專利名稱：機器視覺系統對注射器鋼針彎針的自動檢測方法
技術領域：
本發明涉及利用機器視覺系統進行在線檢測的技術領域，尤其涉及在注射器鋼針生產現場，利用機器視覺系統對注射器鋼針是否彎針進行自動檢測的方法。
背景技術：
在流水作業的注射器鋼針裝配車間現場，需要對鋼針彎針(即鋼針針尖是否存在彎曲)進行在線檢測。現有技術中，對鋼針彎針的在線檢測依靠人工使用專用放大鏡進行檢測，在鋼針生產機旁設約80人進行鋼針彎針的檢測和處理，根據檢測結果將產品分為合格品(如外彎的橫向彎曲值< 0. 05mm、內彎的橫向彎曲值< 0. 05mm或沒有彎針)和不合格品 (如外彎的橫向彎曲值> 0. 05mm，或內彎的橫向彎曲值> 0. 05mm)。不合格品直接作為廢品剔除。人工檢測存在的缺點主要有生產車間現場通風差，工人檢測工作環境惡劣，無法直接使用目測(需用專用手持式放大鏡)，勞動強度大；正常人眼在不間斷觀測運動物體 30min左右，即會眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，無法保證產品出廠合格率；鋼針彎針檢測是帶很高數量精度的檢測，人眼無法準確判斷，誤差大，出錯機會很多， 無法保證檢測質量；專業人員檢測鋼針的速度最高為0. 5個/s，對生產速率有極大限制。發明的內容
針對現有技術對注射器鋼針彎針的在線檢測依靠人工進行檢測，工人容易產生視覺疲勞，勞動強度大，無法保證產品合格率以及檢測質量，監測速度低等問題，本發明提供一種機器視覺系統對注射器鋼針彎針的自動檢測方法，其大大降低工人的檢測勞動強度，檢測精度高、速度快，可以有效保證出廠產品的合格率。本發明的技術方案如下
一種機器視覺系統對注射器鋼針彎針的自動檢測方法，包括以下步驟
(1)將鋼針固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運行，將拍攝相機固定在在線運行的工裝條夾具一側；根據待檢測鋼針的尺寸大小及鋼針朝向，選擇鏡頭的焦距，調整拍攝相機的拍攝角度、放大倍數、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；
(2)將鋼針針尖的橫向彎曲值設為檢測參量，并根據用戶要求設置所述檢測參量的檢測精度以及合格范圍；
(3)計算機取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行鋼針針尖的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；
(4)計算機通過圖像算法處理，提取鋼針針尖的圖像；若經過圖像算法處理發現不存在橫向彎曲值，則認為該鋼針不存在彎曲，屬于合格品，從合格品分揀口揀出；
(5)計算機對所述鋼針針尖的橫向彎曲值進行計算；對于針尖外彎，計算所述針尖外側與鋼針針體背面垂直線的最遠距離，該距離值即是所述外彎鋼針針尖的橫向彎曲值；對于針尖內彎，計算所述針尖內側與鋼針針體背面垂直線的最遠距離，該距離值即是所述內彎鋼針針尖的橫向彎曲值；
3(6)通過計算出的鋼針針尖橫向彎曲值判斷該產品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發與控制信號將廢品從指定的出料口進行剔除。其進一步的技術方案為對所述第(6)步，具體按下述步驟進行鋼針的判斷和分檢
(7)判斷鋼針針尖是外彎還是內彎，若為外彎則轉向第(8)步，若為內彎則轉向第(9)
步；
(8)判斷外彎鋼針針尖圖像的橫向彎曲值是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉向第(10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉向第(11)步；
(9)判斷內彎鋼針針尖圖像的橫向彎曲值是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉向第(10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉向第(11)步；
(10)作為合格品進行分揀；
(11)直接作為廢品剔除。以及，其進一步的技術方案為對所述第(6)步，當檢測到產品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。本發明的有益技術效果是
