一种基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置及方法与流程

本发明涉及生产线自动检测设备技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置及方法。

背景技术：

工业生产过程中，为了防止两个零件之间的受到压力、腐蚀或管路热胀冷缩的影响，通常需要在螺栓上加装垫片，用来增大摩擦力、减小压力，从而起到保护零件和螺栓的作用。垫片有正反面之分，正确的方法应该是垫片的正面靠近螺栓一侧，如果垫片方向放反，不仅会使摩擦力减小，还会使垫片变形失去功能，起不到保护作用。

相关技术中，电阻焊过程中需要人工识别垫片的正反面，再手工将螺栓与正面朝上的垫片组装，人工上料到电阻焊设备，存在劳动强度大、生产效率低等问题，且电阻焊工艺会产生金属烟尘、有毒气体等，危害操作人员的健康。此外，专利文献cn201710258563-一种自动理垫片机，采用激光辨识器来识别正反面，反面垫片被喷气阀吹出垫片槽掉落垫片斗，激光辨识器来识别正反面，原理不太清楚，一般来说可识别颜色不同的正反面，设备投入较大，没有翻面装置，反面垫片被吹出，影响生产效率；此外，专利文献201910675064.4-自动理垫片装置及方法，采用图像传感器检测孔型垫片内外圈边缘、纹理，通过图像处理来识别正反面，并采用气动装置来翻面，气孔喷气冲击边沿达到翻面目的；但是该方案需要增加一套气动装置，需要电力、气动设备等支持，成本高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置及方法，结构简单，自动化控制水平高，能够循环识别垫片的放置状态，及时筛查反面朝上的垫片，进行翻面调整，识别准确率高，垫片自动整理效果好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置，包括控制装置、传送带组件、第一分隔装置和翻面装置，所述传动带组件包括依次连接的传送带二、传动带三、传送带五，所述传送带二与所述传送带三连接的一端还连接有传动带四；所述第一分隔装置设置在所述传动带三、传动带四与所述传动带二共同连接的一端，用于将正面朝上和反面朝上的垫片分送至所述传送带三和传送带四；所述翻面装置设置在传送带四和传送带五之间，用于对垫片进行翻面操作；

所述传送带二上方设置有第二相机，用于采集垫片的图像，并传输给控制装置；所述控制装置与所述第一分隔装置电性连接，所述控制装置控制所述第一分隔装置动作，将反面朝上的垫片送至传送带四，经所述翻面装置翻面后送至所述传送带五。

可选的，所述基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置还包括设置在所述传送带五上方的第三相机和设置在传送带五末端的第二分隔装置，所述第三相机和第二分隔装置分别与所述控制器电性连接；所述传送带五的末端连接有传送带六，所述控制器控制所述第二分隔装置动作，用于将反面朝上的垫片送至所述传送带六。

可选的，所述传送带组件还包括传动带一，所述传送带一与所述传送带二连接，所述传送带一用于将垫片传送至传送带二；所述传动带一上方设置有第一相机，所述传送带一倾斜设置，所述第一相机垂直向下设置；所述传送带二水平设置，所述第二相机倾斜设置；所述第一相机和第二相机与所述控制装置连接，用于分别从不同角度采集所述垫片的内外孔柱面图像；所述传送带六与所述传送带一连接，用于将反面朝上的垫片重新送回传送带二。

可选的，所述第一分隔装置和第二分隔装置均包括电控转轴和挡板，所述挡板的一端固定连接在所述电控转轴上，绕所述电控转轴的轴心在设定角度内转动。

可选的，所述控制装置还连接有光源控制器，所述光源控制器连接有第一光源、第二光源和第三光源，所述第一光源、第二光源和第三光源分别与所述第一相机、第二相机、第三相机匹配设置。

