当前位置:首页 > 智能硬件 > 机器视觉
[导读] 挑战: 基于机器视觉技术,设计出一套高效、可靠的弹簧自动检测系统,使之能够代替操作人员繁琐的劳动。该系统在实现准确识别缺陷与精确测量尺寸的同时,还应满足实时性、可靠性、便于维护等要求。

挑战:

基于机器视觉技术,设计出一套高效、可靠的弹簧自动检测系统,使之能够代替操作人员繁琐的劳动。该系统在实现准确识别缺陷与精确测量尺寸的同时,还应满足实时性、可靠性、便于维护等要求。
 

解决方案:

系统的硬件部分主要基于线扫描影像系统。运动机构配合线阵相机采集弹簧展开图像后,经NI PCI-1428图像采集卡送入计算机进行处理。软件部分则以LabVIEW为开发平台,结合IMAQ、SQL Toolkit等开发包在短时间内开发弹簧自动检测系统,检测弹簧表面缺陷及尺寸(包括弹簧自由长度、线径、节距及有效圈数)。

引言

弹簧表面质量检测是弹簧加工的重要环节。检测时,人们通过各种试验方法对弹簧的性能进行测定,从而把弹簧的质量定量数值化,为企业的质量管理与追踪提供正确的评定依据。弹簧的成品检验主要包括对弹簧的外观检测、尺寸检测、负荷检测等内容,这里我们主要完成对弹簧的外观检测和尺寸检测(包括弹簧长度、线径、线径间距和有效圈数)。

国内现有的弹簧检测方法一般是人工用游标卡尺等工具目测,这种方法不仅效率低,而且误差大。有些公司也从国外进口先进设备进行弹簧自动检测,这一方面大大增加了生产成本,另一方面设备的维护也很困难。针对以上不足,自主开发基于机器视觉的弹簧自动检测系统具有十分重要的意义。该系统主要基于NI公司的LabVIEW图形编程环境进行开发,界面简洁友好,方便检测人员操作。对于同一规格的弹簧,系统在得到弹簧的所有数据后与对应标准值进行比对,对弹簧进行分类。实验结果表明,相比传统的人工检测方法,该方法检测速度快,精度更高,可靠性更强。

一. 弹簧检测平台硬件构成

1.1检测系统的组成部分

弹簧自动检测系统的硬件构成如图1所示,弹簧水平置于白色旋转轴上,由步进马达驱动轴转动。PLC除了负责发出脉冲驱动马达旋转外,也将此脉冲作为外部触发信号接入图像采集卡,以保证采集到等比例的图像。相机采用德国Basler公司的线阵相机系列Basler L101k-2k,配合NI公司的PCI-1428图像采集卡一起完成图像的采集工作。采集的弹簧展开图如图1所示。相机采集完一帧弹簧的展开图后,经图像采集卡送入计算机进行处理。计算机主要完成硬件的配置及初始化、图像处理、数据分析与保存等功能。经图像处理得到弹簧表面缺陷和尺寸的关键参数后,计算机将其与对应规格的弹簧标准库信息进行比对,以标识不合格弹簧。


图 1 弹簧自动检测系统示意图

1.2线阵相机与采集卡的配合

线阵相机的取像原理与面阵不同,它每次只采集一行图像,只有在镜头与被拍摄物体之间存在相对运动时才能采完一帧完整的二维影像。图2中,纵向为线阵传感器的方向,其分辨率由线阵CCD决定;横向表示相机的扫描方向,其分辨率由步进电机的最小步距决定。电机运动速度过大,图像会被压缩,如图2(b)所示;速度太小,图像则会被拉伸,如图2(c)。


图 2 运动速度不同时的对应成像效果

为了得到等比例的图像,设置相机工作于外部边沿触发模式,如图3。在这种模式下,相机的线扫率完全由外部信号的频率决定,两者关系公式:线扫率=1/外部信号频率。NI公司的PCI-1428图像采集卡提供了四对外部触发端口(分别从Trig_(0)到Trig_(3),输入信号类型为TTL电平),支持线阵相机的外同步取像模式。将PLC发出的脉冲接入PCI-1428采集卡的任一外部触发端口,这样就实现了马达转速与线扫率之间的对应。MAX(Measurement & AutomaTIon Explorer)是NI公司开发出来方便用户对各种硬件进行设置和测试的软件。在MAX中,可以根据需要配置采集卡的基本参数,如取像模式,图像大小,触发信号的类型等。


图 3 外部边沿触发模式(ExSync,Edged-controlled Mode)

二. 弹簧检测部分的关键模块

本站声明: 本文章由作者或相关机构授权发布,目的在于传递更多信息,并不代表本站赞同其观点,本站亦不保证或承诺内容真实性等。需要转载请联系该专栏作者,如若文章内容侵犯您的权益,请及时联系本站删除。
换一批
延伸阅读

LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: 驱动电源

在工业自动化蓬勃发展的当下,工业电机作为核心动力设备,其驱动电源的性能直接关系到整个系统的稳定性和可靠性。其中,反电动势抑制与过流保护是驱动电源设计中至关重要的两个环节,集成化方案的设计成为提升电机驱动性能的关键。

关键字: 工业电机 驱动电源

LED 驱动电源作为 LED 照明系统的 “心脏”,其稳定性直接决定了整个照明设备的使用寿命。然而,在实际应用中,LED 驱动电源易损坏的问题却十分常见,不仅增加了维护成本,还影响了用户体验。要解决这一问题,需从设计、生...

关键字: 驱动电源 照明系统 散热

根据LED驱动电源的公式,电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

关键字: LED 设计 驱动电源

电动汽车(EV)作为新能源汽车的重要代表,正逐渐成为全球汽车产业的重要发展方向。电动汽车的核心技术之一是电机驱动控制系统,而绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为电机驱动系统中的关键元件,其性能直接影响到电动汽车的动力性能和...

关键字: 电动汽车 新能源 驱动电源

在现代城市建设中,街道及停车场照明作为基础设施的重要组成部分,其质量和效率直接关系到城市的公共安全、居民生活质量和能源利用效率。随着科技的进步,高亮度白光发光二极管(LED)因其独特的优势逐渐取代传统光源,成为大功率区域...

关键字: 发光二极管 驱动电源 LED

LED通用照明设计工程师会遇到许多挑战,如功率密度、功率因数校正(PFC)、空间受限和可靠性等。

关键字: LED 驱动电源 功率因数校正

在LED照明技术日益普及的今天,LED驱动电源的电磁干扰(EMI)问题成为了一个不可忽视的挑战。电磁干扰不仅会影响LED灯具的正常工作,还可能对周围电子设备造成不利影响,甚至引发系统故障。因此,采取有效的硬件措施来解决L...

关键字: LED照明技术 电磁干扰 驱动电源

开关电源具有效率高的特性,而且开关电源的变压器体积比串联稳压型电源的要小得多,电源电路比较整洁,整机重量也有所下降,所以,现在的LED驱动电源

关键字: LED 驱动电源 开关电源

LED驱动电源是把电源供应转换为特定的电压电流以驱动LED发光的电压转换器,通常情况下:LED驱动电源的输入包括高压工频交流(即市电)、低压直流、高压直流、低压高频交流(如电子变压器的输出)等。

关键字: LED 隧道灯 驱动电源
关闭