[发明专利]一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于机器视觉测量领域，尤其涉及一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统及其方法。

背景技术

弹簧的外观参数是衡量弹簧好坏很重要的指标之一，主要有：外径、内径、簧面打磨四分之三圈以上、簧高、圈数和钢丝直径等。当前与先进工业化国家相比，我国弹簧行业总体技术水平较为落后，国内外的测量系统并不是很完善，存在着许多问题和缺陷，尤其是对于一些中小型弹簧企业，现有的弹簧参数测量基本是人工抽检，手动测量的方式，这种方式不仅费时费力，测量精度低，受人员因素影响较大，同时会出现出厂的弹簧不能完全达到精度要求的情况，造成很大的浪费和经济损失，而且，国内企业在设计研发、弹簧质量、废品率、过程控制等环节与国际先进水平相比仍存较大差距。在检测装备方面，国外已普遍采用了自动在线检测手段、检测结果数据的显化、自动进行数理统计、自动反馈调整功能、压力自动分选等控制手段；对弹簧的尺寸，如高度、外径、圈数、负荷及探伤、弹簧簧面打磨面的角度即弹簧簧面打磨角等实施全部产品自动检测，但是国外全自动弹簧质量检测的系统对于小型的弹簧生产企业来说，投资比较大。

随着光电传感器元件的高速发展和日益提高，机器视觉测量技术已经成为一种对工业现场环境要求小的高速度、高精度非接触式几何量测量方案。现有的对基于机器视觉的弹簧参数自动测量的研究，希望能改善人工测量的不足，并能降低成本。如何自动、快速、高精度的测量生产的每根弹簧的外观参数，从而根据技术标准判断弹簧外观是否满足质量要求，成为急需解决的问题；同时弹簧测量精度和速度的提升，可以提高生产弹簧的质量，降低生产成本，提高经济效益和社会效益。

发明内容

为了解决现有技术的缺点，本发明提供一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统及其方法，该方法能够实现自动、快速、高精度的测量弹簧外观参数，同时通过对弹簧尺寸数据的实时分析，及时发现问题并纠正，可提高生产效率，节约成本，提高所生产弹簧的精度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统，包括：

载物台，所述载物台上设有传输待测弹簧的传送机构，所述传送机构与驱动机构相连；所述载物台上还设有剔除机构，所述驱动机构和剔除机构分别与主控制器相连；

光源，其设置在待测弹簧上方，用于为待测弹簧提供照明；

光源控制器，其与光源相连，用于控制光源的通断和强度；

工业相机，设置于待测弹簧的正上方，所述工业相机与主控制器相连，工业相机用于采集弹簧图像并传送至主控制器进行处理，得到待测弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数，并存入存储器中；

主控制器得到的待测弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数与预设的弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数范围相比较，若待测弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数均在预设的弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数范围内，则判定待测弹簧合格，传送机构继续传输弹簧；否则主控制器控制剔除机构剔除不合格弹簧。

所述光源为LED光源，用于为工业相机提供效率高的照明。

所述驱动机构包括第一驱动电机，所述第一驱动电机与减速器相连，所述第一驱动电机与减速器均与主控制器相连，用于驱动传送机构运动，进而带动待测弹簧运动。

所述剔除机构包括推板，所述推板设置于载物台上，推板与第二驱动电机相连，所述第二驱动电机与主控制器相连，用于剔除不合格弹簧。

所述主控制器还连接有声光报警模块，当主控制器判断待测弹簧不合格时，主控制器驱动声光报警模块发出预警信号。

一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统的测量方法，包括：

步骤(1)：工业相机采集弹簧图像，并将采集的弹簧图像传送至主控制器；

步骤(2)：主控制器对接收的弹簧图像进行畸变校正和减背景处理；

步骤(3)：对步骤(2)处理后的图像进行阈值分割，得到弹簧目标初始区域的二值图；

步骤(4)：采用圆形结构元素形态学处理弹簧目标初始区域的二值图，得到包含弹簧内外边缘的弹簧区域，作为感兴趣的待处理区域；

步骤(5)：检测感兴趣的待处理区域内的弹簧内外边缘，计算弹簧的内外径以及簧面打磨角；

步骤(6)：计算得到的弹簧的内外径和簧面打磨角与预设的弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸范围进行比较，如果弹簧的内外径和簧面打磨角均在预设的弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸范围内，则判断弹簧合格，传送机构继续传输弹簧；否则，主控制器控制剔除机构剔除弹簧。