渦輪增壓器視覺(jué)檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型為一種渦輪增壓器視覺(jué)檢測(cè)裝置，該裝置的組成包括暗箱、傳送帶和工控機(jī)；暗箱是一個(gè)密閉的箱體，左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)由步進(jìn)電機(jī)控制的滑板；暗箱的頂部，固連有伺服電機(jī)控制的六自由度機(jī)械手；六自由度機(jī)械手連接攝像機(jī)；2個(gè)LED條形光源分別固定在攝像機(jī)兩側(cè)的支架上；所述的工控機(jī)分別與六自由度機(jī)械手上的伺服電機(jī)、攝像機(jī)、支架上的步進(jìn)電機(jī)、傳送帶上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及滑板兩側(cè)的步進(jìn)電機(jī)相連。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)的視覺(jué)檢測(cè)裝置能夠快速實(shí)現(xiàn)渦輪增壓器的裝配完整性檢測(cè)和判斷，實(shí)現(xiàn)了渦輪增壓器裝配質(zhì)量的100%檢測(cè)，保障了通過(guò)檢測(cè)的渦輪增壓器都能夠符合質(zhì)量要求。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本實(shí)用新型涉及到一種基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)裝置，尤其是一種檢測(cè)汽車用渦輪增 壓器表面零部件是否缺失以及零部件是否因安裝問(wèn)題存在質(zhì)量問(wèn)題的裝置。 渦輪增壓器視覺(jué)檢測(cè)裝置

【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車成為了當(dāng)代人不可或缺的消費(fèi)品。渦輪增壓器因其能 夠提高汽車燃油效率，增加汽車動(dòng)力，降低尾氣排放量等而倍受當(dāng)代人青睞。而現(xiàn)在渦輪 增壓器也已不再只是高等轎車的專配了，越來(lái)越多的中低檔轎車都已配有了渦輪增壓器來(lái) 提高汽車的性能。因此，對(duì)汽車高需求量的背后，是渦輪增壓器在自動(dòng)化生產(chǎn)線上大量的生 產(chǎn)，其質(zhì)量直接影響到汽車的性能以及車內(nèi)人員的生命安全。在渦輪增壓器的產(chǎn)品裝配線 上，使用安裝零部件的自動(dòng)裝置對(duì)渦輪增壓器進(jìn)行安裝，甚至需要工人自行安裝，安裝完成 之后需要檢測(cè)人員通過(guò)肉眼來(lái)進(jìn)行檢測(cè)零部件，是否安裝完成以及是否已安裝的零部件存 在質(zhì)量問(wèn)題，因人眼疲勞程度以及個(gè)人主觀因素不同，而導(dǎo)致最終的檢測(cè)結(jié)果有所不同，甚 至?xí)?dǎo)致漏檢、錯(cuò)檢等安全隱患。同時(shí)，這也大大的降低了生產(chǎn)效率，安裝在汽車上也將有 可能會(huì)存在安全隱患，這是每個(gè)人都不想要看到的。
[0003] 目前，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)因其高效性、無(wú)污染等特性而得到了廣泛的發(fā)展。需要對(duì)渦輪 增壓器的五個(gè)面的不同位置檢測(cè)是否缺失零部件以及零部件是否存在質(zhì)量問(wèn)題，加之其重 量相對(duì)較重，這樣檢測(cè)人員反復(fù)翻轉(zhuǎn)檢測(cè)，加重了工人的勞動(dòng)量以及存在因失手而損壞渦 輪增壓器的可能性。而通過(guò)對(duì)其進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)，無(wú)需人為干預(yù)，保證精確檢測(cè)的同時(shí)，降低 了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，達(dá)到檢測(cè)的目的，提高了自動(dòng)化水平。 實(shí)用新型內(nèi)容：
[0004] 本實(shí)用新型的目的是，提供一套使用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)渦輪增壓器零部件是否缺失以 及是否存在質(zhì)量問(wèn)題的設(shè)備。其能夠高效，準(zhǔn)確的對(duì)渦輪增壓器裝配的完整性進(jìn)行檢測(cè)。
