的偏移小于2mm，不能存在斷膠情況。

正時(shí)齒輪室的安裝是發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中的重要一環(huán)，由涂膠機(jī)器人進(jìn)行齒輪室蓋板的涂膠，可能會(huì)存在斷膠、膠寬不合格、膠線偏移的情況。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是靠人工利用肉眼或測(cè)量器材檢測(cè)，其自動(dòng)化程度和可靠性不高，易造成檢測(cè)出錯(cuò)的情況。

人類依靠自己的眼睛來(lái)獲取外部環(huán)境的信息，進(jìn)而做出各種判斷和動(dòng)作。機(jī)器視覺技術(shù)也就是圖像處理技術(shù)，主要是利用工業(yè)相機(jī)來(lái)模擬人的眼睛的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實(shí)際的檢測(cè)、測(cè)量和控制。

本發(fā)明專利即是把機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用到發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室的生產(chǎn)過(guò)程中，利用視覺檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)膠線的檢測(cè)，可以大大減少操作人員的工作量，提高自動(dòng)化水平。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為提高發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線檢測(cè)的準(zhǔn)確率和速率、降低人工檢測(cè)成本，本發(fā)明專利提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的視覺檢測(cè)方法。

本發(fā)明專利所采用的技術(shù)方案是：

(1)沿著膠線軌跡進(jìn)行分段檢測(cè)，pi(xi,yi)和pi+1(xi+1,yi+1)代表離線保存的標(biāo)準(zhǔn)膠線軌跡的中線上第i段兩個(gè)間隔6mm的點(diǎn)的坐標(biāo)，由式(1)計(jì)算得到該標(biāo)準(zhǔn)段膠線的角度α：

由標(biāo)準(zhǔn)膠線段的位置確定實(shí)際膠線第i次測(cè)量的搜索區(qū)域，由式(2)計(jì)算得到：

式中：mi(xi，yi)為第i次測(cè)量的搜索區(qū)域中心點(diǎn)的坐標(biāo)，ri代表第i次測(cè)量的搜索區(qū)域的旋轉(zhuǎn)角度。在搜索區(qū)內(nèi)用斑點(diǎn)分析函數(shù)blob函數(shù)對(duì)實(shí)際膠線進(jìn)行圖像處理分析，得到第i段實(shí)際膠線的面積ai和第i段實(shí)際膠線的中心點(diǎn)坐標(biāo)ni(xi',yi')；由于實(shí)際膠線與標(biāo)準(zhǔn)膠線平行，pi與pi+1的歐式距離即為第i段實(shí)際膠線的長(zhǎng)度

(2)第i段實(shí)際膠線的膠寬wi＝ai/li，如實(shí)際膠寬wi為2mm≤wi≤4mm，則第i段實(shí)際膠寬合格。

(3)mi(xi，yi)為第i段標(biāo)準(zhǔn)膠線的中心點(diǎn)坐標(biāo)，ni(xi',yi')為第i段實(shí)際膠線的中心點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算mi與ni的歐式距離di即為第i段實(shí)際膠線的偏移量，如偏移量di小于2mm，則實(shí)際膠線偏移合格。

(4)調(diào)用斑點(diǎn)分析函數(shù)blob函數(shù)對(duì)第i段實(shí)際膠線進(jìn)行連通性計(jì)算，判斷實(shí)際膠線斷膠情況，如斑點(diǎn)數(shù)量為1，則不存在膠線斷開的情況。

發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的視覺檢測(cè)系統(tǒng)包括圖像采集單元、運(yùn)動(dòng)控制單元以及實(shí)時(shí)監(jiān)控單元。

圖像采集單元由4個(gè)basleraca2500-14gm黑白工業(yè)相機(jī)、4個(gè)tamron-m118fm16百萬(wàn)像素定焦鏡頭、4個(gè)opt-lig495高亮條形光源、背光燈箱和圖像采集卡組成，背光燈箱的高度*寬度*厚度為750*750*250mm；4個(gè)黑白工業(yè)相機(jī)安裝在背光燈箱內(nèi)壁，背光燈箱內(nèi)壁與正時(shí)齒輪室蓋板檢測(cè)面的距離保持在900mm±5mm范圍內(nèi)；4個(gè)百萬(wàn)像素定焦鏡頭分別安裝在4個(gè)黑白工業(yè)相機(jī)上，4個(gè)高亮條形光源分別安裝在背光燈箱內(nèi)壁四周；圖像采集卡安裝在實(shí)時(shí)監(jiān)控單元中工控機(jī)的pci插槽內(nèi)，圖像采集卡與工業(yè)相機(jī)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)線相連接，實(shí)現(xiàn)圖像的采集與傳輸功能。

