弹子锁钥匙及弹子编码的自动检测方法
【专利摘要】本发明提供一种弹子锁钥匙及弹子编码的自动检测方法，取待检测批次弹子锁的所有不同高度的下弹子按高度从高到低编号为1～n；找出与上述各序号的下弹子对应的钥匙齿高编号为1～n；将各钥匙齿高的数值以及相应的序号输入计算机作为匹配库；机器视觉获取钥匙图像，对各钥匙齿高部分的高度值进行测量，分别与匹配库进行匹配，获取各钥匙齿高部分所对应的序号，并将这些序号按照从钥匙顶部到尾部的顺序排成钥匙齿形码；将该钥匙齿形码作为与该弹子锁钥匙相对应的弹子码，取相应序号的弹子，按照弹子码提供的序列将弹子顺序安装入弹子锁锁芯。本发明依靠机器视觉技术完成，具有高精度、高检测速度，适合工业自动化大生产。
【专利说明】 弹子锁钥匙及弹子编码的自动检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器视觉检测技术，尤其是利用机器视觉对弹子锁的钥匙齿高进行自动检测，从而得到钥匙齿形码以及相应的锁芯内弹子安装序列弹子码的方法。
【背景技术】
[0002]弹子锁亦称弹珠锁、珠锁、锁簧锁或销栓锁，是一种最常见的锁具结构，其是用钥匙插入锁芯并旋转带动机构而实现开关动作的。弹子锁的圆柱形锁芯表面上沿径向分布着若干个孔，这些孔与锁体上的孔是相对应，并保证必要的同心度。这些孔中装入上下两排不同高度的圆柱形弹子，即上弹子和下弹子。一般情况下，锁体孔中的上弹子插入锁芯孔中，或锁芯中的下弹子插入锁体孔中，使锁芯不能任意旋转。当插入正确的钥匙后，由于钥匙齿形与弹子孔逐一对应，齿深与下弹子长度相对应，各弹子被推至相同的高度，因而使上弹子与下弹子的接触面正好与锁芯与锁体的接触面相重合，锁芯便被放开可以自由旋转，从而带动机构实现开关动作。
[0003]弹子锁的原理可参见图1至图3。如图1所示，锁体M是固定的，锁芯N是活动的。当上弹子A与下弹子B在弹槽I至η里时，在弹簧C的作用下卡住了锁芯N的转动，此时该锁具处于锁死状态。如图2所示，当使用正确的钥匙K时，弹槽I至η中的上弹子A与下弹子B之间的缝，正好与锁体M和锁芯N之间的缝齐，这时锁芯N可以转动，该锁具就处于打开状态。如图3所示，如果使用错误的钥匙K，上弹子A或下弹子B都有可能卡住锁体M和锁芯N。就算偶尔有一个弹槽符合了，其他弹槽中只要有一个弹子没到位，锁芯N还是不能转动。
[0004]弹子的头部是圆锥面或球面，其长度分为几个等级，而且级差相等。在一定的长度范畴内，级差越小，所分的级数越多。高精度的弹子车床可以加工出10个级数的弹子。锁具装配时，将钥匙装入锁芯，在钥匙齿上装入对应级数的弹子，弹子的尾部刚好和锁芯圆周正齐。钥匙齿形的变化和弹子的级数有关，弹子的级数越多，钥匙齿形也越多，可由以下数学方程式求出。设:弹子级数为m，弹子孔数为η，且每个弹子可以重复选取。在装配弹子中，弹子的取法如下:在第一个弹子孔中有m种取法；因为可以反复选取，在第二个弹子孔中也有m种取法；同理在第η个弹子孔中仍有m种取法，所以总排列数应为
Hi1Xm2Xm3X.....Xmn=mn。因此，由于弹子的数量和级数很多，钥匙齿形的变化也很多，在
安装弹子锁的弹子时，需要快速检测钥匙的齿形，从而根据钥匙的齿形在锁芯内相应安装不同级数的弹子。
[0005]目前对于钥匙齿形的检测主要依靠人工，人工检测存在的缺点主要有:检测现场环境恶劣，检测人员无法长时间不间断工作；钥匙齿形检测的精度要求高，弹子级差以及齿高级差一般为0.5mm，人眼很难准确判断，出错机会很多，无法保证检测质量；人工肉眼观察的速度有限，检测效率低。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明提供一种依靠机器视觉技术完成的具有高精度、高检测速度，适合工业自动化大生产的弹子锁钥匙及弹子编码的自动检测方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种弹子锁钥匙及弹子编码的自动检测方法，包括以下步骤:
[0009]I)取待检测批次弹子锁的所有不同高度的下弹子，将所述各下弹子按高度从高到低排列，并将高度最高的下弹子编为序号1，高度次之的下弹子编为序号2，以此类推，直至将闻度最低的下弹子编为序号η, η 3 2 ;