可选的，所述翻面装置为弯管。

本发明还提供了一种基于机器视觉的冲压型垫片自动整理方法，应用于上述的基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置，包括以下步骤：

s1，基于第一相机和第二相机中至少一个相机采集到的垫片的图像，判断垫片是正面朝上还是反面朝上；

s2，如果正面朝上，控制第一分隔装置封住传送带四，垫片从传送带二流入传送三，到达传送带五；

s3，如果反面朝上，控制第二分隔装置封住传动带三，垫片从传送带二流入传送带四，经翻面装置翻面后，到达传送带五。

可选的，所述方法还包括：

s4，基于第三相机采集到的垫片的图像，进行垫片的翻面状态检测，具体包括：

s401，判断垫片是正面朝上还是反面朝上；

s402，如果正面朝上，控制第二分隔装置封住传送带六，垫片从传送带五流出；

s403，如果反面朝上，控制第二分隔装置封住传动带五，垫片从传送带五流入传送带六，经传送带一，流回传送带二，重复步骤s1-s4。

可选的，所述步骤s1，基于第一相机和第二相机中至少一个相机采集到的垫片的图像，判断垫片是正面朝上还是反面朝上，具体包括：

对垫片的图像进行灰度处理，设置灰度值阈值，提取在灰度值范围内的区域，并计算该区域面积，并设置面积阈值，区域面积大于面积阈值则为正面，反之为反面。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置及方法，通过倾斜传送带或者相机，可以采集冲压型垫片内外孔柱面的图片，进行图像处理，提取特征，识别正反面，方法简单，识别准确率高；通过分隔装置来实现正面朝上和反面朝上的垫片的分类传输，可以快速筛查出反面朝上的垫片；通过翻面装置对反面朝上的垫片进行翻面，可以采用弯管结构来实现反面垫片翻面，原理简单，垫片经过管道会依靠重力因素自动翻面，不需要额外电动或气动装置，成本小，结构简单；最后设置第三相机继续监测垫片的放置状态，能够进一步筛查是否还存在反面朝上的垫片，从而提高识别和整理的准确度，确保输出的垫片均是符合要求的放置状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置结构示意图；

图2为本发明实施例基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置的工作原理示意图；

图3本发明实施例分隔装置的结构示意图；

图4为本发明实施例翻面装置的结构示意图；

图5为本发明实施例垫片的结构示意图；

图6为本发明实施例第三相机的摄像原理示意图；

附图标记说明：1、传送带一；2、传送带二；3、传送带三；4、传送带四；5、传送带五；6、传送带六；7、第一光源；8、第一相机；9、第二光源；10、第二相机；11、控制装置；12、光源控制器；13、第一分隔装置；14、翻面装置；15、第三相机；16、第三光源；17、第二分隔装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置及方法，结构简单，自动化控制水平高，能够循环识别垫片的放置状态，及时筛查反面朝上的垫片，进行翻面调整，识别准确率高，垫片自动整理效果好。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图2所示，本发明提供的基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置，包括控制装置11、传送带组件、第一分隔装置13和翻面装置14，所述传动带组件包括依次连接的传送带二2、传动带三、传送带五5，所述传送带二2与所述传送带三3连接的一端还连接有传动带四；所述第一分隔装置13设置在所述传动带三、传动带四与所述传动带二共同连接的一端，用于将正面朝上和反面朝上的垫片分送至所述传送带三3和传送带四4；所述翻面装置14设置在传送带四4和传送带五5之间，用于对垫片进行翻面操作；

所述传送带二2上方设置有第二相机10，用于采集垫片的图像，并传输给控制装置11；所述控制装置11与所述第一分隔装置13电性连接，所述控制装置11控制所述第一分隔装置13动作，将反面朝上的垫片送至传送带四4，经所述翻面装置14翻面后送至所述传送带五5。

所述基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置还包括设置在所述传送带五5上方的第三相机15和设置在传送带五5末端的第二分隔装置17，所述第三相机15和第二分隔装置17分别与所述控制器电性连接；所述传送带五5的末端连接有传送带六6，所述控制器控制所述第二分隔装置17动作，用于将反面朝上的垫片送至所述传送带六6。

所述传送带组件还包括传动带一，所述传送带一1与所述传送带二2连接，所述传送带一1用于将垫片传送至传送带二2；所述传动带一上方设置有第一相机8，所述传送带一1倾斜设置，所述第一相机8垂直向下设置；所述传送带二2水平设置，所述第二相机10倾斜设置；所述第一相机8和第二相机10与所述控制装置11连接，用于分别从不同角度采集所述垫片的内外孔柱面图像；所述传送带六6与所述传送带一1连接，用于将反面朝上的垫片重新送回传送带二2。

