基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统及方法，包括：上料机构、机械手抓取机构、位置检测机构、位置调节机构、视觉检测机构和工件分拣机构；本发明专利技术可以实现马达环形压敏电阻外观的全方位无死角检测、筛选和剔除含有缺陷的残次品马达，减小了工人工作量的同时，大大提高马达环形压敏电阻的检测速度和缺陷识别精度，并且能够对检测数据进行保存，保证产品合格率的同时降低了企业成本，大大提高了马达环形压敏电阻的生产和检测效率；实验结果表明，用本发明专利技术检测马达环形压敏电阻倾斜和表面有划痕、粘胶等缺陷具有准确率高、适应性强的特点，并且有着很好的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统及方法
本专利技术属于产品缺陷检测
，具体涉及一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统及方法。
技术介绍
马达的生产过程中，环形压敏电阻的组装是至关重要的环节，由于原材料、生产设备和人工等不稳定因素，装配过程中环形压敏电阻上表面会产生划痕、粘胶等表面缺陷，这些缺陷对环形压敏电阻的抗氧化性、耐磨性和电磁特性都有不同程度的影响；而装配过程精度达不到要求还会出现环形压敏电阻倾斜，会造成马达在运转过程中端面跳动偏差过大，气隙不均匀，使马达产生单边磁拉力，引起振动和噪声，严重时，将使马达发生局部烧伤。同时，由于当下对生产效率的高要求，需要在短的调整期间内达到高的产品合格率，即需在短的时间内快速获取马达环形压敏电阻的缺陷信息，并形成快速反应的质量控制机制。单凭肉眼我们很难适时判断产品是否为良品，而且传统的人工检测方法很难在精度、速度和自动化程度方面满足工业在线检测的要求。因此，有必要设计一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统及其方法，能够检测多种型号马达的环形压敏电阻缺陷，适时获取马达环形压敏电阻各个方位的图像信息，实时检测环形压敏电阻的质量，进而提高生产效率和产品合格率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有人工检测效率低下和检测精度不高等问题，提供一种高效率、高精度的基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统。本专利技术的另一目的是提供基于上述基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统的检测方法。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统，包括：上料机构、机械手抓取机构、位置检测机构、位置调节机构、视觉检测机构和工件分拣机构；所述上料机构与机械手抓取机构相连接，机械手抓取机构与位置检测机构相连接，位置检测机构与位置调节机构相连接，位置调节机构与视觉检测机构相连接，视觉检测机构与工件分拣机构相连接；所述上料机构包括输送装置和料盘，用于将压敏电阻输送与放置在料盘中；所述机械手抓取机构，用于把装配有环形压敏电阻的马达放置到指定的位置检测区域；所述位置检测机构，包括图像处理单元，调用视觉检测机构的图像获取单元①用于获取当前马达顶部图像，通过图像处理单元，采用模板匹配算法，计算出与模版图像所偏离角度，并传送给位置调节机构；所述位置调节机构，用于在换取不同型号马达前和视觉检测前的位置调整，包括侧面相机、侧面变焦镜头、侧面环形光源、侧面连接板、z轴微位移调整台、z轴微位移调整螺钉、y轴微位移调整台、y轴微位移调整螺钉、x轴微位移调整台、x轴微位移调整螺钉、侧面底座、微位移旋转平台、马达夹具、旋转平台连接块、顶部滑块、顶部相机、顶部变焦镜头、顶部环形光源、光杆，所述侧面相机与侧面