[发明专利]一种基于机器视觉的钢球分拣装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术、自动控制领域，涉及一种自动化制造中对产品表面缺陷与尺寸参数进行在线检测的装置，具体的说，是指一种基于机器视觉，在线获取钢球表面特征与尺寸参数，同时根据检测反馈信息发出控制命令，按照质量控制目标实现钢球分拣的装置。

背景技术

在产品质量检测中，对被测物体的表面缺陷，大多采用人工目视检验法，由于受到人为因素的影响很大，其准确性和稳定性均难以保证，而且对于微小物体(如小钢球)的检测人工肉眼基本上难以胜任；对被测物体的几何参数(如钢球直径)，传统的测量方法是利用卡尺或千分尺在被测工件上进行多次测量后取平均值，但这种测量方法测试速度慢，对大批量工件只能抽检无法实现全检。所以，不管是对被测物体的表面缺陷，还是对被测物体的几何参数，人工检测方法自动化程度低，不能满足大规模生产需求。 

基于机器视觉的产品表面缺陷与尺寸检测方法以其非接触性、实时性、灵活性和精确性等特点可以有效地解决这些问题。另外，这种方法不但可以获取被测物体的表面特征与尺寸参数，还可以根据检测结果及时给出反馈信息，由此做出控制决策，控制后续执行机构的操作，从而实现整个过程的自动化运行，提高企业的生产效率。

专利号为ZL200310109912.4和ZL200810243613.2的中国发明专利分别公开了一种钢球表面缺陷的检测方法与装置。这两个专利公开的运动机构均包括一个做旋转运动的进给转盘、一个同时做旋转与摆动运动的展开转盘，以实现待检钢球表面充分展现在摄像机视野中。这种运动机构总体结构比较复杂，由于摆动运动的存在，会增加设备的不均衡振动，降低检测结果的准确度。

发明内容

本发明主要目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于机器视觉的钢球分拣装置以及方法，通过在线获取钢球表面特征，按照质量控制目标实现钢球分拣，其结构简单，避免了检测过程中的摆动运动的存在，使得检测结果更加的准确。

一种基于机器视觉的钢球分拣装置，包括上料机构、上料通道、检测槽、进给盘、检测腔、检测光源、摄像机、托盘、展开盘、出球机构和出球口；上料机构通过上料通道与安装在检测槽内的进给盘连接，进给盘的圆周设有若干检测腔，检测腔侧边设有为待检钢球提供照明的检测光源，检测腔的上方设有摄像机；所述进给盘下方设有托盘和展开盘，进给盘与展开盘上下平行设置，托盘和展开盘的相邻端面紧密贴合，托盘和展开盘的上表面齐平；进给盘通过进给转轴与进给电机连接，展开盘通过展开转轴与展开电机连接；托盘上设有出球口，出球口与出球机构连通。

所述托盘通过下方的托盘支撑固定在检测槽底部。

所述出球机构从检测槽底部穿过。

所述进给盘通过进给转轴与进给电机实现旋转运动，展开盘通过展开转轴与展开电机实现旋转运动，进给盘和展开盘旋转过程中，带动钢球转动展开整个球面。

所述进给盘的圆周设有的若干检测腔的圆心之间的距离为2πd/3，其中d为待检钢球直径。

一种基于机器视觉的钢球分拣方法，将待检钢球放入上料机构中，钢球通过上料通道依次送入检测槽内的进给盘的检测腔，检测腔侧边设有为待检钢球提供照明的检测光源，检测腔的上方设有摄像机；所述进给盘下方设有托盘和展开盘，进给盘与展开盘上下平行设置，托盘和展开盘的相邻端面紧密贴合，托盘和展开盘的上表面齐平；进给盘通过进给转轴与进给电机连接，展开盘通过展开转轴与展开电机连接；托盘上设有出球口，出球口与出球机构连通，进给盘通过进给转轴与进给电机实现旋转运动，展开盘通过展开转轴与展开电机实现旋转运动；进给盘和展开盘旋转过程中，带动钢球转动展开整个球面；摄像机采集整个球面的图像信息，并将拍摄的图片信息输入计算机，计算机判断钢球是否存在缺陷。

所述进给盘的圆周设有的若干检测腔的圆心之间的距离为2πd/3，其中d为待检钢球直径，π为圆周率。

计算机获取包含检测腔和检测腔中待检钢球的完整图像；计算以像素为单位的检测腔孔径和待检钢球直径；利用已知的检测腔实际孔径数据，换算得到待检钢球直径的实际尺寸数据；判定待检钢球是否满足尺寸要求。

在进给盘不断的旋转过程中，钢球分别经过托盘上的出球口，通过出球口落入出球机构，通过检测出表面有缺陷或者尺寸不符合要求的钢球都判定为不合格钢球，根据检测反馈信息发出控制命令，不合格钢球落入出球口后，出球机构打开通向废料仓的门，使不合格钢球出去送入废料仓；合格钢球落入出球口后，出球机构打开通向成品仓的门，使合格钢球出去送入成品仓。