[发明专利]一种曲轴瓦盖组摆放方向和顺序异常的视觉检测方法

说明书

本发明提出了一种曲轴瓦盖组摆放方向和顺序异常的视觉检测方法。其步骤如下：首先，基于边缘模板匹配对瓦盖组工件定位；然后，提取瓦盖组的螺栓圆孔和油墨标记线等几何基元及其位置；最后，分别计算每块瓦盖上表面左侧螺栓圆孔圆心到其油墨标记线的中心线之间的孔线距离、油墨标记线的中心线与虚拟中心标记线之间的距离，以此作为模糊推理的输入，自主推理判断瓦盖组摆放方向和顺序是否正确。本发明优点在于模糊理论对瓦盖组摆放方向和顺序进行检测，而非采用固定的阈值，鲁棒性强，直观检测、速度快、精度高，能够满足工业现场检测高速、高精度的要求。

技术领域

本发明涉及一种基于模糊综合评价模型的自动化检测技术，尤其涉及瓦盖摆放方向和顺序异常的视觉检测。

背景技术

汽车生产中越来越多的环节采用高精密的自动化上料与装配。其中，发动机作为汽车提供动力的装置，主要部件有气缸体、气缸盖、活塞、曲轴等，是汽车的高精密核心部件。曲轴瓦盖是一种铸铁材质的发动机配件，起着固定曲轴、保证发动机正常运转的重要作用。

一个典型的四缸发动机需要压装五块瓦盖。组装时，先将瓦盖压装到发动机气缸体的固定缝隙中，然后通过一对螺栓将其固定。每块瓦盖的尺寸、构造略有差异，一组瓦盖堆叠在一起常见的形式主要有如下几种：(1)瓦盖组正放且顺序正确；(2)瓦盖组正放且顺序错误；(3)瓦盖组反放且顺序正确；(4)瓦盖组反放且顺序错误。

这几种形式，肉眼难以辨别，若瓦盖安装在缸体上的顺序和方向发生错误，会导致曲轴无法安装或者发动机缸体报废，造成严重的经济损失甚至是安全风险。因此，在将一组瓦盖压装到缸体上之前，必须对瓦盖组摆放方向和顺序进行检测。

现有的发动机厂主要采用人工检测和安装曲轴瓦盖。随着汽车发动机产能的不断提高，人工检测和安装的效率和准确率已不能满足要求，且该方式存在劳动强度大、效率低、主观性强和检错率高，容易造成瓦盖错装。根据瓦盖制造工艺，每块瓦盖上本刻印有箭头和序号用以表示瓦盖的顺序和方向。但是，瓦盖上表面是易反光的铸铁材质，有刀纹状的纹理，瓦盖上的箭头和序号刻印较浅，即使是人眼也很难快速、准确地分辨。为此，在上料的前一道工序会在瓦盖的上表面呈一定的角度刷上一道绿色或蓝色的油墨标识线用以标识摆放的方向和组内的顺序。如果瓦盖组内5块瓦盖上的用于标识顺序的油墨标识线基本属于一条直线可认为组内的顺序是正确的，否则判定组内顺序异常。这使得采用机器视觉方法，通过分析图像检测瓦盖组摆放方向和顺序的异常成为可能。然而，用于标识的油墨标识线印刷时角度、位置、长短等随机性较强，且组内的瓦盖之间并没有固定件连接，在料框中的放置并非整齐一致，部分存在左右参差不齐的情况，导致很难取固定的阈值判断5根油墨标记线之间的关系。如何快速、准确、自动地检测与识别瓦盖组摆放方向和顺序成为自动装配瓦盖亟需解决的难题。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种曲轴瓦盖组摆放方向和顺序异常的视觉检测方法，该方法能代替工人自动地检测与识别瓦盖组的摆放方向和顺序异常，实现瓦盖组检测的自动化。具体内容如下：

S100.基于边缘模板匹配对瓦盖组工件定位，并采用canny算子提取边缘，然后采用最小二乘法拟合边缘信息里所有螺栓圆孔的轮廓，得到瓦盖组上表面的左侧从上至下五个螺栓圆孔圆心为A_k(a_2k-1，a_2k)(k＝1，2，3，4，5)，右侧从上至下五个螺栓圆孔圆心为B_k(b_2k-1，b_2k)；

S200.采用基于灰度投影的梯度法检测瓦盖组上表面的五条油墨标记线的中心线m_k(k＝1，2，3，4，5)，根据检测到的油墨标记线的边缘坐标，计算油墨标记线的中心线m_k的斜率w_k和截距e_k及油墨标记线的中心点坐标C_k(c_2k-₁，c_2k)；