用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪及检测方法，包括用于安装承载待检测微型振动马达的载物台、用于带动载物台及微型振动马达旋转的驱动电机、用于照亮微型振动马达表面的光源、用于采集微型振动马达图像的摄像器、用于调制微型振动马达转动角度和调制微型振动马达表面光亮度的调制单元以及计算机。本发明专利技术首先对微型振动马达进行刚性固定和精准定位，然后采用传统机器视觉法和VGG神经网络模型相结合的方式对采集的图像进行识别，实现对微型振动马达(如转子)的实时、高效及高精度视觉缺陷检测。

Visual Inspection Instrument and Inspection Method for Defect Detection of Micro Vibration Motor

The invention discloses a visual detection instrument and a detection method for defect detection of micro-vibration motor, including a carrier platform for mounting a micro-vibration motor to be tested, a driving motor for driving the platform and the micro-vibration motor to rotate, a light source for illuminating the surface of the micro-vibration motor, and a micro-vibration acquisition device. Video cameras for motor images, units for modulating the rotation angle of micro vibration motors and the surface brightness of micro vibration motors, and computers. Firstly, the micro vibration motor is rigidly fixed and precisely positioned, and then the image collected is recognized by combining the traditional machine vision method with the VGG neural network model, so as to realize real-time, efficient and high-precision visual defect detection of the micro vibration motor (such as the rotor).

