基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质

摘要

本发明公开一种基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质，涉及垫片品质检测和视觉光学设计技术领域。为解决现有技术中不能实时剔除不合格品，不能进行随机角度的检测，不能适应实际生产中，造成现有技术劳动强度增加、维护成本高问题，对图像中的产品数量进行判断，选择特定位置的产品进行仿射变换，去除背景干扰；其次对待检测垫片进行定位，对待检测垫片测量位置进行轮廓提取；最后根据图像采集设备视野范围和图像像素的比例关系，计算出待检测垫片的实际尺寸。本发明避免光干扰有噪点的问题；相机尺寸检测，对工件的放置方向随机，存在于采集图像内都可以检测，利用算法对检测物做了位置和角度修正，解决了上料一致性的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及垫片品质检测和视觉光学设计技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质。具体涉及一种能够通过光学设计，实现对垫片产品进行图像采集并实现其品质检测的系统。

背景技术

目前，垫片是一种是由高精密度，高硬度的片状材料精制而成，通常用在精密模具或精密五金的调整以及测量。在生产完成后，经过清洗工位，被传送带传送至检测位置。为保证产品的顺利生产，需要对每个垫片的品质做出准确的检测。

其中包括有如下检测项：

然而，传统的尺寸检测手段，比如卡尺、量规、轮廓仪以及三坐标等在工业生产中发挥着重要的作用，但是随着现代工业的发展和进步，特别是高精产业，传统的检测方式已经不能满足生产的需要，卡尺、量规等测量手段检测数据少，精度低。轮廓仪，三坐标等检测手段虽然具有高精度，但是只能在特定的环境，脱离生产线检测，检测速度慢，对操作员的水平要求较高，与现代工业所要求的在线检测，实时监控的要求不符合。

因此，亟需一种可自动化的用于垫片尺寸检测的视觉系统，以减低劳动强度、维护成本和潜在风险；提高拍摄精度和检测速度。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有技术中，不能够高效、快速、准确地测量出流水线上生产出来的每个垫片的尺寸，不能实时剔除不合格品。

(2)现有技术需要垫片的放置方向统一，不能进行随机角度的检测，不能适应实际生产中，造成现有技术劳动强度增加、维护成本高。

(3)现有技术中，人工检测根据人的不同，检测同一个件，由于检测手法、力度以及熟练程度、疲劳程度的不同，结果也不尽相同，导致检测数据不准确，易造成误检漏检。

(4)现有技术中，不能完全实现自动化检测，检查过程需要人工参与，增加人工成本。

解决以上问题及缺陷的难度为：

(1)由于检测速度快，产品运动到剔除工位时，产品检测工位已经检出好几个件的数据，导致剔除工位无法一一对应每个件的数据，导致误踢的现象。需要对玻璃转盘上的每个工件设置一个唯一的ID号，检测数据跟随着ID号，当需要剔除时，发送需要提出产品的ID号，即可准确剔除。

(2)垫片形状不尽相同，对于一些特殊形状的垫片，需要区分检测位置，但是进入检测工位的垫片方向是随机的，需要解决的问题是对于任意方向的垫片，检测框都可以准确的定位到。另外，对于形状相似的件的区分也是一个问题。

(3)为了保证检测数据的准确，需要检测精度做到0.01mm。对设备的硬件需求提出了高标准。

(4)为实现自动化检测，设备从检测上料口到下料口整个过程不需要人工参与。正常检测不需要人工参与，当出现异常情况时，比如剔除工位没有将产品成功剔除掉，如何实现设备的自检也是一个难点。

解决以上问题及缺陷的意义为：

本发明能够高效、快速、准确地测量出流水线上生产出来的每个垫片的尺寸，并能满足实时剔除不合格品的要求，实现产品的自动化全检。此检测不需要垫片的放置方向统一，随机角度的检测，更好地适应实际生产中的复杂条件，具有更好的鲁棒性，从而减少劳动强度、维护成本和潜在风险。产品检测数据的精度高，稳定性好，另外有数据存储的功能，实现后期产品数据的跟踪与追溯。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了基于机器视觉的垫片尺寸检测系统、方法、处理终端及介质。所述技术方案如下：

