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CN102601061A - 一种定时器极片不良品自动分拣装置 - Google Patents

一种定时器极片不良品自动分拣装置 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种定时器极片不良品自动分拣装置，现有技术极易受检测员及环境等因素的影响，导致检测的不稳定，很难保证检测的效率与精度。本发明以长方体机架做支撑，底部安装四个支撑脚，支撑脚上装有调节轮，机架上面固定料板，料板上设置有八个接近开关，料板侧面设有可运动的卡料板，卡料板上接有卡料气缸和送料气缸，料板上方从左到右分别设置有第一图像采集系统、第一剔料机构、翻面机构、第二图像采集系统、第二剔料机构、第三图像采集系统、第三剔料机构，本发明检测精度高，检测范围大，大大降低了人工劳动强度。

Description

一种定时器极片不良品自动分拣装置
技术领域
本发明属于工业制造领域，涉及一种定时器极片不良品自动分拣装置。
背景技术
极片是定时器的关键零部件之一。其往往含有较复杂的非规则形状且表面经常存在铁锈、毛刺等缺陷，致使尺寸及缺陷检测较为困难。目前，主要以传统的人工抽检完成。一种方法是采用投影仪检测法，将抽样样品进行投影，并与标准尺寸比较，判断其质量好坏。该方法不仅无法对缺陷特征进行检测，而且很难进行精确的尺寸测量；另一种是采用万能显微镜、轮廓仪等检测。虽然这些仪器具有较高的测量精度，但需在特定的设备和环境下进行离线检测，而且需要对零件进行多次检测才能获得其全面的尺寸特征，劳动强度大，效率低。传统的人工检测工作量巨大，不仅很难完成100%的检测，而且极易受检测员及环境等因素的影响，导致检测的不稳定，很难保证检测的效率与精度。
目前，随着机器视觉技术的不断发展，利用该技术进行在线实时零件检测得到了各国的普遍关注，并开发了一些相应的检测系统和设备。但在定时器极片的批量生产线的检测中，完全针对性的视觉自动检测分拣设备尚未见报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种定时器极片不良品自动分拣装置，从而能够对定时器极片的尺寸及缺陷特征进行在线实时快速检测，实现不良品的自动分拣。
一种定时器极片不良品自动分拣装置，包括输送模块、工作台和图像采集模块。所述的输送模块，包括料板、卡料板和剔料机构、翻面机构、升降机构、接近开关；所述的工作台包括调节轮和机架；所述的图像采集模块，包括CCD摄像机、光源、照明箱。 
以长方体机架做支撑，底部安装四个支撑脚，支撑脚上装有调节轮，机架上面固定料板，料板上设置有八个接近开关，料板侧面设有可运动的卡料板，卡料板上接有卡料气缸和送料气缸，料板上方从左到右分别设置有第一图像采集系统、第一剔料机构、翻面机构、第二图像采集系统、第二剔料机构、第三图像采集系统、第三剔料机构，料板与剔料机构、翻面机构和第三图像采集系统的相对位置处都设置为活动板，剔料机构所对应的活动板下方设置有出料口。翻面机构为可旋转的圆柱形并在端面开有矩形贯通口，贯通口的下平面与活动板的平面重合。升降机构设置在第三图像采集系统的活动板下方。
所述的接近开关一个设置在第一图像采集系统左侧，其余的分别设置在图像采集系统、剔料机构和翻面机构工作位。
所述的第一图像采集系统与第二图像采集系统结构相同，包括第一照明箱、第一CCD摄像机和第一光源，第一CCD摄像机固定在第一照明箱顶部，其中第一光源设置在第一CCD摄像机与极片之间。第三图像采集系统包括第二照明箱、第二CCD摄像机和第二光源，第二CCD摄像机固定在第二照明箱侧面，第二光源设置在极片的上方，并高于第二CCD摄像机。
本发明所具有的有益效果：（1）利用CCD视觉检测技术，检测极片的尺寸及缺陷特征，不需要批量人工抽检，避免繁重的工作量、人眼疲劳、环境变化等因素的干扰，实现了100%的检测。（2）检测尺寸及缺陷时，采用图像处理方法进行在线测量主要的圆、距离、长度、角度等几何尺寸和识别毛刺、铁锈等缺陷，避免了采用万能显微镜、轮廓仪等检测仪器的离线检测，提高了对不良品识别的精度和效率，检测结果数据易于计算机处理和管理。（3）采用双端面、侧面图像采集检测，实现了极片零件的立体检测，提高了检测的范围和精度。（4）利用PLC与工控机实时通信，实现了不良品的自动剔除及缺陷零件分类，有利于后续人工复检，大大降低了劳动强度。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2 为光源照明示意图；
图3为输送模块示意图；
图4为本发明工作流程图。
具体实施方式
如图1、图3所示，一种定时器极片不良品自动分拣装置，包括输送模块、工作台和图像采集模块。其中输送模块包括料板3、卡料板4和剔料机构9、翻面机构11、升降机构12、接近开关；工作台包括调节轮2和机架1；图像采集模块包括CCD摄像机、光源、照明箱。 
以长方体机架1做支撑，底部安装四个支撑脚，支撑脚上装有调节轮2，机架1上面固定料板3，料板3上设置有八个接近开关，料板侧面设有可运动的卡料板4，卡料板上接有卡料气缸16和送料气缸17，料板3上方从左到右分别设置有第一图像采集系统、第一剔料机构、翻面机构11、第二图像采集系统、第二剔料机构、第三图像采集系统、第三剔料机构，料板3与剔料机构9、翻面机构11和第三图像采集系统的相对位置处都设置为活动板，剔料机构所对应的活动板下方设置有出料口10。翻面机构11为可旋转的圆柱形并在端面开有矩形贯通口，贯通口的下平面与活动板的平面重合。升降机构12设置在第三图像采集系统的活动板下方。
所述的接近开关一个设置在第一图像采集系统左侧，其余的分别设置在图像采集系统、剔料机构9和翻面机构11工作位。
所述的第一图像采集系统与第二图像采集系统结构相同，包括第一照明箱8、第一CCD摄像机7和第一光源6，第一CCD摄像机7固定在第一照明箱8顶部，第一CCD摄像机距离极片5的高度为H1：
其中，包含极片的最小圆区域的半径为
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE004
，
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE006
