专利名称：一种贵金属复合带焊接质量在线检测设备和在线检测方法
技术领域：
本发明涉及一种电子元器件使用的复合带材的生产设备，具体是指一种基于机器 视觉的贵金属复合带焊接质量在线检测设备。
背景技术：
贵金属复合带一般由一条细钼条和一条铜基底通过自动焊接设备完成焊接，被广 泛应用于变压器、电柜等，可以有效地节约贵金属用量，从而降低元器件的制造成本，提高 元件的使用性能及寿命，更加有效地提高了整体的质量。这种贵金属复合带虽然实现了自 动化生产，但对其焊接质量的检测仍然采用人工检测的方式，现有的检测方式存在以下不 足1、效率慢，难以满足生产要求。2、检测采用人工操作，人为影响检测的精度。3、贵金属复合带尺寸较小，检测精度高，给工人操作带来不变，劳动强度大。在生产过程中无法实时监控贵金属复合带成品的焊接质量，无法及时发现焊接质 量不合格的成品带。贵金属复合带好的焊接质量主要体现在第一，无表面磨伤；第二，芯 料尺寸及芯料与底料边沿间距满足公差要求。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的不足提供一种实现自动化检测、降低劳动强度、提高 生产效率的基于机器视觉的贵金属复合带焊接质量在线检测设备。本发明还同时提供了一种实现自动化检测、降低劳动强度、提高生产效率的基于 机器视觉的贵金属复合带焊接质量在线检测方法。为了实现上述第一目的，本发明设计出一种贵金属复合带焊接质量在线检测设 备，包括工业CXD数字相机、工业镜头、1394卡、1394数据传输线、相机支架和计算机组成， 工业镜头安装在工业CXD数字相机上，工业CXD数字相机安装在相机支架上，1394卡安装在 计算机上，工业C⑶数字相机通过1394数据传输线与计算机相连接。为了提高获取的图像的清晰度，本发明检测设备还包括有LED环形白光源和光源 控制器，LED环形白光源安装在相机上或相机附近的支架上，光源控制器通过电源线与LED 环形白光源连接，光源控制器可控制光源的照射强度。工业CXD数字相机采集待检测贵金属复合带的图像，通过1394卡和1394数据传 输线将图像存储于计算机中，设定具体的检测方法，通过分析所提取的图像即可判断焊接 质量的好坏。为了实现上述第二目的，本发明设计出一种贵金属复合带焊接质量在线检测方 法，该方法包括如下步骤(1)在线获取贵金属复合带的实时图像，将图像存储起来；(2)将 贵金属复合带焊接质量的好坏转换为对其各个边沿之间的尺寸要求；(3)提取待检产品的 一帧图像，截取图像中的一段，利用Carmy算子对图像进行处理，得到相关边缘；(4)再利用最小二乘法对边缘进行拟合，得到适当的直线；(5)接着对直线做角度调整，得到水平直 线和垂直节距；(6)通过对比垂直节距和标准节距，即可判断焊接质量的好坏。本发明具有以下优点通过CCD数字相机和工业镜头获取成品后的贵金属复合 带的实时图像，通过高效传输速率的1394卡和1394数据传输线，将图像传送给计算机，通 过计算机的内部处理，及时的将贵金属复合带的边缘焊接质量的信息及通过计算机显现出 来。本发明还提供了使用Carmy算子和用最小二乘法等原理适合计算机运行，通过计算机 的高效、可靠和自动化的运行，及时地对金属复合带的焊接质量进行检测。本发明在线检测 设备和在线检测方法实现了贵金属复合带焊接质量的自动化检测，降低了劳动强度，提高 了生产效率。
图1是本发明贵金属复合带焊接质量在线检测设备结构示意图；图2是本发明的贵金属复合带结构示意图；图3是本发明检测算法的原理图；图4是本发明利用Carmy算子提取后的边缘图；图5是本发明图4中的A部分利用最小二乘法拟合直线的原理图；图6是本发明对已拟合的直线进行角度调整的原理图。
具体实施例方式为了便于本领域技术人员的理解，下面将结合具体实施例及附图对本发明的结 构原理作进一步的详细描述如图1所示，本发明基于机器视觉的贵金属复合带焊接质量在线检测设备的结构 如图1所示。该设备由工业C⑶数字相机1、工业镜头2、LED环形白光源3、光源控制器4、 1394卡5、1394数据传输线6、相机支架7和计算机8所组成。工业镜头2安装在工业CXD 数字相机1上，工业CXD数字相机1安装在相机支架7上，1394卡5安装在计算机8上，工 业CXD数字相机1通过1394数据传输线6与计算机8相连接。