根据本发明公开实施例的第一方面，提供本发明所述垫片视觉检测系统包括两个检测工位(对射点激光检测工位和相机检测工位)，两个剔除工位(对射点激光检测剔除和相机检测剔除工位)，三个传送机构(上料传送带、下料传送带、玻璃转盘)。还包括传感器，所述传感器设有5个，顺序设于待检测工件运输方向上；PLC控制器，与工业相机、传感器和工控机相连，用于接收传感器所发出的信号并触发工业相机采集图像、发送和接收工控机的传输信号以及控制设备运转；工控机，与工业相机、光源控制器以及PLC相连，用于存储工业相机所采集的图像并对图像进行处理、控制光源的亮灭以及将图像检测结果发送PLC 或进行信息的传输。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个检测工位，其中对射点激光检测工位放置于入料口后下料传感器的旁边，玻璃传送转盘的外部，用于检测垫片厚度尺寸的测量，对射点激光分别打到垫片的上下面，通过求取上下面的高度差获得垫片厚度值。将数据通过发送电压值给采集卡，采集卡经过处理后将检测数据发送给工控机，工控机收取到数据后，经过对检测数据的处理，将最终结果值发送给PLC、显示到显示屏上和保存到本地。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个检测工位，其中相机检测工位放置于相机触发传感器的旁边，玻璃转盘的上下部；玻璃转盘正上方设有相机和镜头，玻璃转盘的下部设有光源且与玻璃转盘高度之间保持恒定间距；此工位用于采集图像，并将图像发送给工控机，存储图像以及处理图像，再将处理结果传送发送给PLC、显示到显示屏以及保存到本地。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个剔除工位，分别位于对射点激光检测工位和相机检测工位的旁边；与PLC控制器相连的电磁吹气阀，用于接收PLC控制器发出的信号；与电磁吹气阀相连的空气压缩机，用于提供气体。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为上料传送机构，包括：传送皮带，所述传送皮带用于将垫片传送到玻璃转盘上；电机控制器，与驱动电机相连用于调节传送皮带的转速。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为玻璃转盘传送机构，包括：玻璃转盘，所述玻璃转盘用于传送垫片于对射点激光触发工位、对射点激光检测工位、对射点激光剔除工位、相机触发工位、相机检测工位、相机剔除工位以及合格品下料工位；电机控制器，与驱动电机相连用于调节玻璃转盘的转速。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为下料传送机构，包括：传送皮带，所述传送皮带用于将垫片传送到下一道工序工位；电机控制器，与驱动电机相连用于调节传送皮带的转速。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述5个传感器，分别用于对射点激光触发传感器、对射点激光剔除工位检测传感器、相机触发传感器、相机剔除工位检测传感器以及合格品下料检测传感器；所述传感器均为光电传感器。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述PLC 控制器还连接两个剔除工位(对射点激光检测剔除和相机检测剔除工位)。

根据本发明公开实施例的第二方面，提供一种基于机器视觉的垫片检测尺寸方法，包括如下步骤：

S 1：设备上电，工业相机、光源、工控机、PLC控制器、对射点激光传感器和传送皮带速度的初始化；

S 2：进入对射点激光检测模式，当上料传送带将垫片传送到玻璃转盘上，接近对射点激光检测传感器的位置处，触发信号，PLC收到传感器的信号后，通过网口通讯将触发信号发送给工控机，工控机采集读取采集卡内的厚度数据，对数据进行处理，发送给PLC检测结果；