和
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE008
分别为CCD采集图像的水平可视角和垂直可视角。 
于是，第一照明箱8的尺寸计算方式为：
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE010
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE012
1
其中，
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE014
1为第一照明箱8正方形底面的长和宽，h1为第一照明箱8的高度。
如图2所示，其中第一光源与极片之间的距离D1满足：
其中，
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE018
为被照明极片所在视场平面内任一点
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE020
的照度。I为光强。
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE022
为第个点光源di与视场平面点之间的距离。N为点光源的数量。
Figure 61199DEST_PATH_IMAGE024
为表示点光源个数的变量。
设O为空间坐标原点，N个光强都为I的点光源排列放置在光源平面，视场平面与光源平面的距离为D1。
点光源可表示为
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE028
其中， 
Figure 853706DEST_PATH_IMAGE024
表示点光源个数的变量，
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE030
为第
Figure 446492DEST_PATH_IMAGE024
个点光源到坐标原点的方向的距离，
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE034
为第
Figure 717068DEST_PATH_IMAGE024
个点光源到坐标原点的
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE036
方向的距离。为二维平面第i个光源的位置坐标。
视场平面的任一点可由点光源与其在视场平面内正投影的连线，绕点光源进行和
Figure 166952DEST_PATH_IMAGE036
两个方向的旋转得到。于是，视场平面表示为
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE040
其中，
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE042
为沿方向的旋转角，
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE044
为沿
Figure 214245DEST_PATH_IMAGE036
方向的旋转角。为视场平面内被照点的位置坐标。
由勾股定理有， 
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE048
根据LED光源排列，即可求得视场平面均匀照度下LED光源离极片表面的高度D1。
第三图像采集系统包括第二照明箱、第二CCD摄像机和第二光源，第二CCD摄像机固定在第二照明箱侧面，第二光源设置在极片的上方，并高于第二CCD摄像机。第二光源、第二CCD摄像机和极片的距离计算方式与第一光源、第一CCD摄像机和极片的距离计算方式一致。第二照明箱的尺寸计算方式为：h2
Figure 2012100813309100002DEST_PATH_IMAGE050
D2，L2 
Figure 820807DEST_PATH_IMAGE050
H2
其中D2为第二光源14与极片的距离，H2为第二CCD摄像机13和极片的距离，L2为第二照明箱15正方形底面的长和宽，h2为第二照明箱15的高度。
如图4所示，通过调节轮调节装置水平后，开启按钮后，卡料板4在卡料气缸带动下，由工位A下方向A上方向运动。到达A后，当接近开关检测到A工位有极片时，卡料板凹槽卡住极片，并在送料气缸的驱动下，向右运动到工位B。相应的接近开关发出信号，驱动CCD摄像机采集图像，并实时将所采集图像送到图像采集卡。卡料气缸向下带动卡料板向下运动，碰到行程开关后，再由送料气缸带动卡料板向左运动到A的下方，碰到行程开关后，再向上运动，如此循环连续运动；在卡料板的循环运动过程中，极片5被卡料板上的凹槽逐次带动并沿料板向右运动，在B点接近开关检测到极片时，发出信号驱动CCD摄像机采集图像，并实时将所采集图像送到图像采集卡，经过A/D转换后，将数字图像传送给工控机，分拣程序系统对图像进行去噪、二值化、边界提取等处理，然后提取特征参数数据并标定该数据核，通过与实际数据对比分析判断该特征数据核是否达标，最后工控机将分析、判断结果（合格Pass/不合格Fail）逻辑信号通过串口发送给PLC。通过在上位机通信协议设置工作位（如三菱的输入点X0），PLC能够接受上位机的逻辑信号，用于梯形图编程控制输出。PLC根据接收到的P/F逻辑信号作出相应的响应，如果是不良品信号就驱动工位C的剔除机构动作，打开该工位料板上的活动板下方对应的虚线框所示出料口，不良极片就沿出料口分离开料板；否则，首次端面检测后的合格极片继续在卡料板的运动下沿料板向右移至翻面工位D，接近开关利用PLC驱动翻面气缸带动翻面机构旋转，对极片翻转换面。同理，在E工位采集另一端面图像，检测后，在F工位对不合格极片进行剔除，在G工位采集侧面图像，检测后，在H工位对不合格极片进行剔除。为了保证有效采集侧面图像，在工位G设置升降台，可通过升降台孔提升至拍摄高度。考虑到极片零件的不对称性，卡料板凹槽需要根据具体工位情况设置。最后即为合格极片。如此循环工作，完成批量极片零件的自动视觉分拣。

