在线橡胶栓外形质量检查机（专利撰写示例）.doc

说 明 书 摘 要本发明公开了一种基于圆柱状橡胶栓外形质量检测的视觉处理系统，包括：上料装置，传送装置，图像采集装置，图像处理和结果判定装置，产品分类装置和控制单元。其特征在于采用了相同的两根由三段不同螺距的螺杆紧配合组装在芯轴上构成的平行导轨作为送料装置，可以使橡胶栓在向前运动的同时绕自身转动；通过光电开关检测橡胶栓到达检测位置，自动延时控制摄像机进行多次图像拍摄，实现在线自动获取橡胶栓柱面360度的外形图像，增强外形质量检测的可靠性，本发明装置也适合于其它各种圆柱状类产品的外形质量检测。权 利 要 求 书1. 一种橡胶栓外形质量检测的视觉处理系统，其特征在于包括上料装置，传送装置，图像采集装置，图像处理和结果判定装置，产品分类装置和控制单元。2. 如权利1所述的一种橡胶栓外形质量检测的视觉处理系统，其特征在于，所述传送装置包括：调速电机(29)，两根相同的由三段不同螺距的螺杆(9,11,14)紧配合组装在芯轴(16,17)上构成的平行导轨(18,19)，同步带轮(24,25,28)和同步带(27)，左右支撑架(4,26)以及拨杆(13)；两根相同导轨(18,19)平行安装在左右支撑架(4,26)上，导轨(18,19)的间距根据所检测的橡胶栓圆柱直径调整；导轨(18,19)一端装有同步带轮(24,25)，调速电机(29)安装在右支撑架上(26)，通过同步带(27)和同步带轮(24,25,28)连接两导轨(18,19)和调速电机(29)，导轨的转动速度由控制单元(31)中的电机调速器调节；当被检测橡胶栓落入两导轨螺杆之间时，将会随着导轨的转动一边向前移动，同时在橡胶栓柱面表面摩擦力作用下一边绕自身旋转。3. 如权利2所述的两根相同的平行导轨(18,19)，其特征在于，所述的导轨(18,19)是由二组三段不同螺距的中空螺杆(9,11,14)紧配合组装在芯轴(16,17)上，两导轨(18,19)上的螺杆螺纹方向相同，靠近同步带轮的螺距较大为送料段(14)，中间螺距最小的是调整段(11)，另一段螺距居于中间是检测段(9)，在相同回转速度下螺距大则橡胶栓向前的推进速度大，送料段(14)使橡胶栓快速向前运送，进入调整段(11)后速度减慢，重叠在一起的橡胶栓被拨杆(13)挡住落入回收框(30)回收，从调整段(11)进入检测段(9)时橡胶栓速度由慢到快，保证在检测段上橡胶栓具有一定的间隔距离，从而实现橡胶栓依次以稳定的速度和一定间隔通过检测单元。4. 如权利1所述的一种橡胶栓外形质量检测的视觉处理系统，其特征在于，所述图像采集装置包括：光电开关(10),超高速摄像机(8),环形光源(7);光电开关(10)安装在检测段(9)正上方，超高速摄像机(8)安装在光电开关(10)后面，环形光源(7)套在超高速摄像机(8)上，光电开关(10)检测到待测橡胶栓后，控制单元控制超高速摄像机(8)自动延时准确多次拍摄视野内的橡胶栓图像，在线获取橡胶栓柱面360度的外形图像。说 明 书在线橡胶栓外形质量检查机技术领域本发明涉及到一种可以对橡胶栓类的圆柱状产品进行在线外形质量检查的装置。背景技术橡胶栓是在工业领域被广泛应用的产品，橡胶栓的主要用途是密封，例如目前汽车上的许多电器用电线端子需要用橡胶栓进行防水密封。橡胶栓产品的外形特点是一般呈圆柱体形，由于橡胶栓广泛使用在密封场合，橡胶栓的外形质量要求较高，一般要求圆柱度高，外形轮廓没有缺陷，表面没有毛刺等，而橡胶栓的生产主要由注塑挤压完成，造成橡胶栓外形缺陷等质量问题较多，因此橡胶栓的外形质量检查是橡胶栓生产之后非常重要的环节。 