阅读说明：本技术 单目镜头视觉检测螺丝缺陷及螺丝自动分拣装置 (Monocular lens visual inspection screw defect and screw automatic sorting device ) 是由 钟回周 钱磊 张军辉 于 2021-09-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种单目镜头视觉检测螺丝缺陷及螺丝自动分拣装置,包括上料机构、分度盘、图像合并机构、图像采集机构和分拣机构；所述分度盘的边缘设置有若干均布的豁口,以用于接收上料机构传送的工件；所述分拣机构套接于分度盘外部,并设置有多个分拣通道；所述图像合并机构位于分度盘的上部,内置有多组透镜组；所述图像合并机构内的透镜组获取螺钉的至少一个角度的图像,并在同一视频窗口输出至图像采集机构。在本发明实施例中,本发明实现了单目摄像头获取工件各个检测面的图像,结构简单、紧凑,灵活应用于打螺丝工序前的检测和分拣,相比三目摄像头拍照系统,本装置造价低2/3左右。(The invention discloses a monocular head visual inspection screw defect and screw automatic sorting device, which comprises a feeding mechanism, an index plate, an image merging mechanism, an image acquisition mechanism and a sorting mechanism, wherein the feeding mechanism is arranged on the index plate; the edge of the indexing disc is provided with a plurality of uniformly distributed notches for receiving workpieces transmitted by the feeding mechanism; the sorting mechanism is sleeved outside the dividing plate and is provided with a plurality of sorting channels; the image merging mechanism is positioned at the upper part of the index plate and internally provided with a plurality of groups of lens groups; and the lens group in the image merging mechanism acquires an image of at least one angle of the screw and outputs the image to the image acquisition mechanism in the same video window. In the embodiment of the invention, the monocular camera is used for acquiring the images of all detection surfaces of the workpiece, the monocular camera is simple and compact in structure, and is flexibly applied to detection and sorting before a screw driving process, and compared with a trinocular camera photographing system, the monocular camera photographing device is low in manufacturing cost of about 2/3.)

单目镜头视觉检测螺丝缺陷及螺丝自动分拣装置

技术领域

本发明涉及智能制造技术领域，尤其涉及一种单目镜头视觉检测螺丝缺陷及螺丝自动分拣装置。

背景技术

自动打螺丝机已广泛用于自动化生产线，经常会因为螺丝混料、螺丝缺陷之类原因造成卡机、漏打、损坏设备和产品、需要人工频繁干预等问题，目前市场上已有多相机(通常是三个或更多，分别拍摄螺丝顶部、正面、侧面)检测螺丝缺陷装置，这类装置成本高、占用空间大，不便于应用到自动打螺丝工序前的螺丝检测和自动分拣。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种单目镜头视觉检测螺丝缺陷及螺丝自动分拣装置，包括上料机构、分度盘、图像合并机构、图像采集机构和分拣机构；

所述上料机构用于将工件传输至分度盘上；

所述分度盘的边缘设置有若干均布的豁口，以用于接收上料机构传送的工件；所述分度盘内设有电机，以用于驱动分度盘输出盘面的转动；

所述分拣机构套接于分度盘外部，并设置有多个分拣通道；所述分拣通道均对应一豁口，且所对应的豁口内侧设有气嘴；所述气嘴用于将工件吹至一分拣通道中；所述气嘴的动作由图像采集机构控制；

所述图像合并机构位于分度盘的上部，内置有多组透镜组；所述图像合并机构内的透镜组获取螺钉的至少一个角度的图像，并在同一视频窗口输出至图像采集机构；

所述图像采集机构位于图像合并机构的上方，根据所获取的视频窗口数据进行图形分析。

进一步地，所述上料机构采用振动盘震动上料。

进一步地，所述豁口用于夹住螺丝的头部；在螺丝位于所述图像合并结构正下方时，所述分度盘的豁口与分拣机构将螺丝固定。

进一步地，所述透镜组包括侧面图像透镜组，由并排安置的两组等腰柱状透镜组成，将螺丝侧面的垂直图像折射到水平设置的视频窗口上，并由图像采集机构获取图像。

进一步地，所述透镜组包括正面图像透镜组，由并排安置的两组等腰柱状透镜组成，将螺丝正面的垂直图像折射到水平设置的视频窗口上，并由图像采集机构获取图像。

进一步地，所述透镜组包括顶面图像透镜组，由并排安置的三组等腰柱状透镜组成，将螺丝顶面的图像折射到水平设置的视频窗口上，并由图像采集机构获取图像。

进一步地，所述图像合并机构的底部侧面设置有两组交叉的光源，朝向螺丝。

进一步地，所述图像采集机构包含有单目摄像头以作为图像采集的装置。

在本发明实施例中，本发明实现了单目摄像头获取工件各个检测面的图像，结构简单、紧凑，灵活应用于打螺丝工序前的检测和分拣，相比三目摄像头拍照系统，本装置造价低2/3左右。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的装置立体结构示意图；