变焦镜头螺栓连接，所述侧面变焦镜头与侧面环形光源螺栓连接，所述侧面相机又固定于侧面连接板上，所述侧面连接板与z轴微位移调整台螺栓连接，所述z轴微位移调整螺钉安装于z轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台连接于z轴微位移调整台，所述y轴微位移调整螺钉安装于y轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台又与x轴微位移调整台连接，所述x轴微位移调整螺钉安装于x轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台又固定于侧面底座，所述马达夹具与旋转平台连接块螺栓连接，所述旋转平台连接块固定于微位移旋转平台，所述顶部相机一侧与顶部滑块螺栓连接，所述顶部相机另一侧与顶部变焦镜头螺栓连接，所述顶部变焦镜头螺栓与顶部环形光源相连接，所述顶部滑块与光杆相连接；所述视觉检测机构，包括图像获取单元①、图像获取单元②、缺陷检测单元和数据统计单元，缺陷检测单元传送检测结果给工件分拣机构，对于马达环形压敏电阻的缺陷类型分为简单缺陷和复杂缺陷，简单缺陷包括环形压敏电阻倾斜，复杂缺陷包括划痕和粘胶；缺陷检测单元采用hough直线检测算法简单缺陷进行检测，采用形态学算法对复杂缺陷进行检测，数据统计单元用于统计和存储各种检测结果，方便后期查询；所述图像获取单元①用于获取马达环形压敏电阻顶部图像；所述图像获取单元②用于获取马达环形压敏电阻侧面图像；所述工件分拣机构，包括合格品区与残次品区，视觉检测机构将检测结果反馈给工件分拣机构，工件分拣机构将环形压敏电阻无缺陷的马达分拣至合格品区，将环形压敏电阻有缺陷的马达分拣至残次品区。本专利技术提供了所述基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统的使用方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：保存标准模版图像：获取一幅无缺陷的马达环形压敏电阻顶部图像作为标准模板图像，并用图像预处理算法对标准模板图像进行预处理，保存预处理后的标准模板图像；步骤2：开启输送装置，将装配有环形压敏电阻的马达输送至指定位置；步骤3：关闭输送装置，由机械手抓取机构中的机械手抓取马达环形压敏电阻放置到位置检测机构，图像获取单元①获取图像并传送给图像处理单元处理；步骤4：图像处理单元采用模板匹配算法，对步骤3中所获取的图像与标准模板图像进行对比，获取当前图像与标准模版图像所偏离的角度α，并将偏离的角度α传送给位置调节机构；步骤5：位置调节机构中的马达旋转平台旋转α角度对位置进行调节，当调节位置完毕后，位置调节机构通过上位机发送信号给视觉检测机构；步骤6：视觉检测机构使图像获取单元①和图像获取单元②分别从顶部和侧面采集马达环形压敏电阻的图像；步骤7：将顶部和侧面采集马达环形压敏电阻的图像进行预处理，并进行缺陷检测，对缺陷检测结果进行统计，并将检测结果通过上位机发送给工件分拣机构；用图像预处理算法，对顶部和侧面采集到的马达环形压敏电阻的图像进行预处理，视觉检测机构对马达环形压敏电阻预处理后的侧面图像采用Hough直线检测方法检测缺陷，所述预处理后的侧面图像中所检测的直线若水平倾斜角度大于θ度，则判定为环形压敏电阻倾斜，属于不合格的产品；用形态学算法对马达环形压敏电阻预处理后顶部图像进行缺陷特征提取，具体为先进行灰度形态学闭运算，包括：先膨胀后腐蚀，然后再进行灰度形态学开运算，先腐蚀后膨胀，对缺陷连通区域进行整合，去掉干扰部分，最后再计算缺陷的特征，包括缺陷的面积和长宽比；其中，缺陷的面积和长宽比的计算公式如下，根据二值化后的图像，统计所有缺陷区域内白色的像素点个数，其中某个缺陷区域S的白色像素点累计个数为Nj，则其缺陷区域的面积AS的计算公式为：A为整个图像的面积，n为整个图像的像素数。