專利名稱：機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針倒針的自動檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用機器視覺系統(tǒng)進行在線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及在注射器鋼針裝配現(xiàn)場，利用機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針是否存在倒針進行自動檢測的方法。
背景技術(shù)：
在流水作業(yè)的注射器鋼針裝配車間現(xiàn)場，需要對鋼針是否倒針(即反裝，針尖插入針座)進行在線檢測?，F(xiàn)有技術(shù)中，對鋼針倒針的在線檢測依靠人工進行，在鋼針生產(chǎn)機旁設(shè)約80人進行鋼針倒針的檢測和處理，根據(jù)檢測結(jié)果將產(chǎn)品分為合格品(如不存在倒針)和不合格品(如存在倒針)。不合格品直接作為廢品剔除。人工檢測存在的缺點主要有生產(chǎn)車間現(xiàn)場通風(fēng)差，工人檢測工作環(huán)境惡劣，勞動強度大；正常人眼在不間斷觀測運動物體30min左右，即會眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，無法保證產(chǎn)品出廠合格率；鋼針倒針檢測是帶很高精度的檢測，人眼無法準(zhǔn)確判斷，誤差大，出錯機會很多，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/s，對生產(chǎn)速率有極大限制。發(fā)明的內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)對注射器鋼針倒針的在線檢測依靠人工進行檢測，工人容易產(chǎn)生視覺疲勞，勞動強度大，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)明提供一種機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針倒針的自動檢測方法，其大大降低工人的檢測勞動強度，檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產(chǎn)品的合格率。由于針尖和底部形狀不同，則反裝后針尖部位的形狀會發(fā)生變化，這就是本發(fā)明的檢測依據(jù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針倒針的自動檢測方法，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行，將拍攝相機固定在在線運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)整拍攝相機的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)將鋼針頂部高度設(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)計算機取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行鋼針的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；
(4)計算機通過圖像算法處理，提取鋼針頂部的圖像；
(5)計算機對所述鋼針頂部的高度進行計算；該高度是鋼針頂部最高點距離鋼針針體圓柱最上端水平線之間的距離，該距離值即是所述鋼針頂部的高度值；
(6)通過計算出的鋼針頂部的高度判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定的出料口進行剔除。其進一步的技術(shù)方案為對所述第(6)步，具體按下述步驟進行倒針的判斷和分檢
(7)判斷鋼針頂部的高度是否在合格范圍>0.5mm，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第(8)步，若小于合格范圍< 0. 5mm則轉(zhuǎn)向第(9)步；
(8)作為合格品進行分揀；
(9)直接作為廢品剔除。以及，其進一步的技術(shù)方案為對所述第(6)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
本發(fā)明采用機器視覺系統(tǒng)對鋼針倒針進行自動在線檢測，取代人工檢測，用戶可自動進行檢測精度的調(diào)節(jié)。具有對產(chǎn)品檢測合格品、廢品這兩類產(chǎn)品的記錄、分類、統(tǒng)計、存儲、 查詢功能。并通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，大大降低工人的檢測勞動強度。人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機器視覺系統(tǒng)檢測速度可達3、個/s，機器視覺系統(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小時不間斷進行產(chǎn)品質(zhì)量檢測，而采用機器視覺系統(tǒng)檢測則使其成為可能。設(shè)備的生產(chǎn)時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；機器視覺系統(tǒng)的檢測尺寸精度最高為0. Olmm,精度可每0. Olmm為一個梯度進行調(diào)整，設(shè)置為 0. 01,0. 02,0. 03,0. 04,0. 05mm等幾個精度等級，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是存在倒針的鋼針圖像。圖3是本發(fā)明的工藝步驟圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。圖1、圖2是從鋼針側(cè)面拍攝并經(jīng)過處理后的實際圖像。在圖2所示的拍攝圖像中，為了更好的區(qū)分圖形，將鋼針頂部的不平整進行了夸張放大；在圖1、圖2中，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。實施例1，對合格產(chǎn)品的檢測
