专利名称：主动红外ccd焊缝检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种主动红外CCD焊缝检测装置，特别是一种通过USB总线的主动红外CCD的汽车副车架焊缝检测装置，可用于汽车副车架生产线的在线检测。属于图像检测与控制技术领域。
背景技术：
在汽车零部件中，焊接件所占的比例非常高。焊接质量的好坏直接影响汽车的质量；同时也与整车的安全性能密不可分。车辆行驶实际表明，已有多辆汽车因为偏焊、漏焊等焊接质量问题产生了重大的交通事故，可见，焊接质量的控制具有广泛的经济效益和重大的社会效益。
由于焊缝检测在工业中的重要性，人们多年来研究出多种焊缝检测设备，现在对焊缝进行检测已成为一门发展快速的技术。应用CCD传感器不能检测到焊缝内部焊接质量，但通过表面焊缝图像的识别，完全可以得出是否漏焊、是否焊偏、焊缝的大小和形状，从总体上评估焊接质量。
在进行视频和图像捕获的方式中通常采用采用视频捕捉卡。视频捕捉卡方式一般应用于在闭路电视监控系统等领域。这种方式的主要优点是可以远距离传输，并由于有切换器的存在，可以同时监控多路视频源。但是视频捕捉卡和视频源使用的矩阵切换器都价格昂贵，并且视频捕捉卡采用的是模拟传输方式，因此会有图像的损失，而要达到和摄像头同样的图像质量，代价昂贵。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种主动红外CCD焊缝检测装置，应用主动红外CCD技术和通用串行总线USB技术，实现汽车部件生产线上副车架的在线快速焊缝检测。
为实现这样的目的，本发明的主动红外CCD焊缝检测装置主要包括工业控制计算机、图像获取模块、输入输出(I/O)信号模块和传动控制模块。
图像获取模块的构成部件包括CCD摄像头、符合USB2.0标准的USB、带有5V电压和500mA电流的网络集线器(HUB)和GaAs红外发光二极管的红外光源。CCD摄像头带红外CCD专用滤光片，通过USB接口与工业控制计算机相连。
输入输出I/O信号模块由I/O板卡、驱动板、报警灯、气动阀、举升气缸和减速电机构成。I/O板卡插入于计算机内，报警灯、气动阀、举升气缸和减速电机通过驱动板与I/O板相连。
传动控制模块包括工件传动系统、滚道、电机减速器和机架。滚道、电机减速器和机架同传动系统相连，传动系统同I/O板相连。
在焊缝检测过程中，将被检工件安装到检测机架上，在工控计算机上运行检测软件；通过主动红外CCD传感器检测到工件到位后，打开举升气缸，举升气缸升上工件使之定位到主动红外CCD摄像头检测范围内；计算机的检测软件自动切换多个摄像头，打开红外光源获取焊缝红外图像，并处理红外图像，分析识别结果。然后工件下降，根据识别结果分别被输送到合格滚道和不合格滚道。
本发明的整个装置结构紧凑、使用简单，通过表面焊缝图像的识别，得出是否漏焊、是否焊偏、焊缝的大小和形状，可以从总体上对生产线的焊接质量进行监控。根据工件的具体结构设计的检测机架使工件的上下料方便；利用USB总线技术在传输过程中没有图像质量的损失，USB接口支持即插即用功能，最多能同时连入127个USB设备，易于扩展。本发明的检测装置使得检测系统工作时，副车架上下料、焊缝图像的摄取、副车架焊接合格不合格品的分选以及报警功能一气呵成，检测不受环境光变化的影响，适合于生产线的在线快速检测。改变相应的安装支架，可用于汽车副车架之外的其它汽车焊接件检测，也可以用于其它行业焊接件检测。
图1为本发明主动红外CCD焊缝检测装置整体结构组成及工作流程示意图。
图2为本发明的CCD摄像头连接拓扑结构示意图。
图3为本发明基于USB总线的主动红外CCD焊缝检测装置机械结构外形图。
图3中，1为主动红外，2为副车架，3为定位销，4为举升气缸，5为立柱，6为检测机架。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的检测装置整体结构组成如图1所示，主要包括工业控制计算机、图像获取模块、输入输出(I/O)信号模块和传动机构模块。图像获取模块主要包括CCD摄像头和红外光源。可对普通CCD摄像头进行改装，带红外CCD专用滤光镜，透射近红外光，使其成为带有红外光源的主动红外摄像头。CCD摄像头通过USB接口与作为管理系统的工业控制计算机相连。每个摄像头分别对准所需要检测的各条焊缝。对于汽车副车架焊缝检测来说，有21个摄像头分别对准副车架上所需要检测的21条焊缝。USB的网络集成器HUB带有5V电压，能最大提供500mA的电流，因此本装置中CCD摄像头直接采用USB HUB提供电源，而不再外接电源。所选的USB接口符合USB2.0标准，因此图像传输最高可达480Mbps的速率，以保证系统工作时，焊缝图像的快速稳定传输。红外光源选择红外发光二极管，CCD摄像头带红外CCD专用滤光镜，透射近红外光，截止可见光，这样环境光的变化不会影响红外CCD的成像质量。