缺陷长宽比r的计算公式如下：其中W和L分别为图像缺陷的最小外接矩形的短边和长边。步骤8：分拣机构根据检测结果，对马达环形压敏电阻进行分拣，合格的产品被放置到合格区，不合格的被放置到残次品区。进一步的，对于上述步骤1和步骤7中的图像预处理算法包括以下步骤：步骤a：采用加权平均法对图像进行灰度化处理，公式如下：f(i,j)＝0.30R(i,j)+0.59G(i,j)+0.11B(i,j)(3)其中，R(i,j)、G(i,j)、B(i,j)分别为原图像在(i,j)处的RGB分量，f(i,j)为灰度化处理后的灰度图像在(i,j)处的灰度值；步骤b：对灰度化处理后的图像使用3*3的滤波器进行中值滤波；步骤c：采用Sobel算子对图像进行边缘检测，其中，Sobel算子使用两个3*3矩阵，分别为：和步骤d：对Sobel边缘检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统，其特征在于，包括：上料机构、机械手抓取机构、位置检测机构、位置调节机构、视觉检测机构和工件分拣机构；所述上料机构与机械手抓取机构相连接，机械手抓取机构与位置检测机构相连接，位置检测机构与位置调节机构相连接，位置调节机构与视觉检测机构相连接，视觉检测机构与工件分拣机构相连接；所述上料机构包括输送装置和料盘，用于将压敏电阻输送与放置在料盘中；所述机械手抓取机构，用于把装配有环形压敏电阻的马达放置到指定的位置检测区域；所述位置检测机构，包括图像处理单元，调用视觉检测机构的图像获取单元①用于获取当前马达顶部图像，通过图像处理单元，采用模板匹配算法，计算出与模版图像所偏离角度，并传送给位置调节机构；所述位置调节机构，用于在换取不同型号马达前和视觉检测前的位置调整，包括侧面相机、侧面变焦镜头、侧面环形光源、侧面连接板、z轴微位移调整台、z轴微位移调整螺钉、y轴微位移调整台、y轴微位移调整螺钉、x轴微位移调整台、x轴微位移调整螺钉、侧面底座、微位移旋转平台、马达夹具、旋转平台连接块、顶部滑块、顶部相机、顶部变焦镜头、顶部环形光源、光杆，所述侧面相机与侧面变焦镜头螺栓连接，所述侧面变焦镜头与侧面环形光源螺栓连接，所述侧面相机又固定于侧面连接板上，所述侧面连接板与z轴微位移调整台螺栓连接，所述z轴微位移调整螺钉安装于z轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台连接于z轴微位移调整台，所述y轴微位移调整螺钉安装于y轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台又与x轴微位移调整台连接，所述x轴微位移调整螺钉安装于x轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台又固定于侧面底座，所述马达夹具与旋转平台连接块螺栓连接，所述旋转平台连接块固定于微位移旋转平台，所述顶部相机一侧与顶部滑块螺栓连接，所述顶部相机另一侧与顶部变焦镜头螺栓连接，所述顶部变焦镜头螺栓与顶部环形光源相连接，所述顶部滑块与光杆相连接；所述视觉检测机构，包括图像获取单元①、图像获取单元②、缺陷检测单元和数据统计单元，缺陷检测单元传送检测结果给工件分拣机构，对于马达环形压敏电阻的缺陷类型分为简单缺陷和复杂缺陷，简单缺陷包括环形压敏电阻倾斜，复杂缺陷包括划痕和粘胶；缺陷检测单元采用hough直线检测算法简单缺陷进行检测，采用形态学算法对复杂缺陷进行检测，数据统计单元用于统计和存储各种检测结果，方便后期查询；所述图像获取单元①用于获取马达环形压敏电阻顶部图像；所述图像获取单元②用于获取马达环形压敏电阻侧面图像；所述工件分拣机构，包括合格品区与残次品区，视觉检测机构将检测结果反馈给工件分拣机构，工件分拣机构将环形压敏电阻无缺陷的马达分拣至合格品区，将环形压敏电阻有缺陷的马达分拣至残次品区。...

