基于机器视觉的钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测装置的制作方法

本实用新型涉及机器视觉领域，尤其涉及一种基于机器视觉的钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测装置。

背景技术：

冲孔一直是钣金类材料的主要加工方式。现代的钣金类加工方式基本为自动送料的连续加工，即生产线的方式，所以冲床冲头会长时间在高压状态下工作；且冲压的冲头为适应现代的精加工，一般较小，所以冲压时难免会出现高温软化，或折断的现象，从而导致后续的钣金加工的冲孔出现一定的形位公差，甚至严重不合格等，当生产一定量之后，才可能被察觉，甚至位置公差等很难被工人察觉，容易造成企业严重的经济损失。现有的钣金冲孔检测主要有以下几种：传统目视法即利用肉眼观察的方式检验钣金冲孔是否有缺陷，这种方式对于较小的形状公差和位置公差等就很难察觉，对于一些安装具有一定精确度要求的钣金件来说，这是相当致命的；超声波检测，即借助超声波探头，发出声波检测金属表面，遇到缺陷后产生反射波，在荧屏上形成脉冲波形，然后根据波形特征判断缺陷位置和大小，该方法需要一定的专业性工人去判断，缺乏推广性；扫描电子显微镜检测即利用扫描电子显微镜观察钣金冲孔端口组织，该方法主要用于航天领域与精密加工方面，能观测出极其微观的缺陷，精度极高，然其应用需要较昂贵的仪器设备和专业技术支持，存在操作费用高及要求工作人员的专业素质高等缺陷。基于机器视觉的方法即利用机器视觉技术，通过设计相应的识别算法，能很好得识别钣金冲孔的缺陷，在线实时能力好，精度始终，实现难度低，操作方便。

基于机器视觉的在线检测系统，通过计算机检测产品图像中的异常，达到自动检测的目的。目前对图像缺陷的检测算法有很多，如开运算、闭运算、亚像素边缘检测、几何变换、几何特征匹配、Hu不变矩轮廓匹配等。现有图像识别算法存在以下不足：

上述算法虽然有不错的检测效果，但算法复杂、计算速度慢，不能满足高速运动生产线的实时缺陷检测需求。

上述算法针对钣金冲孔的缺陷类型在检测效果和检测精度方面有较大的滞后性，不适于此类产品的检测。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有设计的不足，提供了一种基于机器视觉的钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测装置。

为实现上述目的，本实用新型技术解决方案如下：

一种基于机器视觉的钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测装置，主要由在线检测端(1)和PC控制端(7)组成，所述在线检测端(1)通过可调节支架支撑，所述在线检测端(1)内安装有线阵扫描式CCD相机(13)，所述线阵扫描式CCD相机(13)下方连接有两个相互平行有一定间隔的滑杠(2)，间隔的正下方装有一向上打光的平行光源LED灯(3)；所述PC控制端(7)内部装有工控机，上部集成有人机交互端；所述在线检测端(1)与工控机相连，所述工控机与人机交互端通信。

优选地，所述人机交互端由键盘(8)、鼠标(9)及显示器(10)组成。

优选地，所述伸缩支架包括上支架(4)和下支架(5)，所述下支架(5)能够在上支架(4)内伸缩调节。

优选地，所述滑杆(2)之间间隔为20-50cm。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

1.本实用新型利用了钣金件与其冲孔部位在可见光下具有不同的颜色空间特征，基于机器视觉技术，自动识别钣金冲孔的形状位置信息，从而判断钣金冲孔是否满足加工要求。

2.本实用新型光源采用LED平行光，由下至上打光，使得线阵CCD相机检测的更加明显，精确度更高。

3.本实用新型在线检测端支架可上下伸缩以适应不同钣金冲孔流水生产线的高度要求，适应性好。

附图说明

图1是本实用新型钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测总体结构示意图。

图2是本实用新型钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测线结构示意图。

图3是本实用新型钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测线侧面剖视图。

图4是本实用新型钣金冲孔生产线冲孔缺陷检测流程图。

其中，1：线检测端设备、2：滑杠、3：平行光源LED灯、4：上支架、5：下支架、6：传送带、7：PC控制端、8：键盘、9：鼠标、10：显示器、11：钣金件、12：钣金冲孔生产线末端、13：线阵扫描式CCD相机。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本实用新型做进一步详述，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本实用新型的具体实施方案如图所示(参见图1-4)。本实用新型原理在于钣金件表面与其冲孔具有较大的颜色差异，由下方打光时，差异会更加明显，因为可见光对其金属钣金件很难穿透，所以相机的光敏原件接受到的只有透过冲孔的光线，因而只有冲孔区域会形成白色亮斑，而非冲孔区显黑色，通过阈值分割结合一定算法我们能得到冲孔大小形状及其位置信息，通过这些信息我们就能判断钣金的冲孔是否满足要求。

如图1至图3所示，本实用新型装置主要由在线检测端(1)和PC控制端(7)组成。在线检测端(1)内安装着线阵扫描式CCD相机(13)，其下连接了两个相互平行有一定间隔的滑杠(2)，间隔的正下方装有一向上打光的平行光源LED灯(3)，上支架(4)与下支架(5)联合作用可以调节在线检测端(1)的高度并起支撑作用。PC控制端(7)内部装有工控机，上部集成有人机交互端，由键盘(8)、鼠标(9)及显示器(10)组成。

系统工作时在线检测端(1)置于钣金冲孔生产线末端(12)，并调节在线检测端(1)高度，达到滑杠(2)与传送带(6)同高度，使得钣金件(11)平行的由钣金冲孔生产线末端(12)的传送带(6)传送到在线检测端(1)的平行滑杠(2)上。

所述在线检测端置于钣金冲孔生产线末端，实现对传送带传输的钣金冲孔的接收。线阵扫描式CCD相机位于钣金冲孔接收位置的上方，用于实时的图像提取。向上打光的平行光源LED灯置于钣金冲孔接收位置的下方，提高检测目标和非检测区域之间的对比度，进而简化了钣金冲孔缺陷检测的难度。所述PC控制端实现对线阵扫描式CCD相机拍摄图像的处理、检测与缺陷的输出。

如图4所示，本实用新型实施过程为：首先启动系统，线阵扫描式CCD相机(13)开始工作，首先检测钣金型号是否为系统标准库中所有，若为新的钣金，则通过机器学习的方式，自动将钣金型号规格等录入标准库，当系统存在该钣金型号后，则可开始线阵扫描式CCD相机(13)对钣金冲孔件(11)的持续检测，并将每一帧图像传回PC控制端(7)，通过其中集成的算法得出每一帧图像中冲孔的形状尺寸和位置尺寸，比较其是否满足加工要求，当某一帧出现冲孔缺陷时，则抓取该时刻图像，通过算法得出具体钣金的具体部位的具体缺陷，并保存，以方便后续工人处理，且计算缺陷冲孔出现的频率，当出现过频繁的加工不合格时，则PC控制端(7)将紧急停止钣金生产线并警报拉响。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。