传统的橡胶栓外形质量检查完全由人工完成，但橡胶栓本身体积小，人工检查本身就存在很大的难度。人工检查方式效率低、准确性差。一方面，人工检查的方法需要大量的劳动力，速度慢，同时也受到个人视力，情绪，光线等的影响导致准确性差；另一方面由于需要对橡胶栓的外形全部信息进行质量检查，人工检查正反两个外形表面也很难检查到橡胶栓的全部外形信息，导致漏检情况的出现。于是人们期待一种代替人工的对橡胶栓外形质量进行自动检查的机器。采用计算机视觉技术来代替人工方法来对橡胶栓进行质量检测具有不言而喻的方便性。当前利用机器视觉来进行工业产品的外形质量检测已经得到快速发展。目前针对工业产品的外形检测存在的最大问题是，由于机器视觉检测是基于平面图像的检测，致使普通的检测机构无法对产品的所有方向上的外形信息进行检测，比如一般检测没有拍摄到产品背面信息导致漏检的情况发生。曾有人提出 依靠多部摄像机来对产品的全部方向上的外形信息进行检查 ，所采用的主要方案是：安置多部摄像机，摄像机之间间隔一定的角度摆放，对多部摄像机所拍摄的图像合成，藉此实现对物体外形信息全面采样，多个摄像机的安装带来的不仅仅是成本的增加还有检测设备体积的增大， 同时也使传送机构设计受到许多限制而变得结构比较复杂甚至很困难。发明内容针对橡胶栓手工检查效率低、准确性差，一般机器视觉检测难到位，成本高，结构复杂的问题，本发明提供一种适合于橡胶栓类圆柱状产品的外形质量检测的视觉处理系统，通过导轨的设计以及摄像机拍摄图像数量和拍摄间隔的设定，来实现对橡胶栓完整外形图像的采集、识别，并把识别后的合格及不合格产品进行分类。本发明的技术方案是：本发明包括上料装置，传送装置，图像采集装置，图像处理和结果判定装置，产品分类装置和控制单元。所述的传送装置：包括调速电机，同步带，同步带轮，导轨，拨杆和回收框。两根相同平行导轨装在左右支撑架上，导轨间距根据橡胶栓的直径调整，导轨一端装有同步带轮，调速电机装在右支撑架上，通过同步带和同步带轮连接导轨和调速电机，通过控制单元控制调速电机可以改变导轨的转动速度；导轨由紧配合组装在芯轴上三段螺距不同的螺杆组成，螺杆间的表面最小距离小于橡胶栓的柱面直径，芯轴的表面最小距离大于橡胶栓的柱面直径，橡胶栓落入导轨螺杆之间时可以停在两螺杆之间的螺旋外形表面上，随着导轨的转动一边向前移动，同时在橡胶栓柱面摩擦力的作用下一边绕自身旋转，这种方法可以获取橡胶栓360度上的外形图像，检测时通过设定的拍摄间隔拍摄数张（一般可取3张）图像就可以获取橡胶栓的全部外形信息；三段螺距不等的螺杆分别是，靠近同步带轮一端螺距最大为送料段，中间一段螺距最小为调整段，后面一段螺距居于中间为检测段，拨杆安装在调整段正上方，送料段螺距最大，使橡胶栓快速向前运送，进入调整段时橡胶栓向前速度由快变慢，重叠在一起的多余橡胶栓被拨杆挡住落入回收框回收，进入检测段橡胶栓速度由慢变快，保证在检测段上橡胶栓具有一定的间隔距离，从而实现橡胶栓依次以稳定的速度和一定间隔通过检测单元。所述的上料装置：包括料斗，槽型结构，振动器，两个光电开关。料斗安装在导轨带轮端斜上方，槽型结构一端连接于料斗下料口，另一端在导轨送料段上方并靠近导轨，光电开关安装在导轨送料段正上方，光电开关安装在料斗下料口，振动器安装在槽型结构侧面上；系统检查两个光电开关信号，如果料斗里有橡胶栓，光电开关被挡住有信号，而导轨上没有橡胶栓光电开关无信号，这时控制单元开启振动器，使橡胶栓通过槽型结构从料斗向导轨方向运动。 