基于双ccd的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，包括视觉检测单元，视觉检测单元包括位置固定的用于采集整个光纤绕组图像的全局CCD相机和位置可调的用于采集光纤绕组局部图像的局部CCD相机，全局CCD相机和局部CCD相机均与工控机连接，工控机通过电气传动单元与局部CCD相机连接，工控机与显示屏连接。本发明采用双CCD相机自动在线检测技术，通过全局CCD相机对光纤绕组线径大小变化的跟踪来有效地调整局部CCD相机的工作位置，使局部CCD相机对光纤绕组实时在线监测，有利于提高光纤绕制质量和缺陷检测效率，降低生产成本，同时有利于提高光纤绕制缺陷检测的自动化程度，在线实时检测过程中，记录光纤缠绕缺陷图像信息，有助于问题回溯。
【专利说明】
基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置
技术领域
[0001]本发明属于工业视觉计算领域，特别涉及一种基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置。
【背景技术】
[0002]由于完成一发光纤的缠绕耗时较长，且缠绕件体积大，层数多，缠绕过程中光纤绕组需在一定范围内左右移动，因此容易出现光纤爬台、挤出、下陷、下滑、刷子毛残留等缺陷。现阶段光纤缠绕质量主要靠人眼来检验，容易出现“漏检”的情况。
[0003]针对光纤缠绕缺陷检测，申请号为201210189025.1的中国专利公开了一种基于机器视觉技术的实时光纤绕制缺陷检测方法，是采用机器视觉技术，按抽样检测方法，检测普通光纤环的缺陷，该方法适用于体积小、缠绕速度较慢、精度低的物件。申请号为201210477554.1的中国专利公开了一种用于光纤环绕制的在线监测与报警系统及方法，是将光源沿着光纤环切线方向照射，通过成像系统产生暗影，根据光纤环的暗影来判断光纤的缺陷，该方法只能检测光纤环是否有叠纤、漏纤缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，适用于各种体积和缠绕速度的光纤绕组，能够检测多种缠绕缺陷，检测精度高。
[0005 ]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
一种基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，包括视觉检测单元，所述视觉检测单元包括位置固定的用于采集整个光纤绕组图像的全局CCD相机和位置可调的用于采集光纤绕组局部图像的局部C⑶相机，所述全局CXD相机和局部C⑶相机均与工控机电连接，该工控机通过电气传动单元与局部CCD相机传动连接，同时该工控机与显示屏电连接。
[0006]借由上述结构，全局CCD相机视野较大，用于观察全局，检测光纤绕组是否接近局部CCD相机以及光纤绕组的外部直径。局部CXD相机视野较小，用于观察光纤绕组局部，采集图像用以判断光纤绕组是否存在缺陷。由于局部CCD相机精度高且不能自动变焦，当光纤绕组半径变化时，局部CCD相机必须通过前后移动以保证光纤绕组的成像始终在局部CCD相机对焦平面上。工控机控制电气传动单元调节局部CCD相机的位置。本发明采用双CCD相机检测纺锤形光纤绕组绕制过程中的缺陷，有效地控制光纤绕组的取图范围，提高了光纤绕缠绕的缺陷检测率，降低了生产成本。
[0007]作为一种优选方式，所述全局CCD相机的镜头垂直于光纤绕组的轴线，全局CCD相机的视角覆盖整个光纤绕组的外径。
[0008]进一步地，所述视觉检测装置还包括两个位置可调的弧形光源，所述两个弧形光源分位于局部CCD相机的左右两侧，且该两个弧形光源的弧度与光纤绕组的弧度一致。
[0009]采用与光纤绕组弧度一致的弧形光源，使光源能够均匀的分布，从而得到最优的成像效果。
[0010]作为一种优选方式，所述电气传动单元包括PLC、步进电机和导轨，所述工控机通过PLC与步进电机电连接，该步进电机通过导轨与局部CCD相机传动连接。
