一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统及方法与流程

1.本发明涉及生产线工件识别技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统及方法。


背景技术：

2.生产线又叫流水线，是一种工业上的生产方式，是在一定的线路上连续输送货物搬运机械，按照输送系列产品大体可以分为：皮带流水线、板链线、倍数链线、插件线、网带线、悬挂线及滚筒流水线这七类流水线。一个完整的生产线一般包括牵引件、承载构件、驱动装置、张紧装置、改向装置和支承件等。生产线的输送能力大、运距长，还可在输送过程中同时完成若干工艺操作，所以应用好处很多，并且具有较大范围的广泛性。为了提高生产线的生产效率、节约人力资源，越来越多的生产线上引进了智能化的机器设备，其中基于机器视觉的设备也在生产线中广泛使用。已知，机器视觉是通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分cmos和ccd两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。正是由于机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。
3.现有技术在对生产线上的工件进行识别的过程中，由于工件多是随着传动带在进行某一个方向上的移动，所以现有的识别系统往往只能识别到工件表面上是否存在缺陷，而无法识别到工件其它部位处是否完好，从而无法对工件进行全方位的检查，容易使一些残缺的工件流出而影响工件售卖时的质量。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统及方法，通过利用第二齿轮带动螺纹杆上下移动并利用螺纹杆带动两个第二转辊上下移动使得第二转辊能够将传送带向上撑起，以使工件能够在传送带顶部翻滚，使得顶部的摄像机能够对工件进行全方位的识别，从而能够检查出工件是否存在缺陷，以解决现有技术中由于无法对工件全面识别导致的影响工件的质量的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统，包括带式输送机，所述带式输送机外部设有安装架，所述安装架底部中间位置安装有振动电机，所述振动电机与安装架固定连接，所述安装架底部四个拐角处
均安装有伸缩杆，所述伸缩杆底部固定设有底座，所述伸缩杆外端设有第一弹簧，所述第一弹簧两端分别与安装架底部和底座顶部固定连接，所述带式输送机一侧设有四个支撑竖板，所述支撑竖板顶部固定设有同一个第二横板，所述第二横板底部设有识别机构，所述支撑竖板一侧设有分类收集机构，所述分类收集机构设在识别机构一侧。
6.进一步地，所述识别机构包括两个第一转轴，两个所述第一转轴两端分别与两个支撑竖板的内侧通过轴承活动连接，其中一个所述第一转轴前端设有电机，所述电机设在支撑竖板前侧，所述电机输出轴与第一转轴前端固定连接，所述第一转轴外端固定设有第一转辊，两个所述第一转辊外端套设有同一个传送带，所述传送带顶部设有控制机构，所述传送带内部中间设有两个第二转辊，两个所述第二转辊分别与传送带内部顶端和底端相接触，两个所述第二转辊内部均通过轴承活动连接有第二圆形杆，两个所述第二圆形杆之间通过轴承活动连接有两个螺纹杆，两个所述螺纹杆分别设在第二圆形杆的两端，所述螺纹杆外端螺纹连接有空心杆，两个所述空心杆之间设有传动机构，所述空心杆外端贯穿设有同一个第一横板，所述空心杆与第一横板通过轴承活动连接，两个所述空心杆外端均固定设有皮带轮，两个所述皮带轮之间设有皮带，所述传送带顶部设有摄像机，所述摄像机固定设在第二横板底部。
