[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

说明书

技术领域

本发明属于图像测试技术、图像处理技术领域，涉及基于图像检测法的油封弹簧全自动分选系统及方法。

背景技术

油封弹簧是机械密封件的主要组成部件，是工业生产及机械设备必不可缺的重要机械元件，如发动机气门油封、凸轮轴油封、变速器前后油封等。油封弹簧可以将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏，对于设备清洁环保、安全操作及运行可靠性等起到至关重要的作用。因此，油封弹簧加工质量严重影响其密封能力，油封弹簧在线检测及分选是其批量生产的重要环节。

长期以来，油封弹簧的质量检测需要工人靠经验使用眼睛直接进行关键特征点的识别和判断，或采用标尺或塞规等进行直观测量，因此，测量精度不能保证，同时效率很低。随着光学技术的发展，数字式万能工具显微镜、轮廓投影测量仪、精密光学计等非接触式的测量方法均被用于油封弹簧直径等参数，虽然测量精度较高，但仍需人工操作，不适用于油封弹簧生产线的在线测量，经常用于质检抽查使用。近年来，已有关于O型圈的自动检测方面的研究报道，借助视觉技术实现其直径等外形尺寸的测量和毛边、缺角等缺陷的检测。但由于油封弹簧的外形较O型圈复杂，在检测时，不仅需要对其外形尺寸和形状进行检测，还需对和油封弹簧的应用密切相关的量进行自动判别，如弹簧接口段的凸凹量、弹簧边界的凸起量等，因此，开发油封弹簧的全自动分选系统，实现对油封弹簧的在线检测具有一定实用意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种基于图像检测技术的油封弹簧自动分选系统，使用CCD采集系统同时实现特征尺寸自动测量和加工瑕疵评价，设计识别算法提高瑕疵判别的效率和准确度，最终配合控制系统实现油封弹簧的在线分选。为此，本发明采用如下的技术方案。

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，

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；

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；

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。

作为优选实施方式，该系统还可以包括振动盘，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。

本发明同时提供一种上述的系统所采用的分选方法，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；