一种基于机器视觉的微型电机定子表面划痕检测装置的制作方法

本实用新型涉及机器视觉检测技术领域，具体是一种基于机器视觉的微型电机定子表面划痕检测装置。

背景技术：

我国微型电机行业创建于20世纪50年代末期，从为满足国防武器装备需要开始，经历了仿制、自行设计和研究开发的阶段，至今已有40余年的发展历史，已形成产品开发、规模化生产和关键零部件、关键材料、专用制造设备、测试仪器配套的完整的工业体系。据统计，我国微型电机生产及配套厂家在1000家以上，从业人员超过10万人，工业总产值超过100亿元。微型电机行业已成为国民经济和国防现代化建设中不可缺少的一个基础产品工业。自20世纪80年代以来，微型电机的国内需求在不断增长。我国已引进50余条生产线，实现25个大类、60个系列、400个品种、2000个规格微型电机大批量、规模化生产。主要产品是有刷永磁直流电动机、小功率交流电动机、交直流串激电动机、罩极电动机、步进电动机、振动电机(手机用)等。2017年，全球微型电机市场在100亿台以上，主要分布在视听、办公自动化、电动车(含汽车)、家电和空调等领域。微型电机广泛应用于生活的各个方面，现阶段，我国的微型电机产业大部分处于中低端范畴，最高精尖的微型电机主要还是产自于日本。我国大部分生产微型电机的企业规模都比较小，在生产和检测的环节上的工艺上都比较落后。本机器视觉检测装置针对的就是微型电机定子表面划痕检测，现在国内一般的小企业使用的是人工检测定子表面划痕，利用人眼根本无法连续稳定地进行，人工检测在给工厂增加巨大的人工成本和管理成本的同时，准确性和规范化难以保证，无法得到满意的检测效果。所以必须使用更有效、更精确和高速度自动检测手段。而机器视觉装置在检测方面具有检测速度快、分辨能力高、可重复性好的先天优势。因此，随着图像处理技术的日益完善和可靠，成本日益降低，将机器视觉检测技术应用于微型马达定子表面划痕检测具有重要的应用价值。

鉴于人工检测的种种缺陷，以及机器视觉检测的种种优势，有必要设计一种基于机器视觉的微型电机定子表面划痕检测装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，而提供一种基于机器视觉的微型电机定子表面划痕检测装置，该装置检测准确度、效率高，成本低，不会损坏微型电机定子表面。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种基于机器视觉的微型电机定子表面划痕检测装置，包括检测部分和控制部分，

所述检测部分，包括支撑底座、传动机构、上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构和下料机构；所述传动机构包括转盘和转盘驱动电机，转盘设在转盘驱动电机上，转盘驱动电机固定支撑底座上，上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构和下料机构分别设在转盘周围固定在支撑底座上；

所述的控制部分，包括计算机、显示器、运动控制卡，计算机分别与显示器和运动控制卡连接，所述运动控制卡还分别与传动机构、上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构和下料机构连接，计算机采用现有技术LabVIEW软件编程，用于向运动控制卡发送运动指令及处理图像采集机构采集到的图像信息，运动控制卡将接收到的运动指令控制传动机构、上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构和下料机构运动。

所述图像检测机构，包括第一图像检测机构、第二图像检测机构、第三图像检测机构、第四图像检测机构和第五图像检测机构；上料机构、第一图像检测机构、第二图像检测机构、第三图像检测机构、机械手旋转外壳机构、第四图像检测机构、第五图像检测机构和下料机构按逆时针方向间隔依次设在转盘周围固定在支撑底座的上，所述的转盘边缘上间隔设有8个与微型电机外壳尺寸匹配的凹槽用于放置待检测的微型电机。

所述的上料机构，包括上料机械手臂和上料盘，上料机械手臂和上料盘固定在支撑底座上，上料机械手臂与运动控制卡连接，由运动控制卡控制上料机械手臂从上料盘中抓取待检测微型电机放置于转盘的凹槽中。

所述的第一图像检测机构、第二图像检测机构、第四图像检测机构和第五图像检测机构，包括固定架、相机组件，所述相机组件包括工业相机、工业镜头和环形LED光源，工业相机、工业镜头和环形LED光源依次连接，工业相机固定在固定架上，工业相机与控制部分的计算机连接。