S 3：根据PLC收到的厚度检测结果，若合格，剔除工位不做任何操作，垫片进入下一个检测工位；若不合格，PLC控制剔除机构，电磁吹气阀将垫片吹入厚度NG料筒内；

S 4：厚度检测合格的产品，随着玻璃转盘转到相机触发传感器的位置，触发信号，PLC收到传感器的信号后，触发工业相机进行采集图像，采集得到的图像保存到工控机上；

S 5：工控机对图像进行预处理，在灰度图像中，初步检测产品的数量和位置，选取检测的产品，并对检测产品进行仿射变换；

S 6：对S5处理后的图片进行精定位，以定位到的产品中心为ROI区域的中心，通过产品尺寸设置ROI区域的大小，以减少查找点的处理时间；通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合圆或是直线；

S 7：对S6处理后的拟合圆、直线的参数(半径、中心点、角度、位置等)，根据相机视野和图像像素的比例关系，计算出垫片的检测尺寸，尺寸判断为合格的垫片随着玻璃转盘走到合格品下料工位，判断不合格的垫片，工控机给PLC 发出剔除信号；

S 8：根据PLC收到的相机检测结果，若合格，剔除工位不做任何操作，垫片进入下一个工位；若不合格，PLC控制剔除工位，电磁吹气阀将垫片吹入相机检测NG料筒内；

S 9：相机检测合格的产品，从玻璃转盘下料到下料传送带上，下料工位的检测传感器检测到产品，发送给PLC信号，进行合格产品的计数，垫片从下料传送带流到下一个工位。

在本发明的一种实施方式中，步骤S1：设备上电，工业相机、光源、工控机、 PLC控制器、对射点激光传感器和传送皮带速度的初始化过程为：

S1.1：在相机正下方的玻璃转盘上静态放置标准件，调工业相机的高度至可以获得清晰的图像，且目标中的边缘轮廓清晰；

S1.2：调节光源强度的大小以降低背景的干扰，同时保持目标有完整清晰的轮廓；

S1.3：通过上料的速度，调整上料传送带的速度；同时调整玻璃转盘的速度，玻璃转盘的速度大于上料传送带的速度，防止垫片堆积；下料传送带的速度根据下一个工位上料的速度而定；

S1.4：在对射点激光传感器的发光位置静态放置标准块，对射点激光控制器上的检测数据与标准块的标准厚度作对比，并进行参数校准；

在本发明的一种实施方式中，步骤S2：进入对射点激光检测模式，当上料传送带将垫片传送到玻璃转盘上，接近对射点激光检测传感器的位置处，触发信号，PLC收到传感器的信号后，通过网口通讯将触发信号发送给工控机，工控机采集读取采集卡内的厚度数据，对数据进行处理，发送给PLC检测结果。此处的运行逻辑是对射点激光传感器和采集卡一直采集数据，定义固定长度的数组存放检测到的有效数据。当产品通过对射点激光检测传感器时，触发信号，PLC 收到信号后通过网口通讯将触发信号发送给工控机，工控机收到触发信号后，等待固定时间后(垫片通过对射点激光传感器的时间)，把数组内的数据提取出来，并把数组清零，为存放下一个垫片的数据做准备。把取出的数据分成等份的数组，分别求取每个数组的平均值和方差，方差最小的组的平均值即为测量厚度数据。

在本发明的一种实施方式中，步骤S5：工控机对图像进行预处理，在灰度图像中，初步检测产品的数量和位置，选取检测的产品，并对检测产品进行仿射变换；预处理的具体过程如下：

S5.1：先进行伽马变换，增强图像对比度；

s＝c·r

其中，r为灰度图像的输入值(原来的灰度值)，取值范围为[0,1]；s为经过伽马变换后的灰度输出值；c为灰度缩放系数，通常取1；γ为伽马因子大小。控制了整个变换的缩放程度。

进行此步骤的原因是垫片正面朝上时，光源将检测位置的倒角打亮，对检测算法有干扰；为消除干扰，伽马值设为1以上，拉伸图像中灰度级较高的区域，压缩灰度级较低的部分。垫片正面朝下无此问题。