[0005] 本專利的核心創(chuàng)新點(diǎn)是設(shè)計(jì)了一套機(jī)械手引導(dǎo)下的視覺(jué)檢測(cè)裝置，通過(guò)攝像機(jī)采 集到待測(cè)渦輪增壓器每一個(gè)面的圖像并進(jìn)行處理，可實(shí)現(xiàn)渦輪增壓器全方位的自動(dòng)質(zhì)量檢 測(cè)，節(jié)省了人力資源，提高了生產(chǎn)率，并且避免了零部件的漏檢，確保了渦輪增壓器裝配的 完整性，進(jìn)而安裝在汽車上，提高了汽車的安全性。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：
[0007] -種渦輪增壓器視覺(jué)檢測(cè)裝置，該裝置的組成包括暗箱、傳送帶和工控機(jī)；
[0008] 其中，傳送帶通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)自左向右穿過(guò)暗箱的下部，同時(shí)傳送帶的中部 設(shè)置有底座，用于放置待測(cè)渦輪增壓器；
[0009] 暗箱是一個(gè)密閉的箱體，左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)由第一步進(jìn)電機(jī)控制的滑板；暗 箱的頂部，固連有伺服電機(jī)控制的六自由度機(jī)械手；六自由度機(jī)械手連接攝像機(jī)；2個(gè)LED 條形光源分別固定在攝像機(jī)兩側(cè)的支架上，每個(gè)支架上安裝有一個(gè)第二步進(jìn)電機(jī)；
[0010] 所述的工控機(jī)分別與六自由度機(jī)械手上的伺服電機(jī)、攝像機(jī)、支架上的第二步進(jìn) 電機(jī)、傳送帶上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及滑板兩側(cè)的第一步進(jìn)電機(jī)相連。
[0011] 所述的工控機(jī)包括主機(jī)、鍵盤和顯示器，其中，主機(jī)分別與鍵盤和顯示器相連。
[0012] 本實(shí)用新型的有益效果為：設(shè)計(jì)的視覺(jué)檢測(cè)裝置能夠快速實(shí)現(xiàn)渦輪增壓器的裝配 完整性檢測(cè)和判斷，實(shí)現(xiàn)了渦輪增壓器裝配質(zhì)量的100%檢測(cè)，保障了通過(guò)檢測(cè)的渦輪增壓 器都能夠符合質(zhì)量要求。
[0013] 以下結(jié)合具體實(shí)施方案和附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】：
[0014]圖1為本實(shí)用新型的渦輪增壓器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)暗箱的結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖2為工控機(jī)與被控對(duì)象的連接圖
[0016] 其中，圖1中：101.暗箱，102.機(jī)械手，103.攝像機(jī)，104.支架，105.LED條形光源， 106.滑板，107.傳送帶，108.底座，109.渦輪增壓器，110.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，111.第一步進(jìn)電機(jī)， 112.伺服電機(jī)，113.第二步進(jìn)電機(jī)。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例和其附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型申請(qǐng)權(quán)利要求不 受限于這些實(shí)施例。
[0018] 本實(shí)用新型專利分為路徑規(guī)劃與模板學(xué)習(xí)階段和正常檢測(cè)階段。
[0019] 本實(shí)用新型所述的渦輪增壓器的視覺(jué)檢測(cè)裝置的組成包括暗箱（101)、傳送帶 (107)和工控機(jī)；
[0020] 其中，傳送帶（107)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)（110)的帶動(dòng)自左向右穿過(guò)暗箱（101)的下部， 同時(shí)傳送帶（107)的中部設(shè)置有底座（108)，用于放置待測(cè)渦輪增壓器（109);
[0021] 暗箱（101)是一個(gè)密閉的箱體，左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)由第一步進(jìn)電機(jī)（111)控 制的滑板（106);暗箱（101)的頂部，固連有伺服電機(jī)（112)控制的六自由度機(jī)械手（102); 六自由度機(jī)械手（102)連接攝像機(jī)（103) ;2個(gè)LED條形光源（105)分別固定在攝像機(jī) (103)兩側(cè)的支架（104)上，支架（104)上安裝有第二步進(jìn)電機(jī)（113);
