汽车轮毂气孔位置检测装置、方位角检测装置及方法与流程

本发明涉及一种汽车轮毂的技术领域，特别是涉及一种汽车轮毂气孔位置检测装置、方位角检测装置及方法。

背景技术：

目前，汽车轮毂自动化生产过程中，生产合格的轮毂经物流传输系统，被运送到包装车间；包装车间配有智能仓储系统，智能仓储系统将物流传输系统传送来的轮毂按尺寸、样式、客户及所配车型等信息进行分选，并将其分别存放到立体仓库中；立体仓库按工艺要求的轮毂成包数量、成包方式、成包材料等信息，分别将相应存储单元的轮毂进行出库，并将出库轮型相关数据传送给自动码垛打包系统；自动码垛打包系统按工艺要求对出库轮毂进行码垛、打包；打包完成的轮毂被运送至物流发货区，等待装车发货。其中，大多工艺要求每包4层，每层5只，或每包5层，每层4只，且轮毂码垛时要求其气孔方向朝外且垂直于托盘及隔板四周。目前大多轮毂厂都采用机器人对轮毂进行码垛，将气孔角度检测相机安装在机器人手臂上，相机随机械手的移动实时移动，工作环境不稳定，当需要检测时，机械手必须停止到相应位置等待检测，动作节拍被拉长，码垛效率大大降低；且受环境光照条件影响，如昼夜照明条件的变化，检测成功率、检测精度大大降低，系统频繁检测失败报警，需要操作人员在现场看护，其自动化生产效率不高；特别是遇到色差相差比较大的不同轮型时，时长无法准确计算轮毂气孔角度，导致轮毂成包后不能满足包装工艺要求，需后期人工开包重新码垛打包，大大增加了人员劳动强度和生产成本。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种全新的、稳定可靠、简单高效的汽车轮毂气孔位置检测装置及方位角检测装置，可以满足汽车轮毂码垛前的气孔位置检测、角度检测计算及轮毂传送要求，机械结构简单，相机工作环境稳定，特别是昼夜光线条件变化不会影响检测精度和检测成功率，大大提高了系统工作的稳定性和准确性。同时，轮毂气孔角度检测和机械手码垛过程相互独立，同步执行，码垛过程中，机械手直接抓取轮毂，不需要停留等待，节拍时间缩短，码垛效率大大提高。

为实现上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明一方面提供的汽车轮毂气孔位置检测装置，包括轮毂输送装置、视觉检测装置及控制系统,所述轮毂输送装置上设置有轮毂定位光电开关，所述视觉检测装置设置有检测支架，所述检测支架安装在所述轮毂输送装置上，所述检测支架上设置有环形曝光光源，所述环形曝光光源的中心设置有工业相机，所述检测支架的侧面设置有视觉控制器，所述视觉控制器与轮毂定位光电开关信号传递并控制所述环形曝光光源和工业相机完成拍照和数据运算、传输。

作为优选的技术方案，所述轮毂输送装置的下部设置有固定底座，其固定底座上设置有物流输送辊道，所述物流输送辊道出口侧的两侧设置有轮毂定位光电开关。

作为优选的技术方案，还包括防护封闭装置，所述防护封闭装置为视觉检测提供稳定的光照环境及机械保护。

作为优选的技术方案，所述防护封闭装置包括护罩，护罩沿轮毂传输方向的两个横向侧板安装在所述轮毂输送装置上，两个纵向侧板垂直安装在两个横向侧板之间，两个横向侧板和两个纵向侧板的顶端固定安装有顶板。

作为优选的技术方案，所述纵向侧板为半幅板，所述纵向侧板的下边缘与所述输送辊道的上平面最小距离能够保证任一型号轮毂从所述汽车轮毂气孔方位角检测装置进出口顺利通过。

本发明另一方面还提供了一种汽车轮毂气孔方位角检测装置，包括任一项上述的汽车轮毂气孔位置检测装置，视觉控制器根据工业相机拍照得到的图像数据，通过工业总线读取的当前出库轮毂数据进行对比，计算出当前轮毂气孔方位角度值，检测完成后，视觉控制器向物流输送装置发出检测成功信号，并将检测结果通过工业总线传送给码垛机器人，物流输送装置将当前轮毂传送至码垛机器人机械手抓取位置。