[0010]2)找出与步骤I中各序号的下弹子对应的钥匙齿高，其对应关系为，钥匙齿高与下弹子高度相加为同一个定值，则将满足上述对应关系的各钥匙齿分别编号，其中，与序号为I的下弹子对应的钥匙齿高编为序号1，与序号为2的下弹子对应的钥匙齿高编为序号2，以此类推，直至将与序号为η的下弹子对应的钥匙齿高编为序号η，η兰2 ;[0011]3)测量获取或者直接从订单手册上读取步骤2中各序号的钥匙齿高的数值，将上述各钥匙齿高的数值以及相应的序号输入计算机，将该钥匙齿高的数值以及相应的序号作为匹配库，贮存于计算机中，供后续使用；
[0012]4)将待检测的各弹子锁钥匙固定在在线运行的检测线上，将拍摄相机固定在在线运行的检测线一侧；根据待检测弹子锁钥匙的尺寸大小及朝向，选择镜头的焦距，调整拍摄相机的拍摄角度、拍摄距离、光圈大小、曝光时间，以便获取清晰的拍摄图像；计算机取得相机与生产进程同步的触发与控制信号，由外部触发与控制信号启动所述相机实时拍摄在线运行的弹子锁钥匙侧面的图像，并将拍摄的图像传输至计算机；计算机通过图像算法处理，获取弹子锁钥匙的侧面图像；
[0013]5)计算机自动识别弹子锁钥匙侧面图像中属于钥匙齿高的各部分，并对各钥匙齿高部分的高度值进行测量，然后将各钥匙齿高的高度值分别与步骤3中的匹配库进行匹配，获取各钥匙齿高部分所对应的序号，并将这些序号按照从钥匙顶部到尾部的顺序排成一组数据，将该组数据标记为钥匙齿形码贮存于计算机中；以此类推，为每一把检测对象弹子锁钥匙标记其钥匙齿形码；
[0014]6)从计算机中读取步骤5中的钥匙齿形码，将该钥匙齿形码作为与该弹子锁钥匙相对应的弹子码，取相应序号的弹子，按照弹子码提供的序列将弹子顺序安装入弹子锁锁
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[0015]本发明的有益技术效果是:
[0016]本发明采用机器视觉对钥匙齿形码进行自动检测，并进一步获取相对应的弹子码，取代人工检测，降低人工劳动强度。本发明对钥匙及弹子编码的检测速度是人工的10倍左右，提高了生产效率。人工检测由于环境和生理的原因，无法全天候不间断进行产品检测，而采用本发明则使其成为可能，生产时间可最大限度地延长，提高了设备的利用率。人工检测的合格率很难保证，锁具次品率居高不下，造成了生产资源和成本的极大浪费；本发明的检测精度闻，可极大提闻锁具合格率。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是弹子锁处于锁死状态的示意图。
[0018]图2是弹子锁使用正确钥匙时的示意图。[0019]图3是弹子锁使用错误钥匙时的示意图。
[0020]图4是弹子序号及钥匙齿高序号的编号方式示意图。
[0021]图5是某实施例中获取的钥匙齿形码示意。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0023]如图4所示，首先取待检测批次弹子锁的所有不同高度的下弹子，将所述各下弹子按闻度从闻到低排列，并将闻度最闻的下弹子编为序号I，闻度次之的下弹子编为序号2，以此类推；图4所示实施例中的该批次的弹子锁共有5种不同级差的下弹子，因此高度最低的下弹子编为序号5 ;各下弹子的对应序号分别为1、2、3、4、5。
[0024]然后，找出与上述各序号的下弹子1、2、3、4、5对应的钥匙齿高，其对应关系为，钥匙齿高与下弹子高度相加为同一个定值，则将满足上述对应关系的各钥匙齿分别编号，其中，与序号为I的下弹子对应的钥匙齿高编为序号I，与序号为2的下弹子对应的钥匙齿高编为序号2，以此类推，直至将与序号为5的下弹子对应的钥匙齿高编为序号5 ;如图4所不，各钥匙齿闻对应序号分别为1、2、3、4、5。
[0025]接下来，以测量获取方式或者直接从订单手册上读取上述各序号的钥匙齿高的数值，例如序号I的钥匙齿闻为2.0mm、序号2的钥匙齿闻为2.5mm、序号3的钥匙齿闻为
3.0mm、序号4的钥匙齿闻为3.5mm、序号5的钥匙齿闻为4.0mm。将上述各钥匙齿闻的数值以及相应的序号输入计算机，将该钥匙齿高的数值以及相应的序号作为匹配库，贮存于计算机中，供后续使用。
