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原文传递一种基于图像处理的电机转子焊点缺陷检测装置及方法

专利名称：	一种基于图像处理的电机转子焊点缺陷检测装置及方法
摘要：	本发明公开了一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置及方法，装置包括支撑底座、第一支撑架、第二支撑架、电机转子、电机转子方向调整机构、电机转子旋转机构、z轴平移滑台、y轴平移滑台、电机夹持机构、相机方向调节机构、视觉取像模块；第一支撑架和第二支撑架设在支撑底座上，z轴平移滑台设在支撑底座一侧，相机方向调节机构设在第一支撑架上，视觉取像模块设在相机方向调节机构上与上位机通信，电机转子方向调整机构设在第二支撑架上，电机转子旋转机构设在电机转子方向调整机构上，电机转子设在电机转子旋转机构上，y轴平移滑台设在z轴平移滑台上，电机夹持机构设在y轴平移滑台上，该装置及检测方法的效率和精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	桂林电子科技大学
发明人：	高兴宇;陆佳琪;张朋;王海舰;李伟明
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910368635.X
公开号：	CN110044909A
代理机构：	桂林市华杰专利商标事务所有限责任公司
代理人：	杨雪梅
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	541004 广西壮族自治区桂林市金鸡路1号
主权项：	1.一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，包括支撑底座、第一支撑架、第二支撑架、电机转子、电机转子方向调整机构、电机转子旋转机构、z轴平移滑台、y轴平移滑台、电机夹持机构、相机方向调节机构、视觉取像模块；第一支撑架垂直设在支撑底座的一端，第二支撑架垂直设在支撑底座的另一端，z轴平移滑台设在支撑底座设置有第二支撑架的一侧，相机方向调节机构设在第一支撑架上，视觉取像模块设在相机方向调节机构上并与上位机通信，电机转子方向调整机构设在第二支撑架上，电机转子旋转机构设在电机转子方向调整机构上，电机转子设在电机转子旋转机构上，y轴平移滑台设在z轴平移滑台上与z轴平移滑台滑动连接，电机夹持机构设在y轴平移滑台上与y轴平移滑台滑动连接，电机夹持机构夹持电机转子。 2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，所述的电机转子方向调整机构，包括转子旋转方向调节器、转子旋转连接板，转子旋转方向调节器设在第二支撑架顶部，转子旋转连接板设在转子旋转方向调节器上。 3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，所述的电机转子旋转机构，包括步进电机、步进电机皮带轴、电机转子皮带轴、转子轴，步进电机和转子轴设在转子旋转连接板上表面，步进电机皮带轴和电机转子皮带轴设在转子旋转连接板的下表面，步进电机通过联轴器与步进电机皮带轴连接，转子轴穿过转子旋转连接板与电机转子皮带轴连接，步进电机皮带轴与电机转子皮带轴通过皮带连接，电机转子设在转子轴上。 4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，所述的z轴平移滑台，包括z轴支撑架、z轴电机架、z轴电机、z轴移动转轴，z轴支撑架上设有z轴移动滑槽，z轴移动转轴设在z轴移动滑槽内，z轴移动转轴上设有z轴移动连接块，z轴电机架设在z轴支撑架的顶部，z轴电机设在z轴电机架内带动z轴移动转轴的转动，z轴支撑架上还设有用于放置感应传感器的z轴移动传感器槽，z轴电机架底部设置z轴滑台支撑板，通过z轴滑台支撑板与支撑底座连接。 5.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，所述的y轴平移滑台，包括y轴支撑架、y轴电机架、y轴电机、y轴移动转轴，y轴支撑架固定设在z轴平移滑台的z轴移动连接块上，y轴支撑架上设有y轴移动滑槽，y轴移动转轴设在y轴移动滑槽内，y轴移动转轴上设有y轴移动连接块，y轴电机架设在y轴支撑架的一端，y轴电机设在y轴电机架内带动y轴移动转轴的转动，y轴支撑架上还设有用于放置感应传感器的y轴移动传感器槽。 