[发明专利]基于图像检测法的油封弹簧全自动分选系统及方法

权利要求书

1.一种基于图像检测法的油封弹簧全自动分选系统，包括玻璃转盘、采集处理组件和分选组件，其中，

所述的玻璃转盘用于将放在其上的油封弹簧从采集图像的采集区域移送至剔选合格产品和不合格产品的分选区域；

所述的采集处理组件包括带有可变焦镜头的摄像机、LED背光灯及计算机，所述的LED背光灯和摄像机分别固定在玻璃转盘的上下两面，摄像机用于采集进入采集区域的待检油封弹簧的图像，并将图像送入计算机，由计算机对所采集的油封弹簧图像进行处理和分析，得到弹簧特征量数据和瑕疵判断量，据此产生产品分选信号，并向PLC控制器发送该分选信号；

所述的分选组件包括PLC控制器、不合格产品剔选机构、合格产品挡板、合格产品容器和不合格产品容器，所述的不合格产品剔选机构在PLC控制器的控制下，将对进入剔选区域的不合格产品动作，并将不合格产品送入不合格产品容器。

2.根据权利要求1所述的油封弹簧全自动分选系统，其特征在于，该系统还包括振动盘，所述振动盘为一种自动定向排序的送料设备，用于将待检油封弹簧输送到玻璃转盘上。

3.一种权利要求1所述的系统所采用的分选方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)将同一批次待检油封弹簧按照依次送入匀速转动中的玻璃转盘盘面上；

(2)由采集处理组件按照设定频率获取采集区域内的图像，对每次采集的图像，按照下列的方法判断采集区域内是否存在弹簧，若存在弹簧，则记录采集该弹簧图像的当前时间T₁，继续下一步，否则，结束对本次采集的图像的处理：

1)设定判断基准量：圆形度最小值C₀、中心偏差像素数N、检测坐标范围D；

2)读取所采集的弹簧图像，进行图像二值化和边界提取；

3)获取所有封闭轮廓边界数据，设封闭轮廓包围的区域面积为S，轮廓的半径为r，按照公式计算其圆形度，若圆形度在区间[C₀，1]，则保留该轮廓，并记录轮廓数量Num；

4)判断轮廓数量是否为Num≥2，若不是，说明采集区域内无弹簧或无完整弹簧，结束对本次采集的图像的处理；

5)若是，获取最大的两个轮廓的最小外接矩形，求解两者的中心偏差是否在中心偏差像素数N内，若不是，则可判断采集区域内无弹簧或无完整弹簧，结束对本次采集的图像的处理；若是，则可判断采集区域内存在弹簧，且该两个轮廓分别为该弹簧的内、外侧边界数据，设Ω₁为内侧边界数据，Ω₂为外侧边界数据；

6)判断两个轮廓的最小外接矩形是否在检测坐标范围D内，若是，则保留弹簧的两个轮廓的内、外侧边界数据，进行下一步的处理和分析；若否，则结束对本次采集的图像的处理；

(3)对采集的内、外侧边界数据进行处理，判断弹簧的内、外轮廓的椭圆度是否合格，接口处是否存在凸起，接口处插入是否到位，如果有一个指标不合格，即判定油封弹簧的质量不合格，记录当前时间T₂，并设定定时时间为L/V-(T₂-T₁)的定时器事件，定时触发的不合格产品分选信号被发送给PLC控制器，由PLC控制器控制剔选机构运动，将不合格产品送入不合格产品容器，定时时间公式中，L为采集区域和剔选区域之间的弧线距离，V为玻璃转盘的转速。

4.根据权利要求3所述的分选方法，其特征在于，步骤(3)中判定弹簧质量是否合格的方法如下：

(1)给定同一批次油封簧丝宽度实际值w、弹簧椭圆度允许值ρ，接口处允许凸起高度h、接口处允许空隙长度l；

(2)读取内、外侧边界数据，求解两轮廓最小外接矩形中心坐标的平均值，作为弹簧中心坐标；求解内、外侧边界数据中的每个点到弹簧中心坐标的距离，分别保存到内侧轮廓一维数组和外侧轮廓一维数组，对于内侧轮廓一维数组和外侧轮廓一维数组，分别进行下列的处理，判断弹簧质量是否合格：

1)对一维数组求取平均值Avg，并进行高斯滤波，得到分离后的外形数据和表面凹凸数据，其中外形数据为轮廓相对于标准圆形的偏差量，而表面凸凹数据分别给出了弹簧每个突起的绝对量数据；

2)对表面凹凸数据进行搜索，寻找数据值的变化趋势，记录所有数据从小变大然后变小的突变点，设每个相邻突变点距离Wi为簧丝宽度的像素距离，统计所有距离Wi，然后求取平均值作为簧丝宽度像素W，再由宽度实际值w，求解系统参数k＝w/W，从而实现采集处理组件的自标定；

3)计算轮廓的直径2k Avg；对外形数据进行搜索，确定外形数据的变化范围Δ，从而得椭圆度(1-Δ/Avg)，依据给定值进行判断，如果椭圆度小于ρ值，则不符合要求，判定为不合格弹簧；

4)对表面凹凸数据进行统计，求取数据的平均值d_Avg，并找到数据中最小值点p_min和最大值点p_max；

5)求解最大值点p_max和d_Avg的距离值H，如果H＞h，则弹簧接口部位有凸起，判断为不合格弹簧；

6)找到距离最小值点p_min最近且数值最接近d_Avg的左右各一点，分别记为p₁，p₂，则p₁到p₂区域为弹簧接口处，计算两点的距离L，若L＞l可以判断弹簧接口部位插入不到位，判断为不合格弹簧。