S5.2:计算输入图像f(x，y)的梯度幅度阵列M(x，y)和梯度角度阵列α (x，y)；

|M(s,t)-M(x,y)|≤E，其中E是一个正阈值。

|α(s,t)-α(x,y)|≤A，其中A是一个正角度阈值。

S5.3：形成一个二值图像g，任何坐标对(x，y)处的值由下式给出：

其中，TM是一个阈值，A是一个指定的角度方向，±T

S5.4：扫描g的行，并在不超过指定长度K的每一行中填充所有缝隙。

S5.5：为在任何其他方向θ上检测缝隙，以该角度旋转g，并应用S5.4中的水平扫描过程。然后将结果以-θ旋转回来，找到工件所在的区域。

在本发明的一种实施方式中，步骤S6：对仿射变换后的图片进行精定位，以定位到的产品中心为ROI区域的中心，通过产品尺寸设置ROI区域的大小，以减少查找点的处理时间；S6.1：通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合圆的方法如下：

S6.1.1：最小二乘法拟合圆：R

R

令a＝-2A，b＝-2B，c＝A

可得圆曲线方程的另一种形式：x

只要求出参数a，b，c就可以求的圆心半径的参数：

查找到的边缘点(Xi，Yi)，i∈(1，2，3...N)到圆心的距离为di：

di

点(Xi，Yi)到圆边缘的距离的平方减去半径的平方差为：

δi＝di

令Q(a,b,c)为δi的平方和：

Q(a,b,c)＝∑δi

S6.1.2：平方差Q(a,b,c)大于0，因此函数存在大于或等于0的极小值。对a，b，c求偏导，得到极值点，比较所有极值点的函数值即可得到最小值。

S6.2：通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合直线的方法如下

S6.2.1：若测量列中的测量值x满足

S6.2.2：使用剩下的数据计算测量结果和估算误差。设近似曲线y＝ψ(x)，使得y＝ψ(x)与y＝f(x)的平方偏差和最小，对a，b求偏导，使得偏导值为 0，即可得到最小值，得到拟合的最佳直线的斜率和截距的估计值。

e

在本发明的一种实施方式中，步骤S7：对S6处理后的拟合圆、直线的参数 (半径、中心点、角度、位置等)，根据相机视野和图像像素的比例关系，计算出垫片的检测尺寸，尺寸判断为合格的垫片随着玻璃转盘走到合格品下料工位，判断不合格的垫片，工控机给PLC发出剔除信号。根据相机视野范围和图像像素的比例关系，计算出零件测最终尺寸的过程为：

图像中每个像素点对应的实际尺寸如下：

Ratio＝FOV/(SPS*NSP)

size_real_length＝size_pixel_length*Ratio；

size_real_diameter＝size_pixel_diameter*Ratio；

其中FOV为图片的视野，SPS为相机像元尺寸，NSP为相机分辨率， size_pixel_length为相机检测的垫片长度像素尺寸，size_pixel_diameter为相机检测的垫片直径像素尺寸。

根据本发明公开实施例的第三方面，提供一种用于垫片尺寸检测的信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行基于机器视觉的垫片尺寸检测方法。

根据本发明公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行基于机器视觉的垫片尺寸检测方法。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明采用对射点激光检测垫片厚度数值，将数据通过发送电压值给采集卡，采集卡经过处理后将检测数据发送给工控机，工控机收取到数据后，经过对检测数据的处理，得出检测结果。厚度检测不合格的垫片，工控机给PLC发送剔除信号，并通过PLC控制剔除工位剔除垫片，判断合格的垫片，通过玻璃转盘送进下一个工位。