输入输出I/O信号模块由I/O板卡、驱动板、报警灯、气动阀、举升气缸和减速电机构成。I/O板卡插入于计算机内，报警灯、气动阀、举升气缸和减速电机分别通过驱动板与I/O板卡相连。
传动控制模块包括工件传动系统、滚道、电机减速器和机架。滚道、电机减速器和机架同工件传动系统相连，工件传动系统同I/O板卡相连。
装置另外设置显示器、键盘、打印机及显示报警等配套辅助设备。
图2为本发明的CCD摄像头连接拓扑结构示意图。
如图2所示，本发明的CCD摄像头通过USB接口与工业控制计算机相连。每个摄像头分别对准所需要检测的各条焊缝，所有摄像头通过USB的网络集线器进行扩展连接。
图3为本发明的机械结构外形图。如图3所示，1为主动红外CCD，由红外光源和CCD构成，2为副车架，是被检测工件，3为定位销，用于被检测工件(副车架)的检测定位，4为举升气缸，工作时用来举升和下降副车架，5为立柱，用于固定红外CCD，6为检测机架，固定于工作位，其它部件都安于机架上。
本发明用来检测轿车副车架上主要的21条焊缝的长度、宽度和位置偏差等几何参数，并以此判断副车架的焊接质量。
焊缝检测的工作过程如下1、将副车架2安装到检测机架6上，在工控计算机上运行检测软件。
2、通过I/O模块来检测副车架4的到位信号，来确定副车架2是否到位，检测到副车架2到位后，通过I/O模块控制举升气缸4运动，举升气缸4升上副车架2，通过定位销3使之定位到21个主动红外CCD1摄像头检测范围内。
3、检测软件自动切换21个摄像头，并打开红外光源，获取焊缝红外图像。
4、处理红外图像，分析识别21条焊缝，并给出结果。
5、通过I/O模块控制举升气缸4运动，带动副车架4下降，最后根据识别结果，分别将副车架输送到合格滚道和不合格滚道。工件传动系统用来安装和卸下副车架，采用链板传动，使副车架上下料时平稳方便。
权利要求
1.一种主动红外CCD焊缝检测装置，包括工业控制计算机、图像获取模块、输入输出信号模块和传动控制模块，其特征在于图像获取模块包括带红外CCD专用滤光镜的CCD摄像头和红外光源，每个摄像头分别对准所需要检测的各条焊缝，所有摄像头通过USB的网络集线器与作为管理系统的工业控制计算机进行扩展连接，输入输出信号模块由I/O板卡、驱动板、报警灯、气动阀、举升气缸和减速电机构成，I/O板卡插入于计算机内，报警灯、气动阀、举升气缸和减速电机分别通过驱动板与I/O板卡相连，传动控制模块包括工件传动系统、滚道、电机减速器和机架，滚道、电机减速器和机架同工件传动系统相连，工件传动系统同I/O板卡相连。
2.根据权利要求1的主动红外CCD焊缝检测装置，其特征在于所述的CCD摄像头有21个，直接采用USB HUB提供电源，所选的USB接口符合USB2.0标准，图像传输最高可达480Mbps的速率，红外光源选择红外发光二极管。
全文摘要
一种主动红外CCD焊缝检测装置，主要包括工业控制计算机、图像获取模块、输入输出信号模块和传动机构模块，采用带有红外滤光片的CCD摄像头和红外光源组成主动红外摄像头，通过USB接口与工业控制计算机相连，每个摄像头分别对准所需要检测的各条焊缝，所有摄像头通过USB的网络集线器进行扩展连接，计算机的检测软件自动切换多个摄像头，打开红外光源获取焊缝红外图像后进行处理分析，并根据识别结果分别将工件输送到合格或不合格滚道。本发明结构紧凑，使得检测系统工作时，副车架上下料、焊缝图像的摄取、副车架焊接合格不合格品的分选以及报警功能一气呵成，检测不受环境光变化的影响，适合于生产线的在线快速检测。
文档编号G01N21/88GK1546996SQ20031010935
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月12日 优先权日2003年12月12日
发明者丁国清, 颜国正, 王志武, 甘贤海, 胡胜华 申请人:上海交通大学