Claims (1)

1. 一种定时器极片不良品自动分拣装置，其特征在于：该装置包括输送模块、工作台和图像采集模块，所述的输送模块，包括料板、卡料板和剔料机构、翻面机构、升降机构、接近开关；所述的工作台包括调节轮和机架；所述的图像采集模块，包括CCD摄像机、光源、照明箱；
以长方体机架做支撑，底部安装四个支撑脚，支撑脚上装有调节轮，机架上面固定料板，料板上设置有八个接近开关，料板侧面设有可运动的卡料板，卡料板上接有卡料气缸和送料气缸，料板上方从左到右分别设置有第一图像采集系统、第一剔料机构、翻面机构、第二图像采集系统、第二剔料机构、第三图像采集系统、第三剔料机构，料板与剔料机构、翻面机构和第三图像采集系统的相对位置处都设置为活动板，剔料机构所对应的活动板下方设置有出料口，翻面机构为可旋转的圆柱形并在端面开有矩形贯通口，贯通口的下平面与活动板的平面重合，升降机构设置在第三图像采集系统的活动板下方；
所述的接近开关一个设置在第一图像采集系统左侧，其余的分别设置在图像采集系统、剔料机构和翻面机构工作位；
所述的第一图像采集系统与第二图像采集系统结构相同，包括第一照明箱、第一CCD摄像机和第一光源，第一CCD摄像机固定在第一照明箱顶部，其中第一光源设置在第一CCD摄像机与极片之间，第三图像采集系统包括第二照明箱、第二CCD摄像机和第二光源，第二CCD摄像机固定在第二照明箱侧面，第二光源设置在极片的上方，并高于第二CCD摄像机。
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