7.进一步地，所述控制机构包括四个挡板，所述挡板固定设在传送带外端，四个所述挡板均匀分布在传送带的外端，所述挡板内部固定设有隔板，所述挡板一侧镶嵌有第一移动板，所述第一移动板靠近隔板一侧固定设有多个第一圆形杆和第二弹簧，所述第二弹簧套设在第一圆形杆外端，所述第一圆形杆一端贯穿隔板并延伸出隔板一侧，所述第一圆形杆一端固定设有第二移动板，所述第二移动板设在挡板内部，所述第二移动板远离隔板一侧设有轻触开关，所述轻触开关固定设在挡板内部一侧，所述轻触开关与带式输送机和振动电机电性连接。
8.进一步地，所述传动机构包括第一齿轮，所述第一齿轮固定套设在其中一个空心杆的外端，所述第一齿轮一侧啮合有第二齿轮，所述第二齿轮顶部设有第一正反电机，所述第一正反电机输出轴贯穿第二齿轮并延伸到第二齿轮底部，所述第二齿轮输出轴底端与第一横板通过轴承活动连接。
9.进一步地，所述分类收集机构包括第一收集箱和第二收集箱，所述第一收集箱设在传送带一侧底部，所述第二收集箱设在第一收集箱一侧，所述第一收集箱内部顶端设有转动板，所述转动板内部贯穿设有第二转轴，所述第二转轴两端均与第一收集箱通过轴承活动连接，所述第二转轴后端穿过第一收集箱并延伸出第一收集箱后侧，所述第二转轴后端设有第二正反电机，所述第二正反电机输出轴一端与第二转轴后端固定连接。
10.进一步地，所述第一收集箱一侧顶部固定设有第一楔形块，所述第一楔形块一侧与转动板相接触，所述第一楔形块截面呈三角形。
11.进一步地，所述第一收集箱内部底端固定设有第二楔形块，所述第一收集箱前侧开设有取料孔，所述取料孔设在第二楔形块前侧，所述取料孔底端与第二楔形块底端相平齐。
12.进一步地，所述第一收集箱内部一侧壁开设有收纳槽，所述转动板放置在收纳槽内部。
13.进一步地，所述第一横板底部设有四个支撑竖杆，四个所述支撑竖杆均匀分布在
第一横板底部前侧和后侧。
14.本发明还包括使用该基于机器视觉的生产线工件快速识别系统的方法，具体步骤如下所示：
15.步骤一、可以将带式输送机安装在生产线输出端的一侧，使得生产线所生产出来的工件能够落到带式输送机顶部，需要同时启动带式输送机和振动电机，利用带式输送机带动工件向一侧移动，利用振动电机带动安装架和带式输送机上下振动，从而能够将聚集在一起的工件抖开，而且安装架的底部安装有多个伸缩杆和第一弹簧能够在第一弹簧弹力的作用下减缓安装架的振动对底座和地面的影响；
16.步骤二、启动电机和摄像机，使得摄像机能够时刻处于准备的状态，此时传送带的顶部中间位置鼓起，利用电机带动其中一个第一转轴和第一转辊转动，从而能够利用第一转辊带动传送带转动，并利用传送带带动顶部的挡板转动，此时在带式输送机的传动下，带式输送机顶部的工件会落到传送带顶部，由于传送带顶部中间位置鼓起，所以工件会沿着传送带的倾斜面滑落到一侧并与挡板一侧的第一移动板接触，工件在与第一移动板接触的同时会挤压第一移动板向挡板内部移动，从从而能够利用第一移动板带动第一圆形杆向挡板内部移动，使得第一圆形杆能够推动第二移动板与轻触开关接触，由于轻触开关能够控制振动电机、带式输送机的运行，所以当第二移动板与轻触开关接触时，带式输送机和振动电机会停止工作，此时传送带会带动挡板和第一移动板向上移动，从而能够带动第一移动板一侧的工件向一侧移动，并且当挡板移动到传送带中间位置时，工件会在自身重力的作用下沿着传送带的倾斜面向下滚动，从使得工件不再挤压第一移动板，从而能够使第二移动板不再与轻触开关接触，此时带式输送机和振动电机会重新开始工作；
17.步骤三、工件沿着传送带滚落的过程中传送带顶部的摄像机会对工件进行全方位的扫描与识别，该摄像机基于机器视觉技术，从而能够识别工件是否存在缺陷，若工件完好，工件会沿着传送带滚落到第一收集箱内部，并且会沿着第二楔形块从第一收集箱内部滚出，此时转动板位于收纳槽内部，若工件存在缺陷，摄像机会将缺陷上传到中央处理器，并且该中央处理器会控制第二正反电机转动，从而能够利用第二正反电机带动第二转轴和转动板转动，使得转动板能够将第一收集箱顶部开口处挡住，使得滚落的残缺工件能够沿着转动板和第一楔形块移动到第二收集箱内部，以完成残缺工件的挑选与分类；
