专利名称：一种变压器线包全方位工业视觉自动检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变压器线包外观缺陷检查方法，尤其是涉及到一种变压器线
包全方位工业视觉自动检测系统。
背景技术：
现有的变压器线包外观检查方式是作业人员手持被检变压器线包，放在光学放 大镜下，用手四面翻转变压器线包，用眼睛直接检查变压器线包外观缺陷。现有变压器外观 检查方法具有一下缺点 1、工作效果低，容易漏检，质量管控风险高； 2、肉眼检查，对作业人员的业务素质、熟练程度要求高，需要一定的培训时间，这 增加了人工成本和质量风险； 3、制程直通率低，返修率高，容易造成材料、人工浪费； 4、使用光学放大镜，容易使人眼产生疲劳，这降低了工作效率同时也更容易增加
漏检、误判的概率； 5、制程自动化程度低。
发明内容有鉴于当前变压器行业竞争日益激烈，对产品质量要求日趋严格，现有传统变压 器线包外观检查方法的低效率、低自动化程度、高质量风险，使得变压器生产合格率降低， 企业的竞争力受到较大的影响。 因此，本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种可以使 变压器制程外观站实现制动化检测，全面提升该站点工作效率的变压器线包外观缺陷全方 位工业视觉自动检测系统。 本实用新型是通过如下方式实现的本实用新型一种变压器线包外观缺陷全方位 工业视觉自动检测系统包括了 4个子系统成像子系统、传动子系统、光学照明子系统、电 子计算子系统(即图像采集、处理和自动判别不良子系统，含软体单元和硬件单元)。其中 所述的成像子系统有四个独立的图像讯息光电讯号转换单元，分别是上侧位成像装置ll、 成像子系统下侧位成像装置12、成像子系统左侧位成像装置13、成像子系统右侧位成像装 置14 ;均分别与电子计算子系统的图像采集单元41相连；所述的传动子系统包括有一机 械传动单元21和一行程感应单元22，其中行程感应单元22与电子计算子系统的通讯接口 42相连；所述的光学照明装置31、32为成像子系统的光学成像提供必要的和符合要求的特 定方向、照度、颜色、色温；所述的电子计算子系统包括有图像采集单元41、通讯接口单元 42、存储单元43、软件单元(参数设定模块44、自动检测模块45及高级检测模块46);其中 图像采集单元41、存储单元43及参数设定模块44依次相连，通讯接口 42及参数设定模块 44分别与自动检测模块45及高级检测模块46相连。 所述的成像子系统具有四个独立的图像讯息光电讯号转换单元和与各光电讯号转换单元相匹配的光学成像组件单元，成像子系统从上、下、左、右四个侧面对一个被测变 压器线包成像，获取被测变压器线包4个侧面图像信息； 所述的传动子系统具有一机械传动单元和一行程感应单元，机械传动单元将待测 变压器线包输送到检测位置，紧接着，行程感应单元传递感应讯号给电子计算子系统； 所述的光学照明子系统是为成像子系统的光学成像提供必要的和符合要求的特 定方向、照度、颜色、色温的光学照明装置； 所述的电子计算子系统收到到位传感讯号开始采集成像子系统输送过来的被测 变压器线包四个侧面图像讯号，并转换为四个一定格式的被测变压器线包图像讯息作为待 测资料，软件单元将所述待测资料和与之对应的预先设定的区域、区域阈值参数进行比对， 以判断出变压器线包外观缺陷。 本实用新型具体检测方法包括如下步骤 A)预先设定需要检测的区域和区域内像素的灰度阈值； B)将所述被测变压器线包的图像信号转换为一定格式的高对比度黑白图像待测 资料； C)用预先设定的检测区域和区域灰度阈值和所述高对比度黑白图像待测资料进 行像素灰度比对；本步骤包括两个子步骤C-1)采集图像信号并暂存，对图像做区域预设 和区域灰度阈值预设；C-2)将所述预先设定的检测区域和区域灰度阈值和所述高对比度 黑白图像待测资料进行像素灰度比对； D)像素灰度值判定可以有两种选择选其一 其一，高于灰度阈值的像素点判为不 良，低于灰度阈值的像素点判为合格；其二，高于灰度阈值的像素点判为合格，低于灰度阈 值的像素点判为不良。 