所述的第一图像检测机构和第二图像检测机构上的相机组件安装在固定架上，与固定架的夹角为45°。

所述的第四图像检测机构的工业相机的镜头与转盘的距离为8-12cm，第五图像检测机构的工业相机的镜头与转盘的距离为18-22cm。

所述的第三图像检测机构，包括固定架、相机位置调节驱动电机、相机组件；相机组件通过相机位置调节驱动电机与固定架连接；通过相机位置调节驱动电机调节相机组件的上下移动；所述的相机组件包括工业相机、工业镜头、环形LED光源、滑块和滑台，环形LED光源安装在工业镜头上，工业镜头安装在工业相机上，工业相机通过螺栓与滑块连接，滑块与滑台连接，滑台与相机位置调节驱动电机连接，工业相机与计算机连接，环形LED光源和相机位置调节驱动电机与运动控制卡连接。

所述的下料机构，包括下料机械手臂和下料盘，下料机械手臂和下料盘固定在支撑底座上，所述下料盘分为良品区和不良品区，下料机械手臂与运动控制卡连接，由运动控制卡控制下料机械手臂从转盘的凹槽中抓取检测完成的微型电机放置于下料盘上。

所述的上料机械手臂和下料机械手臂，为六自由度机械手。

所述的机械手旋转外壳机构，为旋转机械手，当待检测的微型电机转动第三图像检测机构的位置时，通过旋转机械手将待检测的微型电机抓取并旋转90°，第三图像检测机构采集图像后，然后旋转机械手再抓取微型电机旋转90°，第三图像检测机构继续采集图像后，再将微型电机放回转盘中，此步骤操作三次来完成四个面的图像采集工作。

所述的支撑底座上还设有指示灯，指示灯与运动驱动卡连接，指示灯用于指示产品包装检测系统的运行状态。

本实用新型与人工检测相比具有以下优点：

1、准确度提高，由于人的视觉受自身与环境方面的限制，本实用新型以工业相机和计算机软件检测方式相对于人工目测更加的准确，有效的提高了检测精度，建立统一的检测标准，消除了人工检测存在的主观差异。

2、效率高，本实用新型采用五个工业相机可对产品包装五个表面在相同的环境中长时间高效率完成同样的动作而不出现错误。

3、成本低，本实用新型成本一次性投入，能够适应各种生产环境，一台自动检测系统能够胜任几个工人的工作，综合分析后其平均成本远小于人工成本。

4、无损检测，机器视觉在检测过程中可以实现无损检测，消除了检测后还有缺陷的隐患。

5、易统计，方便对检测数据进行保存、汇总和分析，根据数据便于对生产问题进行追源，为检测优化提供数据支持。

附图说明

图1为一种基于机器视觉的微型电机定子表面划痕检测装置的整机结构示意图；

图2为控制部分的结构示意图；

图3为第三图像检测机构中相机位置调节驱动电机和相机组件的结构示意图；

图中，1.支撑底座 2.指示灯 3.不良品区 4.良品区 5.下料机械手臂 6.上料盘 7.上料机械手臂 8.待检测的微型电机 9.第一图像检测机构 10.凹槽 11.固定架 12.第二图像检测机构 13.转盘 14.第三图像检测机构 15. 机械手旋转外壳机构 16.第四图像检测机构 17.第五图像检测机构 18.运动控制卡 19.计算机 20.数据线 21.显示器 22.相机位置调节驱动电机 23.滑台 24.工业相机 25.工业镜头 26.环形LED光源 27.滑块 28.下料盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步阐述，但不是对本实用新型的限定。

一种基于机器视觉的微型电机定子表面划痕检测装置，包括检测部分和控制部分，

如图1所示，所述检测部分，包括支撑底座1、传动机构、上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构15和下料机构；所述传动机构包括转盘13和转盘驱动电机，转盘13设在转盘驱动电机上，转盘驱动电机固定支撑底座1上，上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构和下料机构分别设在转盘13周围固定在支撑底座1上；

如图2所示，所述的控制部分，包括计算机19、显示器21、运动控制卡18，计算机19分别与显示器21和运动控制卡18连接，所述运动控制卡18还分别与传动机构、上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构15和下料机构连接，计算机采用现有技术LabVIEW软件编程，用于向运动控制卡18发送运动指令及处理图像采集机构采集到的图像信息，运动控制卡18将接收到的运动指令控制传动机构、上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构15和下料机构运动。