本发明还提供了一种汽车轮毂气孔方位角检测方法，根据上述的汽车轮毂气孔方位角检测装置实现的，包括按照顺序进行的以下步骤：

s1、系统启动，系统自检，确认无异常后，进入自动工作模式；

s2、判断当前工位状态，如果有轮则执行s3，如果没有轮则执行s5；

s3、停止物流输送辊道，根据出库数据，在预定扫描区域内扫描检测轮毂中心孔圆a和气孔圆b，并计算出气孔圆b的圆心ob在轮毂表面的方位角β；

s4、将检测成功的轮毂传送至下一工位，并将其气孔方位角β角度值传送给码垛机器人；

s5、读取当前仓库出库状态和出库轮毂轮型数据，并启动物流输送辊道，请求入轮。

所述步骤s4具体包括：

s41、等待下一工位-码垛机器人手臂抓取轮毂位，发出出轮允许信号后，物流输送辊道将当前检测成功的轮毂传送至下一工位；

s42、当前轮毂离开轮毂定位光电开关后，将检测结果-当前轮毂气孔方位角β传送给码垛机器人，码垛机器人根据轮毂气孔方位角β，调整机械手臂的抓取角度和码放角度，以保证码垛工艺对轮毂码垛角度的要求。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、机械结构简单，相机工作环境稳定，特别是昼夜光线条件变化不会影响检测精度和检测成功率，大大提高了系统工作的稳定性和准确性。

2、轮毂气孔角度检测和机械手码垛过程相互独立，同步执行，码垛过程中，机械手直接抓取轮毂，不需要停留等待，节拍时间缩短，码垛效率大大提高。

3、汽车轮毂气孔位置检测装置不仅适用于轮毂码垛工序中的轮毂气孔方位角度的检测，还适用于轮毂气密性试验过程中，轮毂气孔位置的检测及气孔塞的自动插拔等工序。

附图说明

图1是本发明的汽车轮毂气孔位置检测装置结构示意图；

图2是本发明的汽车轮毂气孔方位角检测装置检测方法程序流程图；

图3是本发明的汽车轮毂气孔方位角检测装置检测方法流程图。

附图标记：1、轮毂定位光电开关；2、视觉控制器；3、工业相机；4、环形曝光光源；5、检测支架；6、物流输送辊道；7、护罩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明的技术方案，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提供的汽车轮毂气孔位置检测装置，包括：轮毂输送装置，视觉检测装置及控制系统，轮毂输送装置上设置有轮毂定位光电开关1，视觉检测装置设置有检测支架5，检测支架5安装在轮毂输送装置上，检测支架5上设置有环形曝光光源4，环形曝光光源4的中心设置有工业相机3，检测支架5的侧面设置有视觉控制器2，视觉控制器2与轮毂定位光电开关1信号传递并控制环形曝光光源4和工业相机3完成拍照和数据运算、传输；控制系统控制视觉控制器2向轮毂输送装置发出检测请求信号，轮毂输送装置将待测轮毂运送至轮毂定位光电开关1处，视觉检测装置完成轮毂气孔角度检测后，轮毂输送装置将检测成功的轮毂运送至码垛机器人机械手抓取位；其中，轮毂定位光电开关1用于检测轮毂输送装置上轮毂是否移入视觉检测装置并向视觉控制器2传递信号，视觉控制器2根据轮毂定位光电开关1的信号，控制开启环形曝光光源4，启动工业相机3对当前轮毂进行拍照和数据运算、传输。

本实施例中，轮毂输送装置的下部设置有固定底座，其固定底座上设置有物流输送辊道6，物流输送辊道6承载输送轮毂，使轮毂在物流输送辊道上传递移动；物流输送辊道6出口侧的两侧设置有轮毂定位光电开关1；还包括防护封闭装置，防护封闭装置为视觉检测提供稳定的光照环境及机械保护；防护封闭装置包括护罩7，护罩7沿轮毂传输方向的两个横向侧板安装在轮毂输送装置上，两个纵向侧板垂直安装在两个横向侧板之间，两个横向侧板和两个纵向侧板的顶端固定安装有顶板；纵向侧板为半幅板，纵向侧板的下边缘与物流输送辊道6的上平面最小距离能够保证任一型号轮毂从汽车轮毂气孔方位角检测装置进出口顺利通过。

本发明的汽车轮毂气孔位置检测装置适用于轮毂气密性试验过程中，轮毂气孔位置的检测及气孔塞的自动插拔等工序。

本发明中，视觉控制器根据轮毂定位光电开关传递的信号，判断轮毂是否移入视觉检测装置；进一步地，视觉控制器根据用于轮毂气孔角度检测的工业相机拍照得到的图像数据，计算轮毂气孔的方位角度；根据识别完成结果及实测轮毂气孔方位角度值，判断轮毂是否可以移出视觉检测装置。

本发明提供的汽车轮毂气孔位置检测装置可用于检测轮毂气孔方位角，视觉控制器2根据工业相机3拍照得到的图像数据，通过工业总线读取的当前出库轮毂数据进行对比，计算出当前轮毂气孔方位角度值，检测完成后，视觉控制器2向物流输送装置发出检测成功信号，并将检测结果通过工业总线传送给码垛机器人，物流输送辊道将当前轮毂传送至码垛机器人机械手抓取位置。