综上所述，本实用新型采用了一系列新技术，光、机、电有机结合，大幅提升了变压 器线包外观检测效率，切实有效的提高了变压器线包外观工作效率和变压器制程良率和， 故是一种理想的变压器线包全方位工业视觉自动检测系统。
图1 :本实用新型系统结构示意图； 图2 :本实用新型设备工作流程示意图； 图3 :本实用新型检测方法步骤流程示意图； 图4 :本实用新型设备操作原理示意图； 图5 :本实用新型机械传动部分结构示意图； 图6 :本实用新型可变焦光学成像组件结构之一示意图； 图7 :本实用新型可变焦光学成像组件结构之二示意图；具体实施方式现结合附图详述本实用新型具体实施方式
如图一所示，本实用新型主要包括有4个子系统1、成像子系统；2、传动子系统； 3、光学照明子系统；4、电子计算子系统。其中所述的成像子系统有四个独立的图像讯息光 电讯号转换单元，分别是上侧位成像装置11、成像子系统下侧位成像装置12、成像子系统 左侧位成像装置13、成像子系统右侧位成像装置14 ;均分别与电子计算子系统的图像采集单元41相连；所述的传动子系统包括有一机械传动单元21和一行程感应单元22，其中行 程感应单元22与电子计算子系统的通讯接口 42相连；所述的光学照明装置31、32为成像 子系统的光学成像提供必要的和符合要求的特定方向、照度、颜色、色温；所述的电子计算 子系统包括有图像采集单元41、通讯接口单元42、存储单元43、软件单元(包含参数设定 模块44、自动检测模块45及高级检测模块46);其中图像采集单元41、存储单元43及参 数设定模块44依次相连，通讯接口单元42及参数设定模块44分别与自动检测模块45及 高级检测模块46相连。 其中所述的成像子系统中的四个独立的图像讯息光电讯号转换单元均具有一调 节杆， 一光学成像组件固定套， 一可变焦光学成像组件；其中所述的可变焦光学成像组件 主要包括有(如图六所示)数码光学镜头61、内衬套62、调节套63、外壳64、目镜65，也 可是由数码光学镜头71、外壳72及调焦筒73组成(如图七所示)；将可变焦光学成像组 件与图像讯息光电讯号转换单元对接，并将光学成像组件固定套套在可变焦光学成像组件 外，再将光学成像组件固定套又与调节杆套接，可变焦光学成像组件改变成像焦距时，同时 需要改变光学成像组件固定套在调节杆的位置以改变工作距离，从而获得清晰所需的清晰 像。调节杆固定在被测变压器线包的下方，令此成像装置对准被测变压器线包下方，所组成 的装置可以对被测变压器线包的一下侧面进行成像，被测变压器线包其它三个侧面的成像 装置均按前述方法套接安装。四个侧面分别是上、下、左、右，左、右侧面成像装置安装在被 测变压器线包的左下方和右下方，上，下侧面成像装置安装在被测变压器线包的正上方和 正下方。 所述的传动子系统具有一机械传动单元，三个可插装被测变压器线包的夹具51a、 51b、51c，以及一送料转盘52，三个夹具分别固定于送料转盘52上的同一圆周轨迹上三等 分(120°夹角)平均分布的三个位置，使送料转盘在静止状态(停止转动状态)时，三个夹 具总有一个朝左(即卸料位置)， 一个朝右(即上料位置)， 一个朝下(即检测位置)。使用 者将被测变压器线包装到朝右(即上料位置)夹具上，踩动脚踏板53，机械传动单元受此 操作而产生一控制讯号，控制动力源驱动送料转盘52顺时针方向转动120度，将被测变压 器线包由上料位置输送到检测位置，同时将上一个被测变压器线包由检测位置输送到卸料 位置。