【技术实现步骤摘要】
用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪及检测方法
本专利技术属于机器缺陷检测
，涉及一种微型振动马达的缺陷检测技术，尤其涉及一种基于神经网络的微型振动马达转子焊锡与其他非标准工件视觉缺陷的高速检测装置及检测方法。
技术介绍
随着交互式电子设备在我国的快速发展，为了高性能、超薄化，所有的智能设备用零件(智能手表的振动信号提示，穿戴设备虚拟触感导向，智能手机按键振动反馈等)都要提高其精密性，为此智能设备用微型振动马达需满足两个要求：(1)多用“贴片马达技术”和(2)小型化(根据要求需要进一步微小化)。为了满足马达“小型化”要求，所有马达零件都要进行小型化设计，目前智能设备用微型振动马达转子所用铜线已经达到极细线标准，直径约为0.03mm；铜线缠绕至转子后，需要经过焊锡处理，以将铜线焊接于端子上。在实际操作过程中，此处操作经常会发生虚焊、夹带杂质、焊锡侵蚀铜线的现象，导致铜线外径减小，最终引起断线，严重影响用户使用过程中的虚拟反馈触感。现有技术中对微型振动马达转子缺陷视觉检测研究发现：当铜线通过焊锡焊接在变阻上时，若焊锡未完全焊接变阻与铜线，则在工作中容易发生铜线脱落现象，从而造成马达无法正常工作；若焊锡已完全连接变阻与焊锡，但锡块过大，锡块底部距变阻上端超过0.8mm，则在正常工作时锡块容易干扰转子，易造成马达无法正常工作；当铜线上沾有焊锡，且焊锡长度超过0.3mm时，则在工作中容易发生铜线断裂现象，从而造成马达无法正常工作；当铜线上沾有焊锡，焊锡长度不超过0.3mm，但是焊锡已将铜线直径侵蚀至小于正常铜线直径的3/4时，则在工作中容易发生铜线断裂现象。鉴于微型振动马达需求数量比较庞大，国内外的生成环境很早就开始对智能设备的微型马达进行各种缺陷视觉检测，以保证智能设备在使用中的安全性和舒适性。目前，由于微型振动马达转子中铜线形变难以控制，非标微型振动马达转子缺陷视觉检测技术主要由人工通过显微镜观察，再根据判定标准来判定，这种检测方法不仅带有很大的主观性，而且检测速度低，无法确立行业监测标准，且无法满足大量需要视觉检测的生产环境。综上所述，现有的微型振动马达转子缺陷检测技术既不能满足检测精度的要求，也不能满足检测速度的要求。随着智能视觉设备发展，亟待科技工作者研究开发出一种能实现与生产速度同步的、对微型振动马达转子缺陷视觉检测的技术，保证产能和用户使用的安全与舒适性。
技术实现思路
本专利技术目的旨在针对非标准微型拱脚缺陷视觉检测效率低、精度低的技术现状，提供一种用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，能够实现对微型振动马达转子等非标准零件的表面定性缺陷检测，且检测速度快、精度高。本专利技术的另一目的旨在提供一种微型振动马达视觉缺陷检测方法。本专利技术提供了一种用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，包括用于安装承载待检测微型振动马达的载物台、用于带动载物台及微型振动马达旋转的驱动电机、用于照亮微型振动马达表面的光源、用于采集微型振动马达图像的摄像器、用于调制微型振动马达转动角度和调制微型振动马达表面光亮度的调制单元以及计算机；所述调制单元包括依次连接的光纤传感器、数据采集器和控制卡，数据采集器将光纤传感器接收到的光信号数据化后传输至与计算机连接的控制卡，控制卡并根据来自计算机的操作指令控制驱动电机旋转至设定角度，控制调制光源发射出照亮微型振动马达表面符合检测要求的光照强度；所述图像摄像器的摄像头对准待检测微型振动马达，在计算机控制下对微型振动马达进行拍摄，计算机根据接收的图像对微型振动马达是否存在视觉难以发现的缺陷进行判断。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，首先通过光纤传感器与驱动电机协同作用，实现对微型振动马达的精准定位，从而有助于摄像头选取动态视觉中的最佳帧进行图像采集；摄像头采集的图像传输给计算机。计算机依据接收的图像对微型振动马达视觉缺陷进行判断。为了兼顾识别精度和识别效率，本专利技术首先采用传统机器视觉方法(例如边缘检测、模板匹配、色彩通道抓取、阈值检测等)进行判断，若传统方法识别出视觉缺陷，则微型振动马达产品不合格；若传统机器视觉方法检测不出缺陷，则进一步采用训练好的神经网络进行识别与判别，实现对微型振动马达的高精度视觉缺陷检测。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，微型振动马达通过承插联接结构副安装在载物台上。当针对微型振动马达转子进行检测时，为了对微型振动马达实现固定，所述承插联接结构副由微型振动马达转子轴和载物台上的安装孔构成，安装孔设计有与转子轴键槽相匹配的凸键。为了适应微型振动马达其他部件的检测，可以对承插联接结构副进行适应性调整。本专利技术中，为了实现对微型振动马达的精确定位，所述载物台的侧面设计有定位标记线，当所述定位标记线与光纤传感器位置的投影在一条直线上时即认为完成了对微型振动马达的定位。通过上述定位方式，载物台在转动过程中，微型振动马达转子与载物台同心度偏差不大于0.3mm。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，所述摄像头、微型振动马达和光纤传感器位于同一直线上，以便于对微型振动马达的定位和图像采集。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，光纤传感器为高精度的反射型光纤传感器，其灵敏度为0.4mm，光纤传感器与载物台距离不大于40mm，以防止光线散射导致识别精度下降。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，为了实现对微型振动马达旋转的精确控制，所述驱动电机为带反馈编码器的步进电机，其编码器与控制卡连接。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，为了减少室内环境光对摄像头采集微型振动马达图像过程的影响，本专利技术中配备了光源。光源与控制卡连接，通过控制卡调节光源的输出光强。本专利技术中所述光源为组合光源，包括两个位于微型振动马达两侧相对设置的面阵光源和位于摄像头与微型振动马达之间的环形光源。所述环形光源位于摄像头的前方，且环形光源的中间通孔与摄像头的拍摄窗口相对；所述面阵光源、环形光源的光出射口均对准微型振动马达；所述面阵光源和环形光源均与控制卡连接，通过控制卡调节面阵光源和环形光源的输出光强。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，还包括用于固定摄像头的第一支架、用于固定两个面阵光源的第二支架和用于固定环形光源的第三支架；所述第二支架包括支柱、设置于支柱上的横梁以及安装于横梁两端的支撑臂，两个面阵光源分别安装在两支撑臂的相对位置。固定好的两个面阵光源和环形光源的发光位置均朝向微型振动马达。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，所述载物台、驱动电机、第二支架支柱、第三支架和计算机安装于工作台上，驱动电机固定于工作台台面底部，工作台设计有驱动电机的输出轴穿过的通孔；所述第一支架固定于基座上。上述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，为了便于微型振动马达的安装与固定，所述载物台安装孔底部设置有电控磁铁，当微型振动马达安装到安装孔后，给电控磁铁通电，载物台将微型振动马达牢牢锁定。本专利技术进一步提供了使用上述检测仪对微型振动马达视觉缺陷进行检测的方法，包括以下步骤：(S1)将微型振动马达安装于载物台上；(S2)打开光源，并调整输出光强到设定范围；(S3)通过控制卡控制驱动电机旋转至光纤传感器接收到载物台相应位置反射的光信号，完成微型振动马达定位；(S4)驱动电机带动微型振动马达旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，其特征在于包括用于安装承载待检测微型振动马达的载物台(1)、用于带动载物台及微型振动马达旋转的驱动电机、用于照亮微型振动马达表面的光源、用于采集微型振动马达图像的摄像器、用于调制微型振动马达转动角度和调制微型振动马达表面光亮度的调制单元以及计算机；所述调制单元包括依次连接的光纤传感器(2)、数据采集器(7)和控制卡(3)，数据采集器将光纤传感器接收到的光信号数据化后传输至与计算机连接的控制卡，控制卡并根据来自计算机的操作指令控制驱动电机旋转至设定角度，控制调制光源发射出照亮微型振动马达表面符合检测要求的光照强度；所述图像摄像器的摄像头(6)对准待检测微型振动马达，在计算机(8)控制下对微型振动马达进行拍摄，计算机根据接收的图像对微型振动马达是否存在视觉难以发现的缺陷进行判断。