本发明采用单个高分辨率工业相机、平行背光源以及大视野远心镜头进行采集图像，采集到的图像保存到工控机上。工控机对图像进行处理，首先对图像中的产品数量做判断，选择特定位置的产品进行仿射变换，目的是去除背景干扰；其次对检测产品进行定位，产品测量位置进行轮廓提取，最后根据相机视野范围和图像像素的比例关系，计算出垫片的实际尺寸。尺寸检测合格的产品通过传送带送进下一个工位，判断不合格的垫片，工控机给PLC发送剔除信号，并通过PLC控制剔除工位剔除垫片。对流水线上的垫片进行实时检测和剔除。

本发明对于检测的数据存储于数据库内上，对于检测图片可选择性存在工控机上，根据工件型号，批次和日期组合命名，实现产品的数据查询，分析，以及后期实时的追踪等功能。

本发明兼容不同大小的垫片的检测，更换型号时，不需要调节设备的硬件位置，直接修改方案，即可开始检测。上料位接清洗设备的下料位，清洗完毕后，直接进入检测工位，检测完成后，进入合格下料工位。检测设备的下料工位接下一个工位的上料工位，进入下一操作工位。整个过程不需要人为参与，实现产品的自动化全检。

相比于现有技术，本发明地优点进一步包括：

本发明采用机器视觉和图像处理的方法，采用2D相机和对射点激光可以对流水线上运动的垫片进行实时检测和剔除，实现了自动化全检的需求，满足了工厂快速、高效、准确的要求；垫片厚度检测，对射光打到垫片的上下面上，利用工件在玻璃转盘上的移动，可检测工件一条线上的点，提高了检测的准确性，避免光干扰有噪点的问题；相机尺寸检测，对工件的放置方向随机，存在于采集图像内都可以检测，利用算法对检测物做了位置和角度修正，解决了上料一致性的问题。

本发明在检测过程中，通过算法自适应玻璃转盘的转速，解决了实际检测过程中，可能因为转盘速度的改变而导致相机拍照位置不准确或是对射点激光检测数据不准确的情况。

本发明通过非接触式测量的方法，减少了人工参与，解决了传统人工检测垫片方法的缺陷，实现了垫片尺寸的实时测量和剔除工作；

本发明针对垫片尺寸的检测系统和方法做了详细的说明，方法可应用于多种类似垫片的工件，通过2D工业相机和对射点激光完成垫片尺寸检测的整个系统及方法，大大降低了工厂的生产成本，提高了生产效率，满足工件质量检测的快速性和准确性的要求。

结合实验或试验数据和现有技术对比得到的效果和优点：包括：

(1)检测项的增多，对于特殊垫片，开口角度以及开口宽度等检测项在现有的人工检测中，由于检测工具的局限性无法准确的检测，但是该设备可以实现准确检测。

(2)检测速度的提升，该设备一个小时最低检测10000件产品，一个人工检测一小时1000个左右，该设备的检测效率是人工的十倍；对于轮廓仪，三坐标等一些高精度仪器检测效率更慢。

(3)当检测的数据连续出现NG时，设备会报警，提示工作人员检查上一道工序是否有问题，及时反馈问题，降低不合格件的数量；另外，检测数据可追溯，当需要查对某一天的检测数据，或是某一批次产品的数据，该设备可实现实时查询，下载。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明实施例提供的基于机器视觉的垫片尺寸检测系统示意图。

图1中：1、对射点激光检测工位；2、相机检测工位；3、PLC控制器；4、工业相机；5、工控机；6、光源控制器；7、传感器；7-1、对射点激光触发传感器；7-2、对射点激光剔除工位检测传感器；7-3、相机触发传感器；7-4、相机剔除工位检测传感器；7-5、合格品下料检测传感器；8、采集卡；9、光源； 10、第一电磁吹气阀；11、第二电磁吹气阀；12、对射点激光检测剔除工位； 13、相机检测剔除工位；14、上料传送机构；15、下料传送机构；16、玻璃转盘传送机构；17、第一电机控制器；18、第二电机控制器；19、第三电机控制器。

