一种基于机器视觉的连接器端子检测装置的制作方法

本实用新型涉及机器视觉检测系统检测领域，具体的说，是一种基于机器视觉的连接器端子检测装置。

背景技术：

连接器是电子工程技术人员经常接触的一种部件。它的作用非常单纯：在电路内被阻断处或孤立不通的电路之间，架起沟通的桥梁，从而使电流流通，使电路实现预定的功能。连接器形式和结构是千变万化的，其主要是由四大基本结构组件组成，分别是：端子，外壳(视品种而定)，绝缘体，附件。

连接器端子高度是一个重要尺寸，高度太高，会损坏与之相配的PCB板，高度太低，会引起连接不良。因此，现在各个连接器厂商都要求在线百分之百检测连接器端子高度。现有技术均采用机器视觉检测系统进行端子高度检测，检测方法是：用一个气缸带动检测头机构中的检测轴向端子移动，将端子的高低状态转换到镜头的视野范围内，然后启动机器视觉检测系统进行端子高度检测。现有技术中存在如下不足，对于像汽车ECU连接器这类的连接器，端子数量多达上百根，端子在外壳内多排多列分布，一个CCD相机的视野不可能覆盖所有的端子，因而不能在一个工位里检测所有的端子高度，如果设置多个相机，则一是会增加成本，二是多个相机之间会存在盲区，如果设置多个工位检测，由于基准变化，测量精度满足不了要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于机器视觉的连接器端子检测装置，用于解决现有技术中CCD相机因视野范围小，无法在一个工位里检测多根端子高度的问题。本实用新型通过设置伺服电机和滚珠丝杠系统驱动CCD相机移动，实现了在一个工位里检测多根端子高度的效果。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种基于机器视觉的连接器端子检测装置，包括依次连接的检测头机构，定位机构，机器视觉检测系统；所述机器视觉检测系统包括设于检测头机构上方的移载机构，设于移载机构上的CCD相机，设于CCD相机上且朝向检测头机构的镜头，设于检测头机构上的光源，与CCD相机电连接的图像处理装置；所述移载机构包括立板，固定设于立板上的伺服电机，一端与伺服电机输出端连接且转动支承在立板上的滚珠丝杠，套设在滚珠丝杠上的丝杠螺母，滑动设于立板上且与丝杠螺母可拆卸连接的CCD安装座；CCD安装座与CCD相机可拆卸连接。本实用新型所称的图像处理装置包括图像处理单元、图像分析处理软件、监视器、通讯/输入输出单元。图像处理单元主要完成对模拟视频信号的数字化过程。视频信号首先经低通滤波器滤波，转换为在时间上连续的模拟信号；按照应用系统对图像分辨率的要求，得用采样/保持电路对边疆的视频信号在时间上进行间隔采样，把视频信号转换为离散的模拟信号；然后再由A/D转换器转变为数字信号输出。而图像处理单元在具有模数转换功能的同时，还具有对视频图像分析、处理功能，并同时可对相机进行有效的控制。图像分析处理软件进行各种运算来抽取目标的特征，如位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度等，实现自动测量功能。监视器用于技术人员对图像分析处理软件进行操作，并将测量结果显示出来。通讯/输入输出单元用于与其他设备通讯，从而根据测量结果控制其他设备的动作。一般情况下，连接器的端子设置在连接器外壳内，CCD相机无法直接拍摄端子，因此需要将端子的高低状态用检测头机构转换到外壳外，并且处于CCD相机的视野范围内。工作时，将检测的范围划分为多个小于CCD相机视野范围的小区域，CCD相机在伺服电机和滚珠丝杠的带动下，逐个拍摄这些小区域，然后通过图像处理装置软件将各个小区域的图像进行拼接，计算出端子的高度。设置伺服电机和滚珠丝杠的目的在于提高CCD相机的移动精度，从而提高图像拼接精度。在此值得说明的是，为了进行图像拼接，CCD相机拍摄的各个小区域之间有重叠部分。在本领域中，图像拼接为现有技术，并且已经集成到图像处理装置中，因此在此不必详述图像拼接技术。

优选地，所述的检测头机构包括具有前端和后端的光源安装板，在光源安装板前端和后端之间伸缩的伸缩机构，设于伸缩机构前端的检测轴组件；所述检测轴组件包括与伸缩机构连接的检测底座，设于检测底座前端下方且与光源安装板可拆卸连接的光源，设于检测底座前端的检测轴座，设于检测底座后端的弹簧座，穿设于检测轴座内的检测轴；检测轴后端具有防脱落凸缘，防脱落凸缘与弹簧座之间设有弹簧。检测头机构的作用是，将端子的高低状态转件转换到连接器外壳外，转换原理如下：连接器产品在定位机构定位后，启动光源安装板上的伸缩机构，伸缩机构带动检测轴组件向前端即连接器产品方向移动，当检测轴组件的检测轴接触到端子后，在端子的反作用力下，检测轴向后压缩弹簧，直至伸缩机构运动至前端，端子的高低状态转换成检测轴后端防脱落凸缘的高低状态，并且防脱落凸缘处于CCD相机视野范围内。