運(yùn)動(dòng)控制單元由plc、傳送帶、托盤、接近傳感器及rfid模塊組成，接近傳感器和rfid模塊安裝在傳送帶下方，接近傳感器與plc的數(shù)字量輸入端相連，rfid模塊通過(guò)profibus總線與plc相連；發(fā)動(dòng)機(jī)缸體放在托盤上，托盤放在傳送帶上。

實(shí)時(shí)監(jiān)控單元由工控機(jī)和顯示器組成，工控機(jī)與plc通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)線相連接，工控機(jī)的pci插槽內(nèi)的圖像采集卡通過(guò)工業(yè)網(wǎng)線與工業(yè)相機(jī)連接，負(fù)責(zé)工控機(jī)與plc和工業(yè)相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；此外，顯示器提供了人機(jī)監(jiān)控界面，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前檢測(cè)情況，記錄并保存檢測(cè)數(shù)據(jù)及圖像。

發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的檢測(cè)區(qū)域500*500mm，考慮到檢測(cè)精度和成本，單個(gè)相機(jī)無(wú)法完成檢測(cè)，分為4個(gè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)正時(shí)齒輪室蓋板膠線的分布特點(diǎn)，檢測(cè)分a區(qū)、b區(qū)、c區(qū)、d區(qū)4個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)高度*寬度為290*216mm，相機(jī)1、相機(jī)2、相機(jī)3、相機(jī)4分別采集a區(qū)、b區(qū)、c區(qū)、d區(qū)的圖像，相機(jī)1、相機(jī)2、相機(jī)3、相機(jī)4與檢測(cè)的齒輪室蓋板的工作距離為750mm，工業(yè)相機(jī)分辨率為2592*1944，檢測(cè)精度可達(dá)0.11mm。

相機(jī)1、2、3、4的中心點(diǎn)分別與檢測(cè)區(qū)域的a區(qū)、b區(qū)、c區(qū)、d區(qū)的中心點(diǎn)重合；相機(jī)1中心點(diǎn)與燈箱上邊框、右邊框的距離分別為250mm、175mm；相機(jī)2中心點(diǎn)與燈箱下邊框、右邊框的距離分別為250mm、225mm；相機(jī)3中心點(diǎn)與燈箱下邊框、左邊框的距離分別為250mm、175mm；相機(jī)4中心點(diǎn)與燈箱上邊框、左邊框的距離分別為250mm、175mm。

背光燈箱內(nèi)，條形光源1中心線與燈箱左邊框的距離為80mm，條形光源3中心線與燈箱右邊框的距離為80mm，條形光源2中心線與燈箱下邊框的距離為95mm，條形光源4中心線與燈箱上邊框的距離為95mm。

本發(fā)明專利的有益效果：(1)能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)檢測(cè)。(2)由于發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室檢測(cè)區(qū)域較大，單個(gè)相機(jī)無(wú)法完成檢測(cè)，分為4個(gè)區(qū)域來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，保證檢測(cè)的精確性和穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是膠線的分段檢測(cè)原理圖。

圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的檢測(cè)工作流程圖。

圖3是齒輪室蓋板膠線的區(qū)域分布圖。

圖3中待檢測(cè)的膠線分別在a、b、c、d四個(gè)分區(qū)中。

圖4是發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的視覺檢測(cè)裝置的硬件連接結(jié)構(gòu)圖。

附圖4中編號(hào)1、2、3、4是工業(yè)相機(jī)，編號(hào)5是rfid模塊，編號(hào)6是接近傳感器，編號(hào)7是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，編號(hào)8是托盤，編號(hào)9是傳送帶，編號(hào)10是背光燈箱，編號(hào)11、12、13、14是高亮條形光源，編號(hào)15、16是工業(yè)網(wǎng)線，編號(hào)17是工控機(jī)，編號(hào)18是顯示器，編號(hào)19是plc。

附圖5是背光燈箱內(nèi)壁的正視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)齒輪室膠線的視覺檢測(cè)方法的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明。