【技术特征摘要】
1.一种用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，其特征在于包括用于安装承载待检测微型振动马达的载物台(1)、用于带动载物台及微型振动马达旋转的驱动电机、用于照亮微型振动马达表面的光源、用于采集微型振动马达图像的摄像器、用于调制微型振动马达转动角度和调制微型振动马达表面光亮度的调制单元以及计算机；所述调制单元包括依次连接的光纤传感器(2)、数据采集器(7)和控制卡(3)，数据采集器将光纤传感器接收到的光信号数据化后传输至与计算机连接的控制卡，控制卡并根据来自计算机的操作指令控制驱动电机旋转至设定角度，控制调制光源发射出照亮微型振动马达表面符合检测要求的光照强度；所述图像摄像器的摄像头(6)对准待检测微型振动马达，在计算机(8)控制下对微型振动马达进行拍摄，计算机根据接收的图像对微型振动马达是否存在视觉难以发现的缺陷进行判断。2.根据权利要求1所述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，其特征在于所述微型振动马达通过承插联接结构副安装在载物台(1)上。3.根据权利要求2所述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，其特征在于所述承插联接结构副由微型振动马达转子轴和载物台(1)上的安装孔构成，安装孔设计有与转子轴键槽相匹配的凸键。4.根据权利要求1所述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，其特征在于所述载物台(1)的侧面设计有定位标记线。5.根据权利要求1至4任一所述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，其特征在于所述驱动电机为带反馈编码器的步进电机，其编码器与控制卡连接。6.根据权利要求1至4任一所述用于微型振动马达缺陷检测的视觉检测仪，其特征在于所述光源为组合光源，包括两个位于微型振动马达两侧相...

【专利技术属性】
技术研发人员：方夏，朱群馨，刘剑歌，王玫，黄思思，冯涛，邹子丹，
申请(专利权)人：四川安和精密电子电器有限公司，四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51