本發明采用機器視覺系統對鋼針彎針進行自動在線檢測，取代人工檢測，用戶可自動進行檢測精度的調節。具有對產品檢測合格品、廢品這兩類產品的記錄、分類、統計、存儲、 查詢功能。并通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，大大降低工人的檢測勞動強度。人工檢測速度一般為0. 5個/s，而機器視覺系統檢測速度可達3、個/s，機器視覺系統的產品檢測速度是人工的6、倍，極大提高了生產效率。人工檢測由于環境和生理的原因，無法M小時不間斷進行產品質量檢測，而采用機器視覺系統檢測則使其成為可能。設備的生產時間可最大限度地延長，提高了設備的利用率。人為檢測由于通風差、視覺易疲勞，很難連續跟蹤產品質量。數值化檢測靠人工很難保證，非正常次品率一般在8 10%左右，造成了生產資源和生產成本的極大浪費；機器視覺系統的檢測尺寸精度最高為0. Olmm,精度可每0. Olmm為一個梯度進行調整，設置為 0. 01,0. 02,0. 03,0. 04,0. 05mm等幾個精度等級，從而大大提高產品合格率以及檢測質量。


圖1是正常的鋼針圖像。圖2是針尖外彎的鋼針圖像。圖3是針尖內彎的鋼針圖像。圖4是本發明的工藝步驟圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。圖1、圖2、圖3是從鋼針側面拍攝并經過處理后的實際圖像。在圖1、圖2、圖3所示的拍攝圖像中，為了更好的區分圖形，圖中彎針部分采用夸張處理，在實際情況中鋼針針尖一般不存在如此強度的彎曲；四周空白部分為鋼針圖像經過去噪軟件處理后的透明空間，所示線條為鋼針處理后的輪廓圖像。實施例1，對針尖外彎產品的檢測
如圖2所示的針尖外彎圖像，其中針尖右上部的外彎部分為外彎針尖的視覺圖形。將Bas 1 er ACA640-100GM型工業相機固定在鋼針的側方，相機距鋼針側面的距離約為20mm，使用施耐得50倍放大變焦變倍鏡頭，焦距調至16mm，光圈調到最大值，曝光時間調為0. 41ms。針尖外彎檢測精度設置為0. 01mm，設定合格品正常橫向彎曲值最大為 0. 05mm。采用專用白色光纖點光源，從相機的異側方進行照射(背光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩定地取得視覺圖像，體現鋼針彎針的明顯特征。 本項目的光纖光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的光纖光源)，以便能比較穩定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。采用生產線上的工裝條夾具 (針排)與皮帶傳輸系統進行注射器鋼針輸送，保證鋼針按一定的方向和速度，穩定地進入檢測裝置。計算機根據不同生產廠商所生產設備的不同控制系統，取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，啟動所述工業相機拍攝在線運行的鋼針的圖像，并將獲取的鋼針針尖圖像，貯存于計算機中。計算機對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進行圖像處理，使圖像更清晰，更符合鋼針針尖的真實情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現有技術中的常規算法。計算機對鋼針針尖的橫向彎曲值進行計算。該長度是針尖外側與鋼針針體背面垂直線的最遠距離(圖2中距離a)，該距離值即是所述外彎鋼針針尖的橫向彎曲值。如檢測出的橫向彎曲值為0.04mm，則該產品為合格品；如檢測出的橫向彎曲值為 0. 06mm，則該產品為不合格品。計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對合格品進行記錄、分類、統計入庫。實施例2，對針尖內彎產品的檢測
如圖3所示的針尖外彎圖像，其中針尖右上部的外彎部分為外彎針尖的視覺圖形。將Bas 1 er ACA640-100GM型工業相機固定在鋼針的側方，相機距鋼針側面的距離約為20mm，使用施耐得50倍放大變焦變倍鏡頭，焦距調至16mm，光圈調到最大值，曝光時間調為0. 41ms。鋼針彎針檢測精度設置為0. 01mm，設定合格品正常橫向彎曲值最大為 0. 05mm。采用專用白色光纖點光源，從相機的異側方進行照射(背光)，并使用半封閉遮擋金屬框體來屏蔽外界雜光的影響，以便比較穩定地取得視覺圖像，體現鋼針彎針的明顯特征。 本項目的光纖光源使用CCS公司的機器視覺專用光源(也可使用其他公司的光纖光源)，以便能比較穩定地拍攝到清晰的圖像，并顯示于計算機的屏幕。采用生產線上的工裝條夾具 (針排)與皮帶傳輸系統進行注射器鋼針輸送，保證鋼針按一定的方向和速度，穩定地進入檢測裝置。計算機根據不同生產廠商所生產設備的不同控制系統，取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，啟動所述工業相機拍攝在線運行的鋼針的圖像，并將獲取的鋼針針尖圖像，貯存于計算機中。