18.步骤四、如果工件的质量较轻可以通过启动第一正反电机适当调节传送带中间鼓起位置的高度，利用第一正反电机带动第二齿轮转动，并利用第二齿轮带动第一齿轮转动，从而能够利用第一齿轮带动其中一个空心杆转动，并且能够通过空心杆外端的皮带轮和皮带带动两个空心杆同时转动，由于螺纹杆与空心杆通过螺纹连接，所以空心杆在转动的过程中会带动螺纹杆向上移动，并且能够通过螺纹杆带动顶部的第二圆形杆和第二转辊向上移动，从而能够将传送带的中间向上撑起，以加高传送带中间鼓起的高度，如要调低，只需要使第二齿轮反向转动即可。
19.本发明具有如下优点：
20.1、本发明通过利用第二齿轮带动螺纹杆上下移动并利用螺纹杆带动两个第二转辊上下移动使得顶部的第二转辊能够从内部将传送带向上撑起，并使传送带能够从中间的部位鼓起，使得跟随传送带移动到中间的工件能够在传送带顶部向一侧翻滚，工件在翻滚的过程中会将自身全面的暴露在摄像机底部，从而能够方便顶部的摄像机对工件进行全方
位的识别，以准确识别出工件所残缺的部位，与现有技术相比，能够全方位的对工件进行识别，能够防止有残缺的工件遗漏出去而影响售卖时工件的质量；
21.2、本发明通过将带式输送机安装在安装架内部，并在安装架底部安装振动电机，使得振动电机能够带动安装架和带式输送机上下振动，从而能够将带式输送机顶部的输送的工件抖开，使得带式输送机顶部的工件能够逐一落到传送带顶部，并且利用第一移动板和轻触开关控制带式输送机和振动电机的运行，使得每次只会有一个工件落在传送带上；
22.3、本发明通过在传送带一侧安装第一收集箱和第二收集箱，用以收集完好的工件和有残缺的工件，从而能够将残缺的工件挑选出来，并在第一收集箱内部安装能够转动转动板，使得残缺的工件能够沿着转动板滑落到第二收集箱内部，从而能够防止残缺的工件落入第一收集箱内部，使得本发明能够具有筛选残缺工件的功能，以增加本发明的功能性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
24.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
25.图1为本发明提供的整体结构示意图；
26.图2为本发明提供的俯视图；
27.图3为本发明提供的剖视图；
28.图4为本发明提供的第二转辊与传动带的结构示意图；
29.图5为本发明提供转动板与第二收集箱、第一楔形块的结构示意图；
30.图6为本发明提供的第二收集箱的结构示意图；
31.图7为本发明提供的转动板竖直状态的结构示意图；
32.图8为本发明提供的图3中a的放大图；
33.图9为本发明提供的图3中b的放大图。
34.图中：1带式输送机、2安装架、3伸缩杆、4第一弹簧、5底座、6振动电机、7支撑竖板、8第一转轴、9第一转辊、10传送带、11电机、12挡板、13第一移动板、14第一圆形杆、15隔板、16第二移动板、17第二弹簧、18 轻触开关、19第一横板、20空心杆、21螺纹杆、22第二圆形杆、23第二转辊、24第一齿轮、25第二齿轮、26第一正反电机、27皮带轮、28皮带、29 第二横板、30摄像机、31第一收集箱、32转动板、33第二转轴、34第二正反电机、35第二收集箱、36第一楔形块、37取料孔、38第二楔形块、39收纳槽、40支撑竖杆。
具体实施方式
35.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一
部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.参照说明书附图1
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3，该实施例的一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统，包括包括带式输送机1，所述带式输送机1外部设有安装架2，所述安装架2底部中间位置安装有振动电机6，所述振动电机6与安装架2固定连接，所述安装架2底部四个拐角处均安装有伸缩杆3，所述伸缩杆3底部固定设有底座5，所述伸缩杆3外端设有第一弹簧4，所述第一弹簧4两端分别与安装架2底部和底座5顶部固定连接，所述带式输送机1一侧设有四个支撑竖板7，所述支撑竖板7顶部固定设有同一个第二横板29，所述第二横板29底部设有识别机构，所述支撑竖板7一侧设有分类收集机构，所述分类收集机构设在识别机构一侧。