[0011]作为一种优选方式，所述步进电机通过导轨与所述两个弧形光源传动连接。
[0012]局部CCD相机及两个弧形光源固定安装在导轨上，弧形光源用于给局部CCD相机补充光源，使光能均匀将局部CCD相机的视野范围照亮。
[0013]进一步地，所述PLC与报警器相连。
[0014]如有缺陷，则工控机控制PLC发出报警信号，报警器报警。
[0015]本发明采用双CXD相机自动在线检测技术，通过全局CXD相机对光纤绕组线径大小变化的跟踪来有效地调整局部CCD相机的工作位置，从而使局部CCD相机对光纤绕组实时在线监测，该方法有利于提高光纤绕制质量和缺陷检测效率，降低生产成本，同时有利于提高光纤绕制缺陷检测的自动化程度，同时在线实时检测过程中，记录光纤缠绕缺陷图像信息，有助于问题回溯。
[0016]
【附图说明】
[0017]图1为本发明一实施例的结构不意图。
[0018]图2为全局C⑶相机和局部C⑶相机的工位结构图。
[0019]图3为本发明工作流程图。
[0020]其中，I为全局CCD相机，2为局部CCD相机，3为工控机，4为显示屏，5为弧形光源，6为PLC，7为步进电机，8为导轨，9为报警器，10为鼠标，11为光纤绕组。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]本发明是在原有的光纤绕组11的控制台上加装视觉检测单元来检测光纤缠绕质量。待检测光纤绕组11呈纺锤形，且绕制时光纤绕组11左右运动。
[0023]如图1至图2所示，本发明的一实施例包括视觉检测单元，所述视觉检测单元包括位置固定的用于采集整个光纤绕组11图像的全局CCD相机I和位置可调的用于采集光纤绕组11局部图像的局部CCD相机2，所述全局CCD相机I和局部CCD相机2均通过网线与工控机3电连接，该工控机3通过电气传动单元与局部CCD相机2传动连接，同时该工控机3与显示屏4电连接。工控机3还连有鼠标1和键盘。
[0024]全局C⑶相机I和局部C⑶相机2均为高精度CXD相机。
[0025]全局C⑶相机I和局部C⑶相机2均安装在光纤绕组11正前方。
[0026]所述全局CXD相机I的镜头垂直于光纤绕组11的轴线，全局C⑶相机I的视角覆盖整个光纤绕组11的外径。
[0027]所述视觉检测装置还包括两个位置可调的弧形光源5，所述两个弧形光源5分位于局部CCD相机2的左右两侧，且该两个弧形光源5的弧度与光纤绕组11的弧度一致。弧形光源5为弧形LED光源。
[0028]所述电气传动单元包括PLC6、步进电机7和导轨8，所述工控机3通过PLC6与步进电机7电连接，该步进电机7通过导轨8与局部CCD相机2传动连接。
[0029]所述步进电机7通过导轨8与所述两个弧形光源5传动连接。
[0030]所述PLC6与报警器9相连。报警器9为声光报警器9。
[0031]本发明的工作流程如图3所示。
[0032]具体地，当工控机3采集到全局CXD相机I的图片，经过图像预处理、快速图像分割、边缘检测、转轴提取、转轴区域变化检测来识别光纤绕组11运动位置和光纤绕组11外径，然后与初始外径大小对比换算得出局部CCD相机2与光纤绕组11局部的工作距离差。工控机3发送指令至PLC6，PLC6识别指令并将信号传给步进电机7，步进电机7控制导轨8从而带动局部C⑶相机2进行径向运动，保证光纤绕组11在局部C⑶相机2中成像一直处于焦距状态。
[0033]当光纤绕组11成像处于局部CCD相机2的对焦平面时，工控机3采集局部CCD相机2的图片，局部CCD相机2图像检测算法大概流程为图像预处理、图像分割、初步检测、纹理特征提取与几何特征提取，然后根据提取的特征，进行缠绕排列致密性检测、光纤宽度缠绕匝数检测、端面挤出与爬台缺陷检测、最终检测光纤绕组11是否爬台、挤出、下陷、下滑、刷毛残留等缺陷，输出检测结果。