計算機對所拍攝的圖像通過邊緣提取、平滑去噪、二值化處理、傅利葉變換等算法進行圖像處理，使圖像更清晰，更符合鋼針針尖的真實情況。上述圖像處理過程中所采用的算法均為現有技術中的常規算法。計算機對鋼針針尖的橫向彎曲值進行計算。該長度是針尖內側與鋼針針體背面垂直線的最遠距離(圖3中距離a)，該距離值即是所述內彎鋼針針尖的橫向彎曲值。如檢測出的橫向彎曲值為0.04mm，則該產品為合格品；如檢測出的橫向彎曲值為 0. 06mm，則該產品為不合格品。計算機通過友好人機界面在圖像中提示不合格品情況，并給予聲、光報警提示，對合格品進行記錄、分類、統計入庫。以上所有實施例中使用的圖像采集設備(相機、照射光源、電源、圖像采集卡等)及存貯設備(硬盤、光盤、軟盤等)、圖像處理設備(圖像處理器的硬件及軟件)、圖像顯示設備 (硬件及軟件)、報警裝置以及上述各部分的控制系統(硬件及軟件)皆采用已有技術設計制作或直接采用相關市售產品。以上所述的本發明的工藝步驟示于圖4。最后需要注意的是，以上所述的僅是本發明的優選實施方式，本發明不限于以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本發明的精神和構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種機器視覺系統對注射器鋼針彎針的自動檢測方法，其特征在于包括以下步驟(1)將鋼針固定在工裝條夾具上，使工裝條夾具在線運行，將拍攝相機固定在在線運行的工裝條夾具一側；根據待檢測鋼針的尺寸大小及鋼針朝向，選擇鏡頭的焦距，調整拍攝相機的拍攝角度、放大倍數、拍攝距離、光圈大小、曝光時間，以便獲取清晰的拍攝圖像；(2)將鋼針針尖的橫向彎曲值設為檢測參量，并根據用戶要求設置所述檢測參量的檢測精度以及合格范圍；(3)計算機取得相機與生產進程同步的觸發與控制信號，由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行鋼針針尖的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測；(4)計算機通過圖像算法處理，提取鋼針針尖的圖像；若經過圖像算法處理發現不存在橫向彎曲值，則認為該鋼針不存在彎曲，屬于合格品，從合格品分揀口揀出；(5)計算機對所述鋼針針尖的橫向彎曲值進行計算；對于針尖外彎，計算所述針尖外側與鋼針針體背面垂直線的最遠距離，該距離值即是所述外彎鋼針針尖的橫向彎曲值；對于針尖內彎，計算所述針尖內側與鋼針針體背面垂直線的最遠距離，該距離值即是所述內彎鋼針針尖的橫向彎曲值；(6)通過計算出的鋼針針尖橫向彎曲值判斷該產品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發與控制信號將廢品從指定的出料口進行剔除。
2.根據權利要求1所述機器視覺系統對注射器鋼針彎針的自動檢測方法，其特征在于對所述第(6)步，具體按下述步驟進行鋼針的判斷和分檢(7)判斷鋼針針尖是外彎還是內彎，若為外彎則轉向第(8)步，若為內彎則轉向第(9)步；(8)判斷外彎鋼針針尖圖像的橫向彎曲值是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉向第(10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉向第(11)步；(9)判斷內彎鋼針針尖圖像的橫向彎曲值是否在合格范圍<0.05mm，如在合格范圍則轉向第(10)步，若大于等于合格范圍彡0. 05mm則轉向第(11)步；(10)作為合格品進行分揀；(11)直接作為廢品剔除。
3.根據權利要求1所述機器視覺系統對注射器鋼針彎針的自動檢測方法，其特征在于對所述第(6)步，當檢測到產品為廢品時，計算機將通過人機界面進行圖像提示，并啟動報警裝置。
全文摘要
本發明提供一種機器視覺系統對注射器鋼針彎針的自動檢測方法，將鋼針針尖的橫向彎曲值設為檢測參量，根據用戶要求設置不同檢測參量的檢測精度以及合格范圍，由外部觸發與控制信號啟動所述相機實時拍攝在線運行鋼針的圖像，并將拍攝的圖像傳輸至計算機供檢測，計算機通過圖像算法處理，提取鋼針出現彎針的圖像，并對兩種彎針的橫向彎曲值進行計算，通過計算出的橫向彎曲值判斷該產品是屬于合格品還是廢品，通過外部觸發與控制信號將廢品從指定出料口進行剔除。本發明對注射器鋼針彎針的檢測精度高、速度快，可以有效保證產品的合格率。
文檔編號B07C5/342GK102303017SQ201110109619
公開日2012年1月4日 申請日期2011年4月29日 優先權日2011年4月29日
發明者董仲偉 申請人:無錫眾望四維科技有限公司