图2是图1的侧面结构示意图；

图3是图1的局部结构示意图；

图4是图2的背面结构示意图；

图5是图像合并机构的仰视结构示意图；

图6是图5内部的光学组件分布示意图；

图7是图像合并机构的顶部成像示意图；

图8是分度盘的俯视结构示意图；

图9是局部的气嘴结构示意图。

图中附图标记的含义：

1-上料机构，2-分分度盘，21-豁口，3-图像合并机构，31-侧面图像折射层，32-顶部图像折射层，33-成像板，4-图像采集机构，5-分拣机构，51- 分拣通道，6-电机，7-螺丝。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明利用全反射透镜获取工件各个待检测面再合并到一个检测平面，单目摄像头一次性拍摄各个检测面图像，经计算机计算分析后得出结果，再根据设置的分拣通道参数，自动从对应的分拣通道流出。

如图1所示，本装置包括：上料机构1、分度盘2、图像合并机构3、图像采集机构4和分拣机构5五大部分。上料机构1将螺丝7送至带豁口21的分度盘2中，上料机构1通过振动筛完成上料动作，螺丝7由豁口21卡住实现稳固，分度盘2底部的电机驱动下，分度盘实现匀速转动，转动过程中实现边上料边转动的动作，同时电机控制分度盘的转动间隔以完成上料、检测以及出料等动作。

作为一个具体的实施例，分度盘2边缘均匀设置的豁口21，其大小根据螺丝规格进行设计，豁口数量对应记为进料位、检测位、对应不同规格螺钉的分拣通道、对应不符合要求(包括有缺陷的螺钉)的分拣通道51等。在螺丝7位于图像合并结构3正下方时，分度盘2的豁口21与分拣机构5将螺丝 7固定。分拣机构5在图像合并结构3正下方的部分中侧面设置有缺口，顶部与分度盘豁口21配合卡住螺丝7，侧面的缺口用于将整个螺丝侧面图像曝露，由图像合并机构3获取图像。

在电机驱动下，分度盘2将螺丝送到图像合并机构3下方，图像合并机构3内置有光学透镜，利用光学原理将螺丝的图像折射至其顶部的视频窗口上，由其上方的图像采集机构采集图像，传送至计算机进行分析处理，分拣机构5根据计算机处理结果将螺丝从对应的通道分拣出。

作为一个具体的实施例，图像合并机构3包括下部的侧面图像折射层31 和位于上部的顶部图像折射层32，顶部还设置有成像板33。

在图像合并机构3中，螺丝7头部采用环形照明，即顶部图像折射层32 的四周设置有环形的照明灯，且选择白灯，这样可以获取螺丝头部颜色，螺钉的螺丝部分采用背投照明，即侧面图像折射层31采用背部光源照明。利用三组等腰直角全反射透镜改变螺纹成像角度，使螺钉头部、螺纹正前面、螺纹侧面影像合并到同一个视频窗口。

作为一个具体的实施例，透镜组在空间的布置如图5所示，分成上下两部，下部用于折射出螺钉的侧面，上部用于折射出螺钉的顶部图像。

下部中，两组取螺纹面影像的透镜组，布置成相互垂直并紧挨一起，分别取两个垂直方向的螺纹面。3-1透镜一等腰面平行正对螺钉螺纹面，3-2透镜一等腰面平行正对3-1另一等腰面，螺纹面影像经过3-1、3-2透镜组两次 90°反射，最后从透镜3-2朝上输出。

上部中，取螺钉头部影像的透镜组，3-3透镜一等腰面平行正对螺钉头部，另一等腰面平行于3-1等腰面，3-4透镜一等腰面平行正对3-3一等腰面，3-5 透镜一等腰面平行正对3-4等腰面，另一等腰面朝下。螺钉头部影像经过3-3、 3-4、3-5透镜组三次90°反射，最后从3-5透镜朝上输出。从上往下看，图像合并后的效果图如图7所示,并在成像板33上呈现。

图像采集机构4获取成像板33上的图像数据后传输至计算机中进行分析后，反控制电机驱动，将分度盘旋转至对应的分拣通道后，控制气嘴动作，如图9所示。

分拣机构的每个分拣出口放置一个气嘴，压缩空气从气嘴喷出，将螺钉从对应分拣通道吹出。当后道工序使用自动打螺丝机时，无需用压缩空气吹出螺钉，而是自动打螺丝机直接从对应的分拣通道取螺钉。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换(如数量、形状、位置等)，这些等同变换均属于本发明的保护。