如圖1所示的鋼針頂部圖像，其中頂部凸出部分為鋼針針尖的視覺圖形。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機固定在鋼針的側(cè)方，相機距鋼針側(cè)面的距離約為20mm，使用施耐得焦變鏡頭，焦距調(diào)至16mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0. 41ms。 檢測精度設(shè)置為0. 05mm,設(shè)定合格品鋼針頂部高度至少為0. 5mm。采用專用白色LED面光源，從相機的異側(cè)方進行照射(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)鋼針頂部的明顯特征。本項目的LED面光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED面光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。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)定地進入檢測裝置。計算機根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機拍攝在線運行的鋼針的圖像，并將獲取的鋼針頂部圖像，貯存于計算機中。計算機對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行圖像處理，使圖像更清晰，更符合鋼針頂部的真實情況。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。計算機對鋼針頂部的高度進行計算。該高度是鋼針頂部最高點距離鋼針針體圓柱最上端水平線之間的距離(圖1中高度h)，該距離值即是所述鋼針頂部的高度值。如檢測出的高度值為0. 65mm,則該產(chǎn)品為合格品。計算機對該類合格品進行記錄、 分類、統(tǒng)計入庫。實施例2，對存在倒針產(chǎn)品的檢測
如圖2所示的鋼針頂部圖像，其中頂部凸出部分實際上為鋼針底部的視覺圖形。將Basler ACA640-100GM型工業(yè)相機固定在鋼針的側(cè)方，相機距鋼針側(cè)面的距離約為20mm，使用施耐得變焦鏡頭，焦距調(diào)至16mm，光圈調(diào)到最大值，曝光時間調(diào)為0. 41ms。 檢測精度設(shè)置為0. Imm,設(shè)定合格品正常鋼針頂部高度至少為0. 5mm。采用專用白色LED面光源，從相機的異側(cè)方進行照射(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)鋼針頂部的明顯特征。本項目的LED面光源使用 CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的LED面光源)，以便能比較穩(wěn)定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。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)定地進入檢測裝置。計算機根據(jù)不同生產(chǎn)廠商所生產(chǎn)設(shè)備的不同控制系統(tǒng)，取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，啟動所述工業(yè)相機拍攝在線運行的鋼針的圖像，并將獲取的鋼針頂部圖像，貯存于計算機中。計算機對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行圖像處理，使圖像更清晰，更符合鋼針頂部的真實情況。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。計算機對鋼針頂部的高度進行計算。該高度是鋼針頂部最高點距離鋼針針體圓柱最上端水平線之間的距離(圖1中高度h)，該距離值即是所述鋼針頂部的高度值。如檢測出的高度值為0.05mm，則該產(chǎn)品為不合格品。計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對該類不合格品進行記錄、分類、統(tǒng)計入庫。以上所有實施例中使用的圖像采集設(shè)備(相機、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3。
最后需要注意的是，以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領(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)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針倒針的自動檢測方法，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行，將拍攝相機固定在在線運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)整拍攝相機的拍攝角度、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)將鋼針頂部高度設(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)計算機取得相機與生產(chǎn)進程同步的觸發(fā)與控制信號，由外部觸發(fā)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行鋼針的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；(4)計算機通過圖像算法處理，提取鋼針頂部的圖像；(5)計算機對所述鋼針頂部的高度進行計算；該高度是鋼針頂部最高點距離鋼針針體圓柱最上端水平線之間的距離，該距離值即是所述鋼針頂部的高度值；(6)通過計算出的鋼針頂部的高度判斷該產(chǎn)品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定的出料口進行剔除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針倒針的自動檢測方法，其特征在于對所述第(6)步，具體按下述步驟進行倒針的判斷和分檢(7)判斷鋼針頂部的高度是否在合格范圍>0.5mm，如在合格范圍則轉(zhuǎn)向第(8)步，若小于合格范圍< 0. 5mm則轉(zhuǎn)向第(9)步；(8)作為合格品進行分揀；(9)直接作為廢品剔除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針倒針的自動檢測方法，其特征在于對所述第(6)步，當(dāng)檢測到產(chǎn)品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報目衣且。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機器視覺系統(tǒng)對注射器鋼針倒針的自動檢測方法，將鋼針頂部高度設(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)與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行鋼針的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測，計算機通過圖像算法處理，提取鋼針頂部的圖像，并對所述鋼針頂部高度進行計算，通過計算出的鋼針頂部高度判斷該產(chǎn)品是屬于合格品、還是廢品，通過外部觸發(fā)與控制信號將廢品從指定出料口進行剔除。本發(fā)明對注射器鋼針倒針的檢測精度高、速度快，可以有效保證產(chǎn)品的合格率。
文檔編號B07C5/10GK102305592SQ20111010964
公開日2012年1月4日 申請日期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 申請人:無錫眾望四維科技有限公司