[0022] 所述的工控機(jī)分別與六自由度機(jī)械手（102)上的伺服電機(jī)（112)、攝像機(jī)（103)、 支架（104)上的第二步進(jìn)電機(jī)（113)、傳送帶（107)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（110)以及滑板（106)兩 側(cè)的第一步進(jìn)電機(jī)（111)相連。
[0023] 所述的工控機(jī)包括主機(jī)、鍵盤和顯示器，其中，主機(jī)分別與鍵盤和顯示器相連；
[0024] 所述的第一步進(jìn)電機(jī)和第二步進(jìn)電機(jī)均為常用步進(jìn)電機(jī)，二者型號(hào)相同或不同。
[0025] 路徑規(guī)劃與模板學(xué)習(xí)階段：在圖1中，以固定的姿態(tài)堅(jiān)立于底座（108)之上的待測(cè) 渦輪增壓器（109)隨著傳送帶（107)進(jìn)入暗箱（101)內(nèi)，傳送帶（107)停止運(yùn)動(dòng)。這時(shí)工 控機(jī)給暗箱兩側(cè)控制滑板（106)的第一步進(jìn)電機(jī)（111)發(fā)送命令，將兩側(cè)滑板（106)滑下， 直至接觸到傳送帶（107)，以保證暗箱（101)內(nèi)基本無(wú)自然光進(jìn)入，達(dá)到外界的干擾基本降 為零。這時(shí)攝像機(jī)（103)在渦輪增壓器（109)的上部，打開兩個(gè)LED條形光源（105)與攝 像機(jī)（103)觀看顯示器，人為通過(guò)工控機(jī)控制機(jī)械手（102)六個(gè)關(guān)節(jié)的伺服電機(jī)（112)運(yùn) 動(dòng)，使攝像機(jī)（103)在待測(cè)渦輪增壓器（109)的正上方。通過(guò)工控機(jī)再控制支架（104)上 第二步進(jìn)電機(jī)（113)，調(diào)整支架（104)，使LED條形光源（105)達(dá)到最佳的入射角度。通過(guò) 工控機(jī)記錄當(dāng)前的位置和姿態(tài)。攝像機(jī)（103)采集一幀圖像，通過(guò)查表法調(diào)整當(dāng)前光照比 例，學(xué)習(xí)模板并記錄，通過(guò)鍵盤輸入模板匹配率設(shè)定合適的匹配度量。這樣待測(cè)渦輪增壓器 (109)上表面的路徑規(guī)劃與模板學(xué)習(xí)完成。通過(guò)工控機(jī)控制機(jī)械手（102)，調(diào)節(jié)六關(guān)節(jié)上的 伺服電機(jī)（112)，使其從待測(cè)渦輪增壓器（109)的正上方到待測(cè)渦輪增壓器（109)的正右 側(cè)進(jìn)行路徑規(guī)劃，到達(dá)合適的位置后，記錄機(jī)械手（102)的運(yùn)動(dòng)軌跡并進(jìn)行模板學(xué)習(xí)，這樣 待測(cè)渦輪增壓器（109)的正右側(cè)的路徑規(guī)劃和模板學(xué)習(xí)完成。工控機(jī)控制伺服電機(jī)（112) 使機(jī)械手（102)按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以上文同樣的方法分別到達(dá)待測(cè)渦輪增壓器（109)的正 前方、待測(cè)渦輪增壓器（109)的正左側(cè)以及待測(cè)渦輪增壓器（109)的正后方，在待測(cè)渦輪增 壓器（109)的每個(gè)位置上分別進(jìn)行路徑規(guī)劃與模板學(xué)習(xí)。這樣全部的路徑規(guī)劃得到的運(yùn)動(dòng) 軌跡與模板學(xué)習(xí)全部記錄完成。機(jī)械手（102)攜帶著攝像機(jī)（103)與LED條形光源（105) 等再通過(guò)路徑規(guī)劃從待測(cè)渦輪增壓器（109)的正后方到待測(cè)渦輪增壓器（109)的正上方的 位置上，等待正常檢測(cè)階段。這時(shí)，工控機(jī)控制暗箱（101)兩側(cè)的滑板（106)上的第一步進(jìn) 電機(jī)（111)，使其上滑，傳送帶（107)運(yùn)出此渦輪增壓器（109)，此階段完成。
[0026] 正常檢測(cè)階段：在圖1中，每一個(gè)安裝完成的渦輪增壓器（109)都堅(jiān)立于底座 (108) 之上，工控機(jī)控制暗箱（101)兩側(cè)的滑板（106)上的第一步進(jìn)電機(jī)（111)使其上滑， 工控機(jī)控制傳送帶（107)上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（110)將渦輪增壓器（109)運(yùn)進(jìn)暗箱（101)內(nèi)，傳 送帶（107)停止運(yùn)動(dòng)后，滑板（106)下滑，關(guān)閉暗箱（101)。