所述第一分隔装置13和第二分隔装置17均包括电控转轴和挡板，所述挡板的一端固定连接在所述电控转轴上，绕所述电控转轴的轴心在设定角度内转动。

所述控制装置11还连接有光源控制器12，所述光源控制器12连接有第一光源7、第二光源9和第三光源16，所述第一光源7、第二光源9和第三光源16分别与所述第一相机8、第二相机10、第三相机15匹配设置。

如图所示，所述翻面装置14为弯管；所述弯管垂直放置或者竖直方向倾斜放置，便于垫片下滑。

本发明提供的基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置，通过倾斜传送带或者相机，可以采集冲压型垫片内外孔柱面的图片，进行图像处理，提取特征，识别正反面，方法简单，识别准确率高；通过分隔装置来实现正面朝上和反面朝上的垫片的分类传输，可以快速筛查出反面朝上的垫片；通过翻面装置对反面朝上的垫片进行翻面，可以采用弯管结构来实现反面垫片翻面，原理简单，垫片经过管道会依靠重力因素自动翻面，不需要额外电动或气动装置，成本小，结构简单；最后设置第三相机继续监测垫片的放置状态，能够进一步筛查是否还存在反面朝上的垫片，从而提高识别和整理的准确度，确保输出的垫片均是符合要求的放置状态。

本发明还提供了一种基于机器视觉的冲压型垫片自动整理方法，应用于上述的基于机器视觉的冲压型垫片自动整理装置，包括以下步骤：

s1，基于第一相机和第二相机中至少一个相机采集到的垫片的图像，判断垫片是正面朝上还是反面朝上；

s2，如果正面朝上，控制第一分隔装置封住传送带四，垫片从传送带二流入传送三，到达传送带五；

s3，如果反面朝上，控制第二分隔装置封住传动带三，垫片从传送带二流入传送带四，经翻面装置翻面后，到达传送带五。

可选的，所述方法还包括：

s4，基于第三相机采集到的垫片的图像，进行垫片的翻面状态检测，具体包括：

s401，判断垫片是正面朝上还是反面朝上；

s402，如果正面朝上，控制第二分隔装置封住传送带六，垫片从传送带五流出；

s403，如果反面朝上，控制第二分隔装置封住传动带五，垫片从传送带五流入传送带六，经传送带一，流回传送带二，重复步骤s1-s4。

其中，所述步骤s1，基于第一相机和第二相机中至少一个相机采集到的垫片的图像，判断垫片是正面朝上还是反面朝上，具体包括：

对垫片的图像进行灰度处理，设置灰度值阈值，提取在灰度值范围内的区域，并计算该区域面积，并设置面积阈值，区域面积大于面积阈值则为正面，反之为反面。

其中，通过倾斜传送带或者相机，第一相机和第二相机相结合，可以拍照获取垫片的内外孔柱面的图片，对图片进行处理，可见内径左右两侧颜色深度明显有差异，这是因为由于冲压工艺冲击导致靠经正面一侧存在折叠面，反面没有折叠面，如图5所示。

如图6所示，针对相机倾斜布置，说明相机高度与相机倾斜角度等关系，图中，相机的倾角θ，为冲压工艺形成的折叠层区域厚为a，垫片厚度为a+b。

调整角度θ，使相机镜头轴线落在垫片a和b点之；

调整高度h和距离x，使视场包括a和d之间的区域。

为使折叠区域清晰成像且便宜后续图像处理，高度与相机倾角关系为：

一般地，角度θ在30-60度为宜。

这是测内柱面折叠层的示意图，外柱面折叠层类似。

该方法就是通过传送带经过摄像机对垫片拍照，数据传入计算机，计算机分析内孔柱面或外柱面特征实现垫片的正反面分类，计算机将数据处理完成，控制挡片达到正反面的分类，到达翻面装置实现自动翻面，再次送上传送带，此时已实现了垫片的翻面，可进行下一步工序。该发明解决了耗费人力资源的，耗时长，人为工作效率低等问题。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。