本发明的汽车轮毂气孔方位角检测装置，主要应用于汽车轮毂自动码垛前，对轮毂气孔角度进行检测计算，具有机械结构简单，相机工作环境稳定，特别是昼夜光线条变化不会影响检测精度和检测成功率，大大提高了系统工作的稳定性和准确性的特点。另外，具有轮毂气孔角度检测和机械手码垛过程相互独立，同步执行，码垛过程中，机械手直接抓取轮毂，不需要停留等待，节拍时间缩短，码垛效率大大提高等特点。

本发明的汽车轮毂气孔方位角检测装置，控制系统控制视觉控制器2向轮毂输送装置发出检测请求信号，轮毂输送装置将待测轮毂运送至轮毂定位光电开关1处，轮毂定位光电开关检测轮毂输送装置上轮毂是否移入视觉检测装置并向视觉控制器2传递信号，视觉控制器2根据轮毂定位光电开关的信号，控制开启环形曝光光源4，启动工业相机3对当前轮毂进行拍照和数据运算、传输，视觉检测装置完成轮毂气孔角度检测后，轮毂输送装置将检测成功的轮毂运送至码垛机器人机械手抓取位。

如图2和图3所示，本发明实施例的汽车轮毂气孔方位角检测装置的检测方法包括：

步骤1、系统启动，系统自检，确认无异常后，进入自动工作模式；

步骤2、判断当前工位状态，如果有轮则执行步骤3，如果没有轮则执行步骤5；

步骤3、停止物流输送辊道6，根据出库数据，在预定扫描区域内扫描检测轮毂中心孔圆a和气孔圆b，并计算出圆b的圆心ob在轮毂表面的方位角β；

具体的，步骤3包括：

步骤3.1、物流输送装置中的轮毂定位光电开关1检测到有轮毂到位后，停止物流输送辊道6，并启动视觉检测装置；

步骤3.2、视觉检测装置启动后，首先拍摄当前轮毂照片，并根据预设的白平衡度、灰度、浓度等进行二值化、清晰化处理后得到图像f；

步骤3.3、读取当前出库码垛的轮型型号、轮型尺寸，在图像f中划定半径为ra的圆形扫描区-圆a，和由rc-rb组成的环形扫描区-环d；

步骤3.4、首先在圆a中扫描图像f，检测与预存同尺寸轮毂图像h中轮毂中心孔相似的圆a，认定为当前轮毂中心孔ma；

若没有检测到满足相似度要求的中心孔圆，则跳回s32重新检测，当检测次数超过3次仍未检测出圆a,则系统发出报警，经人工确认复位后，重新启动系统；

步骤3.5、若检测出满足相似度要求的圆a，则计算出f平面中圆a的圆心坐标点oa(xa,ya)。其中，f平面的基准原点为圆a的圆心ra，水平向右为x正方向，垂直向上为y正方向，xa为点oa在x方向上的像素值，ya为点oa在y方向上的像素值；

同时，在环d中扫描图像f，检测与预存同尺寸轮毂图像h中轮毂气孔相似度最高的圆b，认定为当前轮毂的气孔mb，并计算出f平面中圆b的圆心坐标点ob(xb,yb)。其中，f平面的基准原点为圆a的圆心ra，水平向右为x正方向，垂直向上为y正方向，xb为点ob在x方向上的像素值，yb为点ob在y方向上的像素值；

根据点oa和ob确定直线lab，并按式(1)计算其与预定基础直线lo的夹角β,作为当前轮毂气孔的圆心ob在轮毂表面的方位角，为了保证码垛机器人机械手臂有最短的动作路径，降低动作节拍时间，取-180°＝<β＝<180°，其中，lo为f平面中经过oa且平行于x方向的直线；

其中，(-180°＝<β＝<180°)式(1)；

步骤4、将检测成功的轮毂传送至下一工位，并将其气孔角度值传送给码垛机器人；

具体的，步骤4包括：

步骤4.1、等待下一工位-码垛机器人手臂抓取轮毂位，发出出轮允许信号后，物流输送辊道6将当前检测成功的轮毂传送至下一工位；

步骤4.2、当前轮毂离开轮毂定位光电开关1后，将检测结果-当前轮毂气孔方位角β值传送给码垛机器人，码垛机器人根据轮毂气孔方位角β角度位置，调整机械手臂的抓取角度和码放角度，以保证码垛工艺对轮毂码垛角度的要求；

步骤5、读取当前仓库出库状态和出库轮毂轮型数据，并启动物流输送辊道6，请求入轮。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。