图2是本发明实施例提供的基于机器视觉的垫片尺寸检测方法流程图。

图3是本发明实施例提供的基于机器视觉的垫片尺寸检测系统设备图。

图4是本发明实施例提供的基于机器视觉的垫片尺寸检测方法所采用的对射点激光系统，相机检测系统及剔除工位示意图。

图5是本发明实施例提供的调整光源和物距后采集的原始灰度图像；

其中：(1)圆环产品检测内外径，(2)开口圆环测外径和小圆半径，(3) 开口圆环测内外径、小圆半径以及开口间距，(4)开口角测外径、宽度、开口角度和开口间距。

图6是本发明实施例提供的工件的检测外径尺寸图,

其中，(1)为工件的检测外径尺寸图，(2)为工件的检测内径尺寸图， (3)为工件的检测宽度尺寸图，(4)为工件的检测开口宽度尺寸图，(5)为工件的检测开口角度尺寸图，(6)为工件的检测小圆半径尺寸图，(7)为工件的检测中径尺寸图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

下面结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步描述。

实施例

如图1所示，本发明所述视觉检测系统包括两个检测工位(对射点激光检测工位1和相机检测工位2)，两个剔除工位(对射点激光检测剔除工位12和相机检测剔除工位13)，三个传送机构(上料传送机构14、下料传送机构15、玻璃转盘传送机构16)。还包括传感器，所述传感器设有5种，顺序设于待检测工件运输方向上；分别用于对射点激光触发传感器7-1、对射点激光剔除工位检测传感器7-2、相机触发传感器7-3、相机剔除工位检测传感器7-4以及合格品下料检测传感器7-5；所述传感器均为光电传感器。

PLC控制器3，与工业相机4、传感器和工控机5相连，用于接收传感器所发出的信号并触发工业相机采集图像、发送和接收工控机的传输信号以及控制设备运转；

工控机5，与工业相机4、光源控制器6以及PLC相连，用于存储工业相机所采集的图像并对图像进行处理、控制光源9的亮灭以及将图像检测结果发送 PLC或进行信息的传输。

具体地，在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，

所述两个检测工位，其中对射点激光检测工位放置于入料口后下料传感器的旁边，玻璃传送转盘的外部，用于检测垫片厚度尺寸的测量，对射点激光分别打到垫片的上下面，通过求取上下面的高度差获得垫片厚度值。将数据通过发送电压值给采集卡8，采集卡8经过处理后将检测数据发送给工控机5，工控机5收取到数据后，经过对检测数据的处理，将最终结果值发送给PLC控制器3、显示到显示屏上和保存到本地。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个检测工位，其中相机检测工位2放置于相机触发传感器7-3的旁边，玻璃转盘的上下部；玻璃转盘16正上方设有工业相机4和镜头，玻璃转盘的下部设有光源9且与玻璃转盘高度之间保持恒定间距；此工位用于采集图像，并将图像发送给工控机，存储图像以及处理图像，再将处理结果传送发送给PLC控制器3、显示到显示屏以及保存到本地。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述两个剔除工位，分别位于对射点激光检测工位和相机检测工位的旁边；与PLC控制器3相连的第一电磁吹气阀10、第二电磁吹气阀11，用于接收PLC控制器发出的信号；与第一电磁吹气阀10、第二电磁吹气阀11相连的空气压缩机，用于提供气体。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为上料传送机构14，包括：传送皮带，所述传送皮带用于将垫片传送到玻璃转盘上；第一电机控制器17，与驱动电机相连用于调节传送皮带的转速。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为玻璃转盘传送机构16，包括：玻璃转盘，所述玻璃转盘用于传送垫片于对射点激光触发工位、对射点激光检测工位、对射点激光剔除工位、相机触发工位、相机检测工位、相机剔除工位以及合格品下料工位；第二电机控制器18，与驱动电机相连用于调节玻璃转盘的转速。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述三个传送机构，其中一个为下料传送机构15，包括：传送皮带，所述传送皮带用于将垫片传送到下一道工序工位；第三电机控制器19，与驱动电机相连用于调节传送皮带的转速。