以上过程如图二 (设备工作流程示意图)和图四(设备操作原理示意图)所示。机 械传动单元的传动过程如图五(机械传动部分结构示意图)所示，脚踏板53与开关K1相 连，开关K1、控制电路57、电机54、锥齿55、锥齿56、送料转盘52依次相连。使用者踩动脚 踏板使开关K1闭合，每闭合控制开关K1 一次，控制电路产生控制信号并驱动电机54旋转 顺时针方向转120度，从而带动送料转盘52跟着转动。 所述的传动子系统具有一行程感应单元，所述行程感应单元有一三孔光栅轮，一 感应器以及一通讯模块组成；所述三孔光栅轮与所述送料转盘固定在同一转轴上，三个光 栅孔的位置分别对应所述送料转盘上三个夹具位置。当机械传动单元受使用者操作产生一 控制讯号，控制动力源驱动所述送料转盘转动，所述送料转盘上所述朝右(即上料位置)夹 具上的所述被测变压器线包到达检测位置时，所述三孔光栅轮的对应上料位置的光栅孔也 恰好对准所述行程感应单元的感应器而使感应器产生感应讯号，所述通讯模块接到感应信 号即产生一控制讯号，发送给所述电子计算子系统，被所述电子计算子系统的通讯单元所 接收并被软件单元所识别，以使所述软件单元启动自动检测程序，并将测试结果以变压器
5立体图形加方位箭号的方式显示在所述软件单元的所述自动检测模块的界面上，标示变压
器各个侧面的0K或NG的测试结果，OK时箭号为绿色，NG时箭号为红色。 本实用新型系统设备操作流程 —、从左测位夹头下料的同时，从右侧位夹头上料； 二、踩动踏板开关，启动电机，令此夹头转到检测位； 三、行程感应单元感应到待测品到位，发送信号给电子计算系统图像采集单元，令 其采集4侧面待测图像； 四、软件单元收到采集系统送来的图像信息后转换成一定格式的待测资料，并与
预设好的图像测试资料进行比对，并将测试结果以模拟图的方式显示在自动检测界面上； 五、从左测位夹头下料同时，从右侧位夹头上料，踩动踏板开关，使被测品转到左
侧位，推出检测位，同时右测位夹头到达检测位，开始下一个被测品检测。 所述的光学照明子系统是为成像子系统的光学成像提供必要的和符合要求的特
定方向、照度、颜色、色温的光学照明装置； 所述的电子计算子系统具有 —通讯接口单元，以实现所诉电子计算子系统与所述行程感应单元之间的通讯； —图像采集单元，以采集成像子系统输送来的所述被测变压器线包四个侧面的数 字图像讯号； —存储单元，以保存采集到的所述被测变压器线包四个侧面的数字图像讯号； —软件单元，所述软件单元具有一自动检测模块、参数设定模块，高级检测模块。
数设定模块和高级检测模块用于测试区域划定、测试区域阈值参数设定时的参数设定、调
整、调试等。自动检测模块受所述行程感应单元产生的控制讯号控制，在收到所述行程感应
单元送来的感应讯号时，启动自动检测程序控制图像采集单元采集所述被测变压器线包
四个侧面的数字图像讯号，并将采集到的数字图像讯号转换成一定格式的被测变压器线包
图像讯息，再将所述四个被测变压器线包图像讯息分别和与之对应的预先设定好的区域、
及区域阈值参数进行比对，以判断出被测变压器线包外观缺陷。 如图三所示，本实用新型具体检测方法包括如下步骤 A)预先设定需要检测的区域和区域内像素的灰度阈值； B)将所述被测变压器线包的图像信号转换为一定格式的高对比度黑白图像待测 资料； C)用预先设定的检测区域和区域灰度阈值和所述高对比度黑白图像待测资料进 行像素灰度比对；本步骤包括两个子步骤C-1)采集图像信号并暂存，对图像做区域预设 和区域灰度阈值预设；C-2)将所述预先设定的检测区域和区域灰度阈值和所述高对比度 黑白图像待测资料进行像素灰度比对； D)像素灰度值判定可以有两种选择选其一 其一，高于灰度阈值的像素点判为不 良，低于灰度阈值的像素点判为合格；其二，高于灰度阈值的像素点判为合格，低于灰度阈 值的像素点判为不良。