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统，其特征在于，包括：上料机构、机械手抓取机构、位置检测机构、位置调节机构、视觉检测机构和工件分拣机构；所述上料机构与机械手抓取机构相连接，机械手抓取机构与位置检测机构相连接，位置检测机构与位置调节机构相连接，位置调节机构与视觉检测机构相连接，视觉检测机构与工件分拣机构相连接；所述上料机构包括输送装置和料盘，用于将压敏电阻输送与放置在料盘中；所述机械手抓取机构，用于把装配有环形压敏电阻的马达放置到指定的位置检测区域；所述位置检测机构，包括图像处理单元，调用视觉检测机构的图像获取单元①用于获取当前马达顶部图像，通过图像处理单元，采用模板匹配算法，计算出与模版图像所偏离角度，并传送给位置调节机构；所述位置调节机构，用于在换取不同型号马达前和视觉检测前的位置调整，包括侧面相机、侧面变焦镜头、侧面环形光源、侧面连接板、z轴微位移调整台、z轴微位移调整螺钉、y轴微位移调整台、y轴微位移调整螺钉、x轴微位移调整台、x轴微位移调整螺钉、侧面底座、微位移旋转平台、马达夹具、旋转平台连接块、顶部滑块、顶部相机、顶部变焦镜头、顶部环形光源、光杆，所述侧面相机与侧面变焦镜头螺栓连接，所述侧面变焦镜头与侧面环形光源螺栓连接，所述侧面相机又固定于侧面连接板上，所述侧面连接板与z轴微位移调整台螺栓连接，所述z轴微位移调整螺钉安装于z轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台连接于z轴微位移调整台，所述y轴微位移调整螺钉安装于y轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台又与x轴微位移调整台连接，所述x轴微位移调整螺钉安装于x轴微位移调整台，所述y轴微位移调整台又固定于侧面底座，所述马达夹具与旋转平台连接块螺栓连接，所述旋转平台连接块固定于微位移旋转平台，所述顶部相机一侧与顶部滑块螺栓连接，所述顶部相机另一侧与顶部变焦镜头螺栓连接，所述顶部变焦镜头螺栓与顶部环形光源相连接，所述顶部滑块与光杆相连接；所述视觉检测机构，包括图像获取单元①、图像获取单元②、缺陷检测单元和数据统计单元，缺陷检测单元传送检测结果给工件分拣机构，对于马达环形压敏电阻的缺陷类型分为简单缺陷和复杂缺陷，简单缺陷包括环形压敏电阻倾斜，复杂缺陷包括划痕和粘胶；缺陷检测单元采用hough直线检测算法简单缺陷进行检测，采用形态学算法对复杂缺陷进行检测，数据统计单元用于统计和存储各种检测结果，方便后期查询；所述图像获取单元①用于获取马达环形压敏电阻顶部图像；所述图像获取单元②用于获取马达环形压敏电阻侧面图像；所述工件分拣机构，包括合格品区与残次品区，视觉检测机构将检测结果反馈给工件分拣机构，工件分拣机构将环形压敏电阻无缺陷的马达分拣至合格品区，将环形压敏电阻有缺陷的马达分拣至残次品区。2.一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统的使用方法，采用一种基于计算机视觉的马达环形压敏电阻缺陷检测系统实现，其特征在于，包括如下流程：步骤1：保存标准模版图像：获取一幅无缺陷的马达环形压敏电阻顶部图像作为标准模板图像，并用图像预处理算法对标准模板图像进行预处理，保存预处理后的标准模板图像；步骤2：开启输送装置，将装配有环形压敏电阻的马达输送至指定位置；步骤3：关闭输送装置，由机械手抓取机构中的机械手抓取马达环形压敏电阻放置到位置检测机构，图像获取单元①获取图像并传送给图像处理单元处理；步骤4：图...

【专利技术属性】
技术研发人员：高兴宇，张朋，邓仕超，王海舰，潘洲峰，陆佳琪，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45