在本发明的一种实施方式中，基于机器视觉的垫片尺寸检测系统，所述PLC 控制器还连接两个剔除工位(对射点激光检测剔除和相机检测剔除工位)。

图2示出了根据本发明的用于检测垫片检测尺寸方法，包括如下步骤：

步骤一：设备上电，工业相机、光源、工控机、PLC控制器、对射点激光传感器和传送皮带速度的初始化；

步骤二：进入对射点激光检测模式，当上料传送带将垫片传送到玻璃转盘上，接近对射点激光检测传感器的位置处，触发信号，PLC收到传感器的信号后，通过网口通讯将触发信号发送给工控机，工控机采集读取采集卡内的厚度数据，对数据进行处理，发送给PLC检测结果；

步骤三：根据PLC收到的厚度检测结果，若合格，剔除工位不做任何操作，垫片进入下一个检测工位；若不合格，PLC控制剔除工位，电磁吹气阀将垫片吹入厚度NG料筒内；

步骤四：厚度检测合格的产品，随着玻璃转盘转到相机触发传感器的位置，触发信号，PLC收到传感器的信号后，触发工业相机进行采集图像，采集得到的图像保存到工控机上；

步骤五：工控机对图像进行预处理，在灰度图像中，初步检测产品的数量和位置，选取检测的产品，并对检测产品进行仿射变换；

步骤六：对步骤五处理后的图片进行精定位，以定位到的产品中心为ROI区域的中心，通过产品尺寸设置ROI区域的大小，以减少查找点的处理时间；通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合圆或是直线；

步骤七：对步骤六处理后的拟合圆、直线的参数(半径、中心点、角度、位置等)，根据相机视野和图像像素的比例关系，计算出垫片的检测尺寸，尺寸判断为合格的垫片随着玻璃转盘走到合格品下料工位，判断不合格的垫片，工控机给PLC发出剔除信号；

步骤八：根据PLC收到的相机检测结果，若合格，剔除工位不做任何操作，垫片进入下一个工位；若不合格，PLC控制剔除工位，电磁吹气阀将垫片吹入相机检测NG料筒内；

步骤九：相机检测合格的产品，从玻璃转盘下料到下料传送带上，下料工位的检测传感器检测到产品，发送给PLC信号，进行合格产品的计数，垫片从下料传送带流到下一个工位。

(3)如图3所示，本发明的用于检测垫片尺寸的系统设备外观图，工件从上料传送带进入，经过对射点激光和相机检测之后，合格品从下料传送带进入下一道工序。

(4)图4为主要检测设备的内部图，设备放在垫片清洗烘干机器之后，涂油机器之前，垫片经过上料传送带来到检测圆盘，第一个工位为厚度检测，厚度合格的产品会继续到相机检测工位，不合格的产品会被剔除到厚度NG料箱；相机检测工位检测垫片的外形(外径，内径，中径，开口角度，开口尺寸等)，合格的产品会经过下料传送带去到下一道工序，不合格的会被剔除到相机NG料箱。

(5)图5示出了根据本发明的基于垫片尺寸测量的视觉检测系统的相机检测原始图，此处列举几个典型产品。考虑到垫片有多种型号，并且大小不一，以最大垫片的直径为依据，选择兼容所有型号视野的镜头。图5中(1)圆环产品检测内外径，图5中(2)开口圆环测外径和小圆半径，图5中(3)开口圆环测内外径、小圆半径以及开口间距，图5中(4)开口角测外径、宽度、开口角度和开口间距。

(6)本发明对灰度图像提取待检测工件图像中，对图像进行预处理，在灰度图像中，初步检测产品的数量和位置，选取检测的产品。

步骤1：先进行伽马变换，增强图像对比度；

s＝c·r

其中，r为灰度图像的输入值(原来的灰度值)，取值范围为[0,1]；s为经过伽马变换后的灰度输出值；c为灰度缩放系数，通常取1；γ为伽马因子大小。控制了整个变换的缩放程度。