所述图像检测机构，包括第一图像检测机构9、第二图像检测机构12、第三图像检测机构14、第四图像检测机构16和第五图像检测机构17；上料机构、第一图像检测机构9、第二图像检测机构12、第三图像检测机构14、机械手旋转外壳机构15、第四图像检测机构16、第五图像检测机构17和下料机构按逆时针方向间隔依次设在转盘13周围固定在支撑底座1的上，所述的转盘13边缘上间隔设有8个与微型电机外壳尺寸匹配的凹槽10用于放置待检测的微型电机8。

所述的上料机构，包括上料机械手臂7和上料盘6，上料机械手臂7和上料盘6固定在支撑底座1上，上料机械手臂7与运动控制卡18连接，由运动控制卡18控制上料机械手臂7从上料盘6中抓取待检测微型电机8放置于转盘13的凹槽10中。

所述的第一图像检测机构9、第二图像检测机构12、第四图像检测机构16和第五图像检测机构17，包括固定架11、相机组件，所述相机组件包括工业相机、工业镜头和环形LED光源，工业相机、工业镜头和环形LED光源依次连接，工业相机固定在固定架11上，工业相机与控制部分的计算机19连接。

所述的第一图像检测机构9和第二图像检测机构12上的相机组件安装在固定架11上时，与固定架的夹角为45°。

所述的第四图像检测机构16的工业相机的镜头与转盘13的距离为8-12cm，第五图像检测机构17的工业相机的镜头与转盘13的距离为18-22cm。

如图3所示，所述的第三图像检测机构14，包括固定架11、相机位置调节驱动电机22、相机组件；相机组件通过相机位置调节驱动电机22与固定架11连接；通过相机位置调节驱动电机22调节相机组件的上下移动；所述的相机组件包括工业相机24、工业镜头25、环形LED光源26、滑块27和滑台23，环形LED光源26安装在工业镜头25上，工业镜头25安装在工业相机24上，工业相机24通过螺栓与滑块27连接，滑块27与滑台23连接，滑台23与相机位置调节驱动电机22连接，工业相机24与计算机19连接，环形LED光源26和相机位置调节驱动电机22与运动控制卡18连接。

所述的下料机构，包括下料机械手臂5和下料盘28，下料机械手臂5和下料盘28固定在支撑底座1上，所述下料盘28分为良品区4和不良品区3，下料机械手臂5与运动控制卡18连接，由运动控制卡18控制下料机械手臂5从转盘13的凹槽10中抓取检测完成的微型电机8放置于下料盘28上。

所述的上料机械手臂5和下料机械手臂7，为六自由度机械手。

所述的机械手旋转外壳机构15，为旋转机械手，当待检测的微型电机转动第三图像检测机构14的位置时，通过旋转机械手将待检测的微型电机抓取并旋转90°，第三图像检测机构14采集图像后，然后旋转机械手再抓取微型电机旋转90°，第三图像检测机构14继续采集图像后，再将微型电机放回转盘中，此步骤操作三次来完成四个面的图像采集工作。

所述的支撑底座1上还设有指示灯2，指示灯2与运动驱动卡18连接，指示灯2用于指示产品包装检测系统的运行状态。

本装置的工作流程为：将待检测的微型电机8放置在上料盘6中，接通电源，启动该装置，根据预先用LabVIEW软件编写好的程序，向运动控制卡18发送运动指令，运动控制卡18驱动传动机构、上料机构、图像检测机构、机械手旋转外壳机构15和下料机构工作，首先上料机械手臂7抓取待检测的微型电机8至转盘的凹槽10中，待检测的微型电机8转动至第一图像检测机构9时，采集微型电机8外壳内表面左侧图像；转动至第二图像检测机构12时采集微型电机8外壳内表面右侧图像；转动至第三图像检测机构14时，采集微型电机8外壳外表4个面的图像，通过旋转机械手15将微型电机外壳抓取并旋转一定90度，再将外壳放回转盘，采集图像，以此步骤操作三次来完成四个面的图像采集工作；转动至第四图像检测机构16时，采集微型电机8外壳内表面上底面图像；转动至第五图像检测机构17采集微型电机8外壳内表面下底面图像；转动至下料机构时，下料机构根据运动控制卡18发送的指令，下料机械手臂5将合格品抓取并放置到下料盘28的良品区4中，当被测物被确定为不良品时，抓取至下料盘28的不良品区3中。