37.参照说明书附图1
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4，该实施例的一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统，所述识别机构包括两个第一转轴8，两个所述第一转轴8两端分别与两个支撑竖板7的内侧通过轴承活动连接，其中一个所述第一转轴8前端设有电机11，所述电机11设在支撑竖板7前侧，所述电机11输出轴与第一转轴8 前端固定连接，所述第一转轴8外端固定设有第一转辊9，两个所述第一转辊 9外端套设有同一个传送带10，所述传送带10顶部设有控制机构，所述传送带10内部中间设有两个第二转辊23，两个所述第二转辊23分别与传送带10 内部顶端和底端相接触，两个所述第二转辊23内部均通过轴承活动连接有第二圆形杆22，两个所述第二圆形杆22之间通过轴承活动连接有两个螺纹杆21，两个所述螺纹杆21分别设在第二圆形杆22的两端，所述螺纹杆21外端螺纹连接有空心杆20，两个所述空心杆20之间设有传动机构，所述空心杆20外端贯穿设有同一个第一横板19，所述空心杆20与第一横板19通过轴承活动连接，所述第一横板19底部设有四个支撑竖杆40，四个所述支撑竖杆40均匀分布在第一横板19底部前侧和后侧，两个所述空心杆20外端均固定设有皮带轮27，两个所述皮带轮27之间设有皮带28，所述传送带10顶部设有摄像机30，所述摄像机30固定设在第二横板29底部。能够带动工件在传送带10 顶部翻滚，从而能够方便顶部的摄像机30对工件进行识别。
38.参照说明书附图1
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4和8，该实施例的一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统，所述控制机构包括四个挡板12，所述挡板12固定设在传送带10 外端，四个所述挡板12均匀分布在传送带10的外端，所述挡板12内部固定设有隔板15，所述挡板12一侧镶嵌有第一移动板13，所述第一移动板13靠近隔板15一侧固定设有多个第一圆形杆14和第二弹簧17，所述第二弹簧17 套设在第一圆形杆14外端，所述第一圆形杆14一端贯穿隔板15并延伸出隔板15一侧，所述第一圆形杆14一端固定设有第二移动板16，所述第二移动板16设在挡板12内部，所述第二移动板16远离隔板15一侧设有轻触开关 18，所述轻触开关18固定设在挡板12内部一侧，所述轻触开关18与带式输送机1和振动电机6电性连接。能够通过轻触开关18控制带式输送机1和振动电机6的运行，以防止过多的工件落入传送带10顶部而对摄像机30的识别造成影响。
39.参照说明书附图4，该实施例的一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统，所述传动机构包括第一齿轮24，所述第一齿轮24固定套设在其中一个空心杆20的外端，所述第一齿轮24一侧啮合有第二齿轮25，所述第二齿轮 25顶部设有第一正反电机26，所述第一正反电机26输出轴贯穿第二齿轮25 并延伸到第二齿轮25底部，所述第二齿轮25输出轴底端与第一横板19通过轴承活动连接，便于带动传送带10内部的第二转辊23上下移动，从而
能够调节传送带10中间鼓起的高度。
40.参照说明书附图1
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3、5