6.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，所述的电机夹持机构，包括转子夹持机械手、转子夹持气动活动块、气动活动块传感器，转子夹持机械手安装在转子夹持气动活动块上，转子夹持气动活动块固定设在y轴平移滑台的y轴移动连接块上，气动活动块传感器设在转子夹持气动活动块上。 7.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，所述的相机方向调节机构，包括相机连接板、相机方向调节器，相机方向调节器设在第一支撑架顶部，相机连接板设在相机方向调节器上。 8.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，所述的视觉取像模块，包括工业相机、变焦镜头、环形光源，工业相机设在相机连接板上，变焦镜头与工业相机连接，环形光源设在转子旋转连接板上。 9.一种基于图像处理的电机转子焊点缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤： 1)模板设置：在所搭建的软件中保存几种电机转子焊点的标准模板，让焊点区域提取电机转子焊点图像，保存为几个模板； 2)分类训练：采集不同的电机转子焊点缺陷图像，作为电机转子缺陷检测单元训练样本，进行分类训练，使缺陷检测单元可以识别不同种类的焊点缺陷； 3)y轴平移滑台与z轴平移滑台实现电机转子的上料，y轴平移滑台使电机夹持机构夹持电机转子沿支撑底座的长边方向移动，z轴平移滑台移动沿竖直方向移动； 4)调整电机转子方向调整机构与相机方向调节机构，调整第二支撑架的支撑长钉与旋转底板的距离，使得电机转子与变焦镜头达到一定的距离，工业相机采集电机转子焊点区域的图像； 5)视觉取像模块将电机某一焊点优先进行定位，使焊点位置刚好在镜头的中央，PLC控制器给一定的脉冲，使得转子轴旋转120度，视觉取像模块采集下一个焊点图像，循环两次，更换下一个电机转子，视觉取像模块将图像数据传输给上位机中的图像获取单元； 6)视觉检测模块使用数字图像处理器，缺陷检测单元将图像获取单元获取的焊点区域图像进行检测，将电机转子焊点的图像形状与预设的标准模板图像进行比对，获得焊点图像与标准图像的匹配程度，识别不同种类的焊点缺陷，并将图像进行分类，数据统计单元是将缺陷检测单元是将缺陷检测单元焊点分类放入图像进行统计，并采用射频识别技术，把焊点图像信息数据标记在单个电机转子中，进行识别和图像跟踪，防止图像附着电机转子出现识别错误； 7)视觉取像模块将电机转子检测完的信息与数据统计单元相结合，信号传给PLC控制器，PLC控制器控制y轴平移滑台、z轴平移滑台和电机夹持机构，对检测完成的电机转子进行分拣。 10.根据权利要求9所述的一种基于图像处理的电机转子焊点检测装置，其特征在于，步骤2)中，所述的缺陷图像，包括合格，多焊，少焊，焊接偏移，漏焊，虚焊等多种类型的图像；所述的分类训练，采用KNN算法，具体包括如下步骤： 2-1）建立电机焊点样本特征库； 2-2）对样本进行分析，提取对合格、多焊、少焊、焊接偏移、漏焊、虚焊等显著的特征，来建立相应的类别； 2-3）在分析样本中，多选择明显特征性比较强的，更接近于合格，多焊，少焊，焊接偏移，漏焊，虚焊特征的样本图像，提高了分类的效率，减少了计算重复特征或者特征之间有相似因素，并删除些多特征相关性较高样本； 2-4）验证电机焊点特征形状的有效性，将分好类的特征形状效果是否达到标准，焊点特征之间是否明显可靠，若可用，便留作样本备用； 2-5）若效果不好，重复上述步骤2-1）～2-4）；步骤5）中，所述的图像获取单元，获取后的图像需要进行图像预处理，具体包括如下步骤： 5-1）将图像进行灰度化处理，并进行增强处理，使得图像细节丰富，并更易被辨别； 5-2）对滤波后的图像采用边缘检测，选用合理的阈值并采用Canny边缘检测算法提取边缘； 5-4）边缘检测后的图像进行形态学处理； 5-5）将焊点区域从图像中分割提取出来。
所属类别：	发明专利