所述的图像采集装置：包括光电开关,超高速摄像机,环形光源;光电开关安装在检测段正上方，超高速摄像机安装在光电开关后面，环形光源套在超高速摄像机上，光电开关检测到信号后，超高速摄像机自动延时，准确拍摄设定数量的橡胶栓图像，自动延时的时间根据电机的转速和橡胶栓向前运动的速度进行调整，可以通过事先进行试验获得较好的延时时间。所述的图像处理和结果判定装置：包括带显示屏的图像处理单元。该处理单元通过电缆和超高速摄像机通信，并将输出信号通过电缆传送到控制单元。用户可以自定义图像处理过程和结果判定准则。所述的产品分类装置：包括气阀，吸管，不合格品框，合格品框和计数器。吸管口在导轨检测段上方靠近导轨，位于摄像机后面，气阀安装于吸管上，吸管另一端连接合格品框，计数器安装在合格品框上，不合格品框安装在导轨下面，不合格品框的矩形入口位于检测段后面没有螺杆结构的一段导轨的下面；当检测完毕后根据检测结果，如果是合格品，开动气阀使合格品通过导管吸入合格品框，同时对合格品数量计数，对于不合格品直接到达检测段后面，由于后面的导轨没有螺杆结构，芯轴的表面最小距离大于橡胶栓的柱面直径，因此不合格橡胶栓直接通过不合格品框的矩形入口落入不合格品框。所述的控制单元协调整个检测系统的工作。 本发明的有益效果是：1.可以获得橡胶栓360度上的外形图像数据，实现橡胶栓类圆柱状产品外形的在线全面检测，有效避免了漏检的问题。2.通过自设定的处理流程和检测准则，可以快速地对橡胶栓的外形质量进行准确检测并且自动完成分类存储。 3. 系统结构简单，工作稳定，分类准确，可以大大提高橡胶栓类的圆柱状产品的生产效率和检测效率。附图说明图1是本发明的总体结构图。图2是本发明导轨空间的主视图。图3是本发明导轨空间的俯视图。图中：1是合格品框，2是计数器，3是不合格品框，4是左支撑架，5是气阀，6是吸管，7是环形电源，8是超高速摄像机，9是导轨检测段，10是光电开关，11是导轨调整段，12是图像处理和结果判定单元，13是拨杆，14是导轨送料段， 15是光电开关，16.17是芯轴，18.19是导轨，20是振动器，21是槽型结构，22是料斗，23是光电开关，24.25.28是同步带轮，26是右支撑架，27是同步带，29是调速电机，30是回收框，31是系统控制单元。图1图2图3具体实施方式下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。一种橡胶栓质量检测的视觉处理系统，包括上料装置，传送装置，图像采集装置，处理和结果判定装置，产品分类装置和控制单元。其中：1.上料装置包括包括料斗22，槽型结构21，振动器20，光电开关23和光电开关15；光电开关23装在料斗22下料口，槽型结构21一端跟下料口连接，另一端固定在导轨送料段14上方，靠近导轨，振动器20安装在槽型结构21侧面，光电开关15安装在导轨送料段14正上方；当料斗22里面有橡胶栓时光电开关23有信号，当送料段14没有检测到有橡胶栓通过即光电开关15没有信号时，控制器会控制振动器20振动，振动器20带动槽型结构21振动，料斗22中的橡胶栓就会沿着料斗口进入槽型结构21，然后沿着槽型结构21慢慢掉落到转动的导轨上，进入导轨的送料段14。2.