权利要求一种变压器线包全方位工业视觉自动检测系统，其特征在于主要包括有4个子系统成像子系统、传动子系统、光学照明子系统及电子计算子系统；其中所述的成像子系统有四个独立的图像讯息光电讯号转换单元，分别是成像子系统上侧位成像装置(11)、成像子系统下侧位成像装置(12)、成像子系统左侧位成像装置(13)、成像子系统右侧位成像装置(14)；均分别与电子计算子系统的图像采集单元(41)相连；所述的传动子系统包括有一机械传动单元(21)和一行程感应单元(22)，其中行程感应单元(22)与电子计算子系统的通讯接口单元(42)相连；所述的光学照明装置(31)、(32)为成像子系统的光学成像提供必要的和符合要求的特定方向、照度、颜色、色温；所述的电子计算子系统包括有图像采集单元(41)、通讯接口单元(42)、存储单元(43)、软件单元；所述的软件单元包含参数设定模块(44)、自动检测模块(45)及高级检测模块(46)；其中图像采集单元(41)、存储单元(43)及参数设定模块(44)依次相连，通讯接口(42)及参数设定模块(44)分别与自动检测模块(45)及高级检测模块(46)相连。
2. 根据权利要求l所述的一种变压器线包全方位工业视觉自动检测系统，其特征在 于成像子系统具有四个独立的图像讯息光电讯号转换单元和与各光电讯号转换单元相匹 配的光学成像组件单元，成像子系统从上、下、左、右四个侧面对一个被测变压器线包成像； 四个侧面的图像讯息光电讯号转换单元均具有一调节杆，一光学成像组件固定套，一可变 焦光学成像组件；其中所述的可变焦光学成像组件主要包括有数码光学镜头(61)、内衬 套(62)、调节套(63)、外壳(64)、目镜(65);其中所述的可变焦光学成像组件与图像讯息 光电讯号转换单元对接，所述的光学成像组件固定套套设在可变焦光学成像组件外，所述 的光学成像组件固定套与调节杆套接。
3. 根据权利要求1所述的一种变压器线包全方位工业视觉自动检测系统，其特征在 于所述的传动子系统具有一机械传动单元，三个可插装被测变压器线包的夹具(51a)、 (51b) 、 (51c)，以及一送料转盘(52);所述的三个夹具(51a) 、 (51b) 、 (51c)分别固定于送料 转盘(52)上同一圆周轨迹上120°夹角平均分布的三个位置；所述的机械传动单元中脚 踏板(53)与开关(Kl)相连，开关(Kl)、控制电路(57)、电机(54)、锥齿(55)、锥齿(56)、送 料转盘(52)依次相连。
4. 根据权利要求3所述的一种变压器线包全方位工业视觉自动检测系统，其特征在 于所述的传动子系统具有一行程感应单元，所述行程感应单元有一三孔光栅轮， 一感应器 以及一通讯模块组成；所述三孔光栅轮与所述送料转盘固定在同一转轴上，三个光栅孔的 位置分别对应所述送料转盘上三个夹具位置。
5. 根据权利要求2所述的一种变压器线包全方位工业视觉自动检测系统，其特征在于 其中所述的可变焦光学成像组件也可是由数码光学镜头(71)、外壳(72)及调焦筒(73)组 成。
专利摘要本实用新型公开了一种变压器线包全方位工业视觉自动检测系统，主要包括有4个子系统成像子系统、传动子系统、光学照明子系统及电子计算子系统；其中成像子系统有四个独立的图像讯息光电讯号转换单元，均分别与电子计算子系统的图像采集单元相连。本实用新型采用了一系列新技术，光、机、电有机结合，大幅提升了变压器线包外观检测效率，切实有效的提高了变压器线包外观工作效率和变压器制程良率。
文档编号G01N21/952GK201535754SQ20092013825
公开日2010年7月28日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者李峡舟 申请人:福州泉通电子有限公司