[0026]接下来开始检测，将待检测的各弹子锁钥匙固定在在线运行的检测线上，将拍摄相机固定在在线运行的检测线一侧；根据待检测弹子锁钥匙的尺寸大小及朝向，选择镜头的焦距，调整拍摄相机的拍摄角度、拍摄距离、光圈大小、曝光时间，以便获取清晰的拍摄图像；计算机取得相机与生产进程同步的触发与控制信号，由外部触发与控制信号启动所述相机实时拍摄在线运行的弹子锁钥匙侧面的图像，并将拍摄的图像传输至计算机；计算机通过图像算法处理，获取弹子锁钥匙的侧面图像。
[0027]计算机自动识别弹子锁钥匙侧面图像中属于钥匙齿高的各部分，并对各钥匙齿高部分的高度值进行测量，然后将各钥匙齿高的高度值分别与计算机在的匹配库进行匹配，获取各钥匙齿高部分所对应的序号，并将这些序号按照从钥匙顶部到尾部的顺序排成一组数据，将该组数据标记为钥匙齿形码贮存于计算机中；以此类推，为每一把检测对象弹子锁钥匙标记其钥匙齿形码。以图5为例，该弹子锁钥匙测量得到的各钥匙齿高从左到右分别为3.0mm、2.0mm、2.5mm、4.0mm、3.5mm,则经过匹配即可知，该弹子锁钥匙的钥匙齿形码为“31254”。
[0028]从计算机中读取上述钥匙齿形码“31254”，将该钥匙齿形码作为与该弹子锁钥匙相对应的弹子码，则该弹子锁的弹子码也为“31254”。最后取相应序号的弹子，按照弹子码提供的序列将弹子按照3号、I号、2号、5号、4号的顺序安装入弹子锁锁芯，完成装配。
[0029]以上所有实施例中使用的图像采集设备(相机、照射光源、电源、图像采集卡等)及存贮设备(硬盘、光盘、软盘等)、图像处理设备(图像处理器的硬件及软件)、图像显示设备(硬件及软件)述各部分的控制系统(硬件及软件)皆采用已有技术设计制作或直接采用相关市售产品。
[0030]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种弹子锁钥匙及弹子编码的自动检测方法，其特征在于包括以下步骤: 1)取待检测批次弹子锁的所有不同高度的下弹子，将所述各下弹子按高度从高到低排列，并将高度最高的下弹子编为序号1，高度次之的下弹子编为序号2，以此类推，直至将高度最低的下弹子编为序号η, η 3 2 ; 2)找出与步骤I中各序号的下弹子对应的钥匙齿高，其对应关系为，钥匙齿高与下弹子高度相加为同一个定值，则将满足上述对应关系的各钥匙齿分别编号，其中，与序号为I的下弹子对应的钥匙齿高编为序号1，与序号为2的下弹子对应的钥匙齿高编为序号2，以此类推，直至将与序号为η的下弹子对应的钥匙齿高编为序号η，η会2 ; 3)测量获取或者直接从订单手册上读取步骤2中各序号的钥匙齿高的数值，将上述各钥匙齿高的数值以及相应的序号输入计算机，将该钥匙齿高的数值以及相应的序号作为匹配库，贮存于计算机中，供后续使用； 4)将待检测的各弹子锁钥匙固定在在线运行的检测线上，将拍摄相机固定在在线运行的检测线一侧；根据待检测弹子锁钥匙的尺寸大小及朝向，选择镜头的焦距，调整拍摄相机的拍摄角度、拍摄距离、光圈大小、曝光时间，以便获取清晰的拍摄图像；计算机取得相机与生产进程同步的触发与控制信号，由外部触发与控制信号启动所述相机实时拍摄在线运行的弹子锁钥匙侧面的图像，并将拍摄的图像传输至计算机；计算机通过图像算法处理，获取弹子锁钥匙的侧面图像； 5)计算机自动识别弹子锁钥匙侧面图像中属于钥匙齿高的各部分，并对各钥匙齿高部分的高度值进行测量，然后将各钥匙齿高的高度值分别与步骤3中的匹配库进行匹配，获取各钥匙齿高部分所对应的序号，并将这些序号按照从钥匙顶部到尾部的顺序排成一组数据，将该组数据标记为钥匙齿形码贮存于计算机中；以此类推，为每一把检测对象弹子锁钥匙标记其钥匙齿形码；. 6)从计算机中读取步骤5中的钥匙齿形码，将该钥匙齿形码作为与该弹子锁钥匙相对应的弹子码，取相应序号的弹子，按照弹子码提供的序列将弹子顺序安装入弹子锁锁芯。
【文档编号】E05B27/00GK103470102SQ201310444487
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月23日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】董仲伟, 周建武 申请人:董仲伟