传送装置包括调速电机30，同步带轮24.25.28，同步带27，导轨18.19，拨杆13和回收框30；两根相同且一端装有有同步带轮24.25的平行导轨18.19装在左右支撑架4.26上，导轨的距离根据橡胶栓的直径进行设定，调速电机30装在右支撑架26上，通过同步带27和同步带轮24.25.28连接导轨18.19与调速电机30，通过控制单元控制调速电机可以改变导轨的转动速度；导轨18.19是由三段螺距不等的中空螺杆9.11.14紧配合组装在芯轴16.17上构成的，两芯轴螺杆间的表面最小距离小于橡胶栓的柱面直径，芯轴的表面最小距离大于橡胶栓的柱面直径，橡胶栓落入导轨时可以停在两导轨之间的螺杆表面上，随着导轨的转动一边向前移动，同时在橡胶栓和导轨表面摩擦力的作用下一边绕自身旋转，可以保证摄像机获取橡胶栓360度上的外形图像，实际检测时通过设定的拍摄间隔拍摄2-3张图像就可以获取橡胶栓的全部外形图像信息；导轨18.19上有螺距不等的三段螺杆9.11.14，靠近同步带轮一端螺距最大为送料段14，中间一段螺距最小为调整段11，后面一段螺距居于中间为检测段9，拨杆13安装在调整段11正上方，送料段14使橡胶栓快速向前运送，进入调整段11时橡胶栓向前速度减慢，重叠多余的橡胶栓被拨杆13挡住落入回收框30，从调整段11进入检测段9橡胶栓向前速度变快，使得橡胶栓距离分开，依次稳定地通过检测段9；系统工作时，上料装置送过来的橡胶栓落入导轨的送料段快速向前移动，进入导轨的调整段时，向前速度减慢，同时拨杆可以使橡胶栓分开依次进入调整段，从调整段出来的橡胶栓依次以稳定的速度和一定间隔通过检测段。3.图像采集装置包括光电开关10,超高速摄像机8,环形光源7;光电开关10安装在检测段9正上方，超高速摄像机8安装在光电开关10后面，环形光源7套在超高速摄像机8上，环形光源7有多个环形排列的LED灯组成，可以保证图像拍摄时的照明效果；光电开关10检测有橡胶栓进入检测位置时，超高速摄像机8自动延时，准确拍摄设定数量的橡胶栓图像，自动延时的时间根据电机的转速和橡胶栓向前运动的速度进行调整，可以通过事先进行试验获得较好的延时时间；同一橡胶栓图像的多次拍摄和橡胶栓自身旋转的作用可以对橡胶栓360度的外形图像进行摄取，获取橡胶栓的全部外形信息。 4.图像处理和结果判定装置是一个带显示屏的图像处理单元12，他安装在摄像机8边上，用户可以自行设定图像摄取的数量和时间差，图像处理的过程，一张图像的不同测量窗口的设定，模板图像的获取，产品是否合格的匹配程度标准的设定。在进行检测之前需要先设定好该次检测的模板图像，也就是标准图像，图像处理的过程，测量窗口的设定，匹配阈值，一次图像摄取的数量和时间差。系统工作时，当光电开关10检测到有橡胶栓通过检测位置时，摄像机8进行自动延时，拍摄设定数量的图像，然后根据设定的图像处理过程进行处理，对于处理后的图像将每一个测量窗口跟标准图像对比计算出匹配度，如果所有匹配度都大于等于设定匹配阈值则判定该橡胶栓合格，否则为不合格，将测量结果输出在显示屏上，同时输出合格或不合格信号到控制单元31。5.产品分类单元包括气阀5，吸管6，合格品框1，不合格品框3和计数器2。吸管5口在导轨检测段9上方靠近导轨，位于摄像机8后面，气阀5是一个可以产生负压的吸气阀，安装于吸管6上，吸管6另一端连接合格品框1，计数器2安装在合格品框1上，不合格品框3安装在导轨18.19下面，不合格品框3的矩形入口位于检测段9后面没有螺杆结构的一段导轨的下面；当检测完毕后根据检测结果，如果是合格品，开启气阀5使合格品通过导管6吸入合格品框1，同时对合格品数