为了提高获取的图像的清晰度，本发明检测设备还包括有LED环形白光源3和光 源控制器4，LED环形白光源3安装在相机上或相机附近的支架上，光源控制器4通过电源 线与LED环形白光源3连接，光源控制器可控制光源的照射强度。如图2所示，待检测贵金属复合带由基底9和芯料10组成，基底9采用铜材料，芯 料10贵金属复合带一般由一条细钼条和一条铜基底通过自动焊接设备完成焊接如图3所示检测算法的原理。贵金属复合带焊接质量检测可转换为对尺寸a、b、c 和d的检测，其中a为基底9在上下边的宽度，c为芯料10的上下边的宽度，b为基底9的 上边到芯料10的上边的宽度，d为基底9的下边到芯料10的下边的宽度。若这些尺寸在 满足要求的范围内，即可认为贵金属复合带焊接质量满足要求。如图4所示，利用Carmy算子提取后的边缘。提取一帧图像，截取其中的一段，利 用Carmy算子进行边缘检测。发现d尺寸中的芯料的下边产生不是直线的曲线段。如图5所示，利用最小二乘法拟合直线的原理。Carmy算子所提取的边缘可能不是 合适的直线，而可能是一些离散的点。选择这些离散点的最密集处为中心，上下提取适当的像素距离，即可利用最小二乘法将这些离散的点拟合成直线。设直线方程为*& !>，则 k 9{n ^xy % Jx ^y) l[n χ2 X( Yjc)2] b · ^yln U( fx/n)
9ο如图6所示，对已拟合的直线进行角度调整的原理。建立坐标X、Y轴，用最小二乘 法拟合之后得到的直线可能不是水平的，则求两直线间的节距不能直接用纵坐标相减，还 应考虑拟合直线K与水平直线间的角度因素影响。a、a'和a"分别是拟合直线K与基底9 和芯料10边缘相交的夹角，取a、a'和a"的平均值，则两直线之间的垂直节距为kcosa。 利用垂直节距和标准节距相比较，即可判断焊接质量的好坏。本发明的相关算法及操作界面采用C#语言编程实现。上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域技 术人员根据本发明的构思，所做出的适当变通或修改，都应在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种贵金属复合带焊接质量在线检测设备，其特征在于包括有工业CCD数字相机(1)、工业镜头(2)、1394卡(5)、1394数据传输线(6)、相机支架(7)和计算机(8)，工业镜头(2)安装在工业CCD数字相机(1)上，工业CCD数字相机(1)安装在相机支架(7)上，1394卡(5)安装在计算机(8)上，工业CCD数字相机(1)通过1394数据传输线(7)与计算机(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的检测设备，其特征在于还包括有LED环形白光源(3)和光 源控制器(4)，LED环形白光源(3)安装在相机(1)上或相机附近的支架(7)上，光源控制 器⑷通过电源线与LED环形白光源(3)连接。
3.一种实现贵金属复合带焊接质量在线检测的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)在线获取贵金属复合带的实时图像，将图像存储起来；(2)将贵金属复合带焊接质量的好坏转换为对其各个边沿之间的尺寸要求；(3)提取待检产品的一帧图像，截取图像中的一段，利用Carmy算子对图像进行处理， 得到相关边缘；(4)再利用最小二乘法对边缘进行拟合，得到适当的直线；(5)接着对直线做角度调整，得到水平直线和垂直节距；(6)通过对比垂直节距和标准节距，即可判断焊接质量的好坏。
全文摘要
本发明公开了一种贵金属复合带焊接质量在线检测设备和检测方法，所述的检测设备包括有工业CCD数字相机、工业镜头、1394卡、1394数据传输线、相机支架和计算机，工业镜头安装在工业CCD数字相机上，工业CCD数字相机安装在相机支架上，1394卡安装在计算机上，工业CCD数字相机通过1394数据传输线与计算机相连接。本发明贵金属复合带焊接质量在线检测设备和检测方法可以实现自动化检测、降低劳动强度、提高生产效率的基于机器视觉的优点。
文档编号G01N21/88GK101923058SQ20101018817
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者晁攀攀, 李定, 李迅波, 杨崧, 林羽锦, 王瑜, 秦光绪 申请人:东莞电子科技大学电子信息工程研究院;东莞市中一合金科技有限公司