进行此步骤的原因是垫片正面朝上时，光源将检测位置的倒角打亮，对检测算法有干扰；为消除干扰，伽马值设为1以上，拉伸图像中灰度级较高的区域，压缩灰度级较低的部分。垫片正面朝下无此问题。

步骤2:计算输入图像f(x，y)的梯度幅度阵列M(x，y)和梯度角度阵列α (x，y)

|M(s,t)-M(x,y)|≤E，其中E是一个正阈值。

|α(s,t)-α(x,y)|≤A，其中A是一个正角度阈值。

形成一个二值图像g，任何坐标对(x，y)处的值由下式给出：

其中，T

步骤4：扫描g的行，并在不超过指定长度K的每一行中填充所有缝隙。

步骤5：为在任何其他方向θ上检测缝隙，以该角度旋转g，并应用S5.4中的水平扫描过程。然后将结果以-θ旋转回来，找到工件所在的区域。

本发明根据待检测工件的最小外接矩形做的仿射变换图像中，根据工件所在区域的中心点和长度，对原始图像进行仿射变换，截取图像，目的是防止背景干扰。

如图6中(1)-(7)所示，对仿射变换后的图片进行精定位，以定位到的产品中心为ROI区域的中心，通过产品尺寸设置ROI区域的大小，以减少查找点的处理时间；通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合圆或是直线；

通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合圆的方法如下：

最小二乘法拟合圆：R

R

令a＝-2A，b＝-2B，c＝A

可得圆曲线方程的另一种形式：x

只要求出参数a，b，c就可以求得圆心半径的参数：

查找到的边缘点(Xi，Yi)，i∈(1，2，3...N)到圆心的距离为di：

di

点(Xi，Yi)到圆边缘的距离的平方减去半径的平方差为：

δi＝di

令Q(a,b,c)为δi的平方和：

Q(a,b,c)＝∑δi

S6.1.2：平方差Q(a,b,c)大于0，因此函数存在大于或等于0的极小值。对a，b，c求偏导，得到极值点，比较所有极值点的函数值即可得到最小值。

S6.2：通过边缘查找到的点通过最小二乘法拟合直线的方法如下：

S6.2.1：若测量列中的测量值x满足

S6.2.2：使用剩下的数据计算测量结果和估算误差。设近似曲线y＝ψ(x)，使得y＝ψ(x)与y＝f(x)的平方偏差和最小，对a，b求偏导，使得偏导值为 0，即可得到最小值，得到拟合的最佳直线的斜率和截距的估计值。

e

(9)对处理后的拟合圆、直线的参数(半径、中心点、角度、位置等)，根据相机视野和图像像素的比例关系，计算出垫片的检测尺寸，尺寸判断为合格的垫片随着玻璃转盘走到合格品下料工位，判断不合格的垫片，工控机给PLC 发出剔除信号。根据相机视野范围和图像像素的比例关系，计算出零件测最终尺寸的过程为：

图像中每个像素点对应的实际尺寸如下：

Ratio＝FOV/(SPS*NSP)

size_real_length＝size_pixel_length*Ratio

size_real_diameter＝size_pixel_diameter*Ratio。

其中FOV为图片的视野，SPS为相机像元尺寸，NSP为相机分辨率， size_pixel_length为相机检测的垫片长度像素尺寸，size_pixel_diameter为相机检测的垫片直径像素尺寸。

下面结合对比数据对本发明的效果作进一步描述。

(1)与现有技术的对比：

(2)该设备有较高的检测精度，下表为某一个产品实际检测重复性精度数据：

(3)该设备具备数据查询的功能，可按照时间查询某一个时间段内的批次数据，也可以查询某一批次下的检测产品个检测项的详细数据。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。