[0034]综上，缠绕时，全局CCD相机I将整个光纤绕组11图像通过网络采集至工控机3，工控机3实时监控光纤绕组11外径变化，从而判定局部CCD相机2是否在适合拍摄的位置范围内，并根据计算的光纤绕组11外部直径的大小来控制步进电机7径向运动，步进电机7从而带动两个弧形光源5及局部CCD相机2运动，使得与光纤绕组11局部正好在局部CCD相机2镜头清晰成像的工作位置。局部CCD相机2将光纤绕组11局部高清图像采集至工控机3，通过算法处理实时监测绕制过程中的缺陷，且做到全覆盖采样。当缠绕完一圈后，光纤绕组11外径增大2R(R为光纤外径)，此时工控机3通过全局CCD相机I采集的图像分析，可得到光纤绕组11外径增加2R，工控机3将通过PLC6控制步进电机7使其带动导轨8水平方向向后移动2R距离，同时局部CCD相机2水平方向向后移动2R。以此类推直至绕制完成。当局部CCD相机2采集到图片并通过算法分析存在上述缺陷时，则PLC6发出报警信号，声光报警器9报警。
[0035]在本发明中，利用全局CCD相机I采集到的光纤绕组11图片求光纤绕组11外径可以沿用现有的图像分析处理技术中求外径的方法。同时也可以不使用算法对局部CCD相机2采集到的光纤绕组11局部图片进行图像分析处理，而是在局部CCD相机2采集到光纤绕组11局部图片后，直接利用工控机3将图片送至显示屏4显示，利用人工对采集到的图片进行缺陷识别，由于本发明装置采集到的图片精度高，相较于原来人工用肉眼直接识别光纤绕组11的缠绕缺陷，即使通过人工判断图片上的缺陷也能降低光纤绕组11缺陷的漏检率。当检测到不正常时，操作者通过工控机3控制报警器9报警。
【主权项】
1.一种基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，包括视觉检测单元，其特征在于，所述视觉检测单元包括位置固定的用于采集整个光纤绕组(11)图像的全局CCD相机(I)和位置可调的用于采集光纤绕组(11)局部图像的局部CCD相机(2)，所述全局CCD相机(I)和局部CXD相机(2)均与工控机(3)电连接，该工控机(3)通过电气传动单元与局部CCD相机(2)传动连接，同时该工控机(3)与显示屏(4)电连接。2.如权利要求1所述的基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，其特征在于，所述全局C⑶相机(I)的镜头垂直于光纤绕组(11)的轴线，全局C⑶相机(I)的视角覆盖整个光纤绕组(I I)的外径。3.如权利要求1所述的基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，其特征在于，所述视觉检测装置还包括两个位置可调的弧形光源(5)，所述两个弧形光源(5)分位于局部C⑶相机(2)的左右两侧，且该两个弧形光源(5)的弧度与光纤绕组(11)的弧度一致。4.如权利要求3所述的基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，其特征在于，所述电气传动单元包括PLC(6)、步进电机(7)和导轨(8)，所述工控机(3)通过PLC(6)与步进电机(7)电连接，该步进电机(7)通过导轨(8)与局部C⑶相机(2)传动连接。5.如权利要求4所述的基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，其特征在于，所述步进电机(7)通过导轨(8)与所述两个弧形光源(5)传动连接。6.如权利要求4或5所述的基于双CCD的实时光纤缠绕缺陷视觉检测装置，其特征在于，所述PLC(6)与报警器(9)相连。
【文档编号】G01M11/00GK105954008SQ201610395902
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】邹永, 卞勇, 盛峰, 张春华, 王刚, 朱莲香, 曹白玉, 雷燕, 林明辉, 周鹏, 曹虎, 李仁义, 潘广悦, 刘贞, 马宇坤, 吴康, 贺芳
【申请人】江南工业集团有限公司