优选地，所述立板上设有直线导轨，直线导轨上设有滑块，滑块与CCD安装座可拆卸连接。直线导轨是一种滚动导引，是由钢珠在滑块跟导轨之间无限滚动循环，从而使负载平台沿着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。滑块跟导轨间末制单元设计，使直线导轨同时承受上下左右等各方向的负荷，回流系统让线性导轨有更平顺且低噪音的运动。采用直线导轨后，CCD安装座滑动的直线精度更高，减小了图像拼接误差。

优选地，所述CCD安装座包括与丝杠螺母可拆卸连接的底板，设于底板上的固定板，设于镜头保护板上的CCD安装板；镜头保护板上固定设置有调整块且中部和两侧均开设有腰型孔，腰型孔的方向与CCD安装座滑动方向垂直；固定板上对应镜头保护板中部腰型孔设置有至少两个与腰型孔匹配的圆柱定位销，固定板上对应镜头保护板两侧腰型孔设置有螺纹孔，固定板上对应调整块设置有调整座，调整座内螺纹连接有旋钮且旋钮的一端与调整块连接。由于端子多排多列设置，为了让所有检测轴处于镜头的景深内且轮廓清晰，需要调整镜头和检测机构之间的距离，镜头保护板的滑动设置可以实现调整镜头和检测机构之间的距离的效果。在此需要说明的是，景深是指当某一物体聚焦清晰时，从该物体前面的某一段距离到其后面的某一段距离内的所有景物也是清晰的。通常情况下，镜头相对于检测机构的距离只需在调试阶段调整，本实用新型通过在固定板上设置至少两个圆柱定位销，镜头保护板上对应圆柱定位销设置腰型孔，实现镜头保护板的滑动，设置至少两个圆柱定位销的目的在于，镜头保护板在滑动中不会转动。镜头保护板位置调整好后，通过设置在镜头保护板两侧的腰型孔与固定板上对应的螺纹孔实现螺纹连接固定。设置旋钮的目的在于精确的调整镜头与检测机构的距离。

优选地，所述镜头保护板上可拆卸连接有底座，底座螺钉连接有盖；底座和盖的结合处形成抱紧镜头的圆孔，圆孔内设有至少三个凸起。现有技术中，镜头直接螺纹连接在CCD相机上，并且螺纹牙细，锁紧距离短，容易造成镜头松动，甚至掉落损坏。底座和盖形成圆孔，套设在镜头外，然后锁紧底座和盖，在螺纹锁合力的作用下，抱紧镜头，防止镜头松动。圆孔内设置至少三个凸起的作用在于，几何学中，三点定一个圆，即通过三个凸起就可以抱紧镜头，不需要将圆孔加工的很精确，降低了加工难度。在此值得说明的是，所述凸起可以设置在盖上，也可以设置在底座上或者在底座和盖上都设置。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)通过设置伺服电机和滚珠丝杠，使CCD相机移动拍摄，实现在一个工位里检测多根端子高度的效果，并且图像拼接精度高。

(2)通过设置直线导轨，实现进一步提高图像拼接精度的效果。

(3)通过设置镜头保护板调整装置，实现简单精确的调整镜头与检测机构之间距离的效果。

(4)通过设置抱紧镜头的底座和盖，实现了防止镜头松动的效果。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为移载机构结构示意图；

图3为检测头机构结构示意图；

图4为检测轴组件结构示意图；

图5为检测状态时检测轴组件结构示意图

图6为CCD安装座结构示意图；

图7为底座和盖的结构示意图；

1-检测头机构；2-定位机构；3-机器视觉检测系统；4-移载机构；5-CCD安装座；6-端子；7-连接器；11-检测轴组件；12-伸缩机构；13-光源安装板；111-检测底座；112-检测轴座；113-弹簧座；114-检测轴；115-光源；116-防脱落凸缘；117-弹簧；41-立板；42-伺服电机；43-丝杠螺母；44-滚珠丝杠；45-直线导轨；51-镜头；52-CCD相机；53-CCD安装板；54-底板；55-固定板；551-圆柱定位销；56-镜头保护板；561-腰型孔；562-盖；563-底座；564-凸起；57-旋钮；58-调整座；59-调整块。

具体实施方式

下面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

结合附图1-2所示，一种基于机器视觉的连接器端子检测装置，包括依次连接的检测头机构1，定位机构2，机器视觉检测系统3；所述机器视觉检测系统3包括设于检测头机构1上方的移载机构4，设于移载机构4上的CCD相机52，设于CCD相机52上且朝向检测头机构1的镜头51，设于检测头机构1上的光源，与CCD相机52电连接的图像处理装置；所述移载机构4包括立板41，固定设于立板41上的伺服电机42，一端与伺服电机42输出端连接且转动支承在立板41上的滚珠丝杠44，套设在滚珠丝杠44上的丝杠螺母43，滑动设于立板41上且与丝杠螺母43可拆卸连接的CCD安装座；CCD安装座与CCD相机52可拆卸连接。