經(jīng)過(guò)上一條生產(chǎn)線生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，需要經(jīng)過(guò)本工位的檢測(cè)，檢測(cè)合格以后進(jìn)入下一條生產(chǎn)線進(jìn)行飛輪殼的裝配。檢測(cè)裝置上電啟動(dòng)后，由plc(19)控制傳送帶(9)運(yùn)行，裝載發(fā)動(dòng)機(jī)缸體(7)的托盤(8)開始傳送，到達(dá)接近傳感器(6)時(shí)，傳送帶(9)停止，托盤(8)停止傳送，rfid模塊(5)讀取產(chǎn)品的流水號(hào)，plc(19)向工控機(jī)(17)發(fā)出開始檢測(cè)信號(hào)，工控機(jī)(17)控制工業(yè)相機(jī)(1)、工業(yè)相機(jī)(2)、工業(yè)相機(jī)(3)、工業(yè)相機(jī)(4)采集齒輪室蓋板膠線的圖像，并通過(guò)圖像采集卡將圖像傳送給工控機(jī)(17)進(jìn)行圖像的檢測(cè)處理，由工控機(jī)(17)給出是否合格信號(hào)，等待下一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的檢測(cè)，保證整個(gè)系統(tǒng)和整條生產(chǎn)線的不間斷運(yùn)行。

blob函數(shù)為斑點(diǎn)分析函數(shù)，首先確定搜索區(qū)域，然后對(duì)實(shí)際膠線進(jìn)行分析，通過(guò)該函數(shù)可以得到該段膠線的面積、中心點(diǎn)坐標(biāo)以及斑點(diǎn)數(shù)量。膠線軌跡指齒輪室蓋板上膠線的所有點(diǎn)構(gòu)成的軌跡，齒輪室蓋板膠線的檢測(cè)由以下4個(gè)步驟完成：

(1)如附圖1所示，沿著膠線軌跡進(jìn)行分段檢測(cè)，pi(xi,yi)和pi+1(xi+1,yi+1)代表離線保存的標(biāo)準(zhǔn)膠線軌跡的中線上第i段兩個(gè)間隔6mm的點(diǎn)的坐標(biāo)，由式(1)計(jì)算得到該標(biāo)準(zhǔn)段膠線的角度α：

由標(biāo)準(zhǔn)膠線段的位置確定實(shí)際膠線第i次測(cè)量的搜索區(qū)域，由式(2)計(jì)算得到：

式中：mi(xi，yi)為第i次測(cè)量的搜索區(qū)域中心點(diǎn)的坐標(biāo)，ri代表第i次測(cè)量的搜索區(qū)域的旋轉(zhuǎn)角度。在搜索區(qū)內(nèi)用斑點(diǎn)分析函數(shù)blob函數(shù)對(duì)實(shí)際膠線進(jìn)行圖像處理分析，得到第i段實(shí)際膠線的面積ai和第i段實(shí)際膠線的中心點(diǎn)坐標(biāo)ni(xi',yi')；由于實(shí)際膠線與標(biāo)準(zhǔn)膠線平行，pi與pi+1的歐式距離即為第i段實(shí)際膠線的長(zhǎng)度

(2)第i段實(shí)際膠線的膠寬wi＝ai/li，如實(shí)際膠寬wi為2mm≤wi≤4mm，則第i段實(shí)際膠寬合格。

(3)mi(xi，yi)為第i段標(biāo)準(zhǔn)膠線的中心點(diǎn)坐標(biāo)，ni(xi',yi')為第i段實(shí)際膠線的中心點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算mi與ni的歐式距離di即為第i段實(shí)際膠線的偏移量，如偏移量di小于2mm，則實(shí)際膠線偏移合格。

(4)調(diào)用斑點(diǎn)分析函數(shù)blob函數(shù)對(duì)第i段實(shí)際膠線進(jìn)行連通性計(jì)算，判斷實(shí)際膠線斷膠情況，如斑點(diǎn)數(shù)量為1，則不存在膠線斷開的情況。

如附圖3所示，膠寬為2-4mm，不存在超過(guò)2mm的斷膠，且膠線的偏移小于2mm，則為合格品，檢測(cè)時(shí)間小于5s。

整個(gè)視覺檢測(cè)過(guò)程實(shí)時(shí)顯示于工控機(jī)(17)的顯示器(18)上，工控機(jī)同時(shí)將檢測(cè)數(shù)據(jù)及圖像進(jìn)行保存，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)溯源。

以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何的簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。