首先機(jī)械手（102)控制攝像機(jī) (103)使其在渦輪增壓器（109)的正上方，工控機(jī)外部觸發(fā)兩LED條形光源（105)進(jìn)行曝 光，同時(shí)外部觸發(fā)攝像機(jī)（103)采集一幀圖像，圖像通過(guò)高速USB傳輸?shù)焦た貦C(jī)，通過(guò)圖像 處理得到相應(yīng)的結(jié)果，并在顯示器上顯示已檢測(cè)到的待測(cè)零部件，以及通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行相 應(yīng)的存儲(chǔ)。攝像機(jī)（103)與LED條形光源（105)只有在到達(dá)指定位置和姿態(tài)時(shí)，通過(guò)外部 觸發(fā)才進(jìn)行相應(yīng)的采集與曝光，其他情況下二者不進(jìn)行任何的動(dòng)作。工控機(jī)按照原定軌跡 控制機(jī)械手（102)上的六關(guān)節(jié)伺服電機(jī)（112)使其到達(dá)渦輪增壓器（109)的正右側(cè)，以同 樣的方式進(jìn)行檢測(cè)、顯示并記錄結(jié)果等。其他的視覺(jué)檢測(cè)姿態(tài)相同，這里不做贅述。檢測(cè) 完成以后，機(jī)械手（102)攜帶著攝像機(jī)（103)與LED條形光源（105)等運(yùn)動(dòng)到渦輪增壓器 (109) 的正上方，到達(dá)后工控機(jī)控制暗箱（101)兩側(cè)的第一步進(jìn)電機(jī)（111)，使滑板（106) 上滑，傳送帶（107)運(yùn)動(dòng)，此渦輪增壓器（109)出暗箱，下一個(gè)渦輪增壓器（109)進(jìn)入。檢測(cè) 完成以后，若渦輪增壓器（109)五個(gè)面共十二處待檢測(cè)部位無(wú)零部件缺失與不存在質(zhì)量問(wèn) 題時(shí)，渦輪增壓器（109)隨傳送帶（107)進(jìn)入生產(chǎn)線的下一環(huán)節(jié)；若存在上述問(wèn)題之一者， 出暗箱（101)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)紅燈報(bào)警，同時(shí)在傳送帶上被分出而無(wú)法進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。
[0027] 本實(shí)用新型裝置的運(yùn)行過(guò)程如下：
[0028] (1)待測(cè)渦輪增壓器隨著傳送帶進(jìn)入暗箱；
[0029] (2)滑板滑下，LED燈打開；
[0030] (3)控制攝像機(jī)以及LED條形光源均達(dá)到渦輪增壓器的正上方；
[0031] (4)攝像機(jī)采集各個(gè)待測(cè)潤(rùn)輪增壓器上、右、前、左、后側(cè)的圖像并處理；
[0032] (5)待測(cè)渦輪增壓器是否正常，若是，則傳送帶運(yùn)出此渦輪增壓器，若否，報(bào)警并被 分出；
[0033] (6)顯示并記錄結(jié)果；
[0034] 等待下一個(gè)待測(cè)渦輪增壓器的進(jìn)入。
[0035] 本實(shí)用新型未盡事宜為公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種渦輪增壓器視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征為該裝置的組成包括暗箱、傳送帶和工控 機(jī)； 其中，傳送帶通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)自左向右穿過(guò)暗箱的下部，同時(shí)傳送帶的中部設(shè)置 有底座，用于放置待測(cè)渦輪增壓器； 暗箱是一個(gè)密閉的箱體，左右兩側(cè)各設(shè)置有一個(gè)由第一步進(jìn)電機(jī)控制的滑板；暗箱的 頂部，固連有伺服電機(jī)控制的六自由度機(jī)械手；六自由度機(jī)械手連接攝像機(jī)；2個(gè)LED條 形光源分別固定在攝像機(jī)兩側(cè)的支架上，每個(gè)支架上安裝有一個(gè)第二步進(jìn)電機(jī)； 所述的工控機(jī)分別與六自由度機(jī)械手上的伺服電機(jī)、攝像機(jī)、支架上的第二步進(jìn)電機(jī)、 傳送帶上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及滑板兩側(cè)的第一步進(jìn)電機(jī)相連； 所述的工控機(jī)包括主機(jī)、鍵盤和顯示器，其中，主機(jī)分別與鍵盤和顯示器相連。
【文檔編號(hào)】G01V8/10GK203909317SQ201420336483
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】陳海永, 王萌, 邢關(guān)生, 李江威, 孫鶴旭 申請(qǐng)人:河北工業(yè)大學(xué)