工作原理：

首先连接器产品放置在定位机构2，连接器产品端子头部朝向检测头机构1；定位机构2将连接器定位夹紧；检测头机构1中的检测轴向连接器移动，并且将端子的高低状态转换到镜头51下方，通过程序将检测轴的区域分为若干个小于CCD相机52视野的小区域，并且每两个相邻的小区域都有重叠部分，然后伺服电机42通过滚珠丝杠44带动CCD相机52依次拍摄各个小区域，将各个小区域的图像信息传输到图像处理装置进行拼接处理，输出结果。

实施例2：

结合附图3-5所示，为更好的实现本实用新型，将端子的高低状态转件转换到连接器外壳外，所述的检测头机构1包括具有前端和后端的光源安装板13，在光源安装板13前端和后端之间伸缩的伸缩机构12，设于伸缩机构12前端的检测轴组件11；所述检测轴组件11包括与伸缩机构12连接的检测底座111，设于检测底座前端下方且与光源安装板可拆卸连接的光源115，设于检测底座111前端的检测轴座112，设于检测底座111后端的弹簧座113，穿设于检测轴座112内的检测轴114；检测轴114后端具有防脱落凸缘116，防脱落凸缘116与弹簧座113之间设有弹簧117。

工作原理：

首先连接器产品放置在定位机构2，连接器产品端子头部朝向检测头机构1；定位机构2将连接器定位夹紧；启动光源安装板13上的伸缩机构12，伸缩机构12带动检测轴组件11向前端即连接器产品方向移动，当检测轴组件11的检测轴114接触到端子后，在端子的反作用力下，检测轴114向后压缩弹簧117，直至伸缩机构12运动至前端，端子的高低状态转换成检测轴114后端防脱落凸缘116的高低状态，并且防脱落凸缘116处于镜头51下方，通过程序将检测轴的区域分为若干个小于CCD相机52视野的小区域，并且每两个相邻的小区域都有重叠部分，然后伺服电机42通过滚珠丝杠44带动CCD相机52依次拍摄各个小区域，将各个小区域的图像信息传输到图像处理装置进行拼接处理，输出结果。

实施例3：

结合附图1-2所示，为更好的实现本实用新型，进一步提高图像拼接精度，所述立板41上设有直线导轨45，直线导轨45上设有滑块，滑块与CCD安装座可拆卸连接。

工作原理：

直线导轨45是一种滚动导引，是由钢珠在滑块跟导轨之间无限滚动循环，从而使负载平台沿着导轨轻易的高精度线性运动，并将摩擦系数降至平常传统滑动导引的五十分之一，能轻易地达到很高的定位精度。滑块跟导轨间末制单元设计，使线形导轨同时承受上下左右等各方向的负荷。

实施例4：

结合附图1-6所示，为更好的实现本实用新型，方便人员在操作并且精确调整镜头51和检测机构之间的距离。所述CCD安装座包括与丝杠螺母可拆卸连接的底板54，设于底板54上的固定板55，设于固定板55上的镜头保护板56，设于镜头保护板56上的CCD安装板53；镜头保护板56上固定设置有调整块59且中部和两侧均开设有腰型孔561，腰型孔561的方向与CCD安装座滑动方向垂直；固定板55上对应镜头保护板56中部腰型孔561设置有至少两个与腰型孔561匹配的圆柱定位销551，固定板55上对51保护板56两侧腰型孔561设置有螺纹孔，固定板55上对应调整块59设置有调整座58，调整座58内螺纹连接有旋钮57且旋钮57的一端与调整块59连接。

工作原理：

镜头保护板56通过螺钉连接在固定板55上，调整镜头51和检测机构之间的距离时，拧松镜头保护板56与固定板55之间的连接螺钉，转动旋钮57，通过调整块59带动镜头保护板56移动，旋钮57旋转一圈，镜头保护板56向前移动一个螺距，因此可实现精确调整；同时设置在固定板55上的圆柱定位销551通过镜头保护板56中部的腰型孔561对镜头保护板56导向，由于至少设置两个圆柱定位销551，可以保证镜头保护板56只能滑动，不能转动，即镜头保护板56只能沿着腰型孔561的方向移动。镜头保护板56调整好位置后，拧紧螺钉，固定镜头保护板56。设置在镜头保护板56两侧的腰型孔561用于在镜头保护板56滑动过程中避让镜头保护板56与固定板55之间的连接螺钉。

实施例5：

结合附图6-7所示，为更好的实现本实用新型，防止镜头51松动，所述镜头保护板56上设有镜头51座，镜头51座包括底座563，与底座563螺钉连接的盖562；底座563固定设置在镜头保护板56上，底座563和盖562的结合处形成抱紧镜头51的圆孔，圆孔内设有至少三个凸起564。

工作原理：

安装镜头51时，松开底座563上的盖562，将镜头51拧紧在CCD相机52上，将盖562锁紧在底座563上，凸起564形成一个匹配镜头51外表面的圆，抱紧镜头51。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。