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7和9，该实施例的一种基于机器视觉的生产线工件快速识别系统，所述分类收集机构包括第一收集箱31和第二收集箱35，所述第一收集箱31设在传送带10一侧底部，所述第二收集箱35设在第一收集箱31一侧，所述第一收集箱31内部顶端设有转动板32，所述转动板32内部贯穿设有第二转轴33，所述第二转轴33两端均与第一收集箱31通过轴承活动连接，所述第二转轴33后端穿过第一收集箱31并延伸出第一收集箱31后侧，所述第二转轴33后端设有第二正反电机34，所述第二正反电机34输出轴一端与第二转轴33后端固定连接，所述第一收集箱31一侧顶部固定设有第一楔形块36，所述第一楔形块36一侧与转动板32相接触，所述第一楔形块 36截面呈三角形。所述第一收集箱31内部底端固定设有第二楔形块38，所述第一收集箱31前侧开设有取料孔37，所述取料孔37设在第二楔形块38前侧，所述取料孔37底端与第二楔形块38底端相平齐。所述第一收集箱31内部一侧壁开设有收纳槽39，所述转动板32放置在收纳槽39内部。便于将残缺的工件挑选出来，从而能够防止残缺的工件混入完好的成品之中而影响售卖时产品的质量。
41.本发明还包括使用该基于机器视觉的生产线工件快速识别系统的方法，具体步骤如下所示：
42.步骤一、可以将带式输送机1安装在生产线输出端的一侧，使得生产线所生产出来的工件能够落到带式输送机1顶部，需要同时启动带式输送机1和振动电机6，利用带式输送机1带动工件向一侧移动，利用振动电机6带动安装架2和带式输送机1上下振动，从而能够将聚集在一起的工件抖开，而且安装架2的底部安装有多个伸缩杆3和第一弹簧4能够在第一弹簧4弹力的作用下减缓安装架2的振动对底座5和地面的影响；
43.步骤二、启动电机11和摄像机30，使得摄像机30能够时刻处于准备的状态，此时传送带10的顶部中间位置鼓起，利用电机11带动其中一个第一转轴8和第一转辊9转动，从而能够利用第一转辊9带动传送带10转动，并利用传送带10带动顶部的挡板12转动，此时在带式输送机1的传动下，带式输送机1顶部的工件会落到传送带10顶部，由于传送带10顶部中间位置鼓起，所以工件会沿着传送带10的倾斜面滑落到一侧并与挡板12一侧的第一移动板 13接触，工件在与第一移动板13接触的同时会挤压第一移动板13向挡板12 内部移动，从从而能够利用第一移动板13带动第一圆形杆14向挡板12内部移动，使得第一圆形杆14能够推动第二移动板16与轻触开关18接触，由于轻触开关18能够控制振动电机6、带式输送机1的运行，所以当第二移动板 16与轻触开关18接触时，带式输送机1和振动电机6会停止工作，此时传送带10会带动挡板12和第一移动板13向上移动，从而能够带动第一移动板13 一侧的工件向一侧移动，并且当挡板12移动到传送带10中间位置时，工件会在自身重力的作用下沿着传送带10的倾斜面向下滚动，从使得工件不再挤压第一移动板13，从而能够使第二移动板16不再与轻触开关18接触，此时带式输送机1和振动电机6会重新开始工作；
44.步骤三、工件沿着传送带10滚落的过程中传送带10顶部的摄像机30会对工件进行全方位的扫描与识别，该摄像机30基于机器视觉技术，从而能够识别工件是否存在缺陷，若工件完好，工件会沿着传送带10滚落到第一收集箱31内部，并且会沿着第二楔形块38从第一收集箱31内部滚出，此时转动板32位于收纳槽39内部，若工件存在缺陷，摄像机30会将缺陷上传到中央处理器，并且该中央处理器会控制第二正反电机34转动，从而能够利用第二正反电机34带动第二转轴33和转动板32转动，使得转动板32能够将第一收集箱31顶部开口
处挡住，使得滚落的残缺工件能够沿着转动板32和第一楔形块36移动到第二收集箱35内部，以完成残缺工件的挑选与分类；
45.步骤四、如果工件的质量较轻可以通过启动第一正反电机26适当调节传送带10中间鼓起位置的高度，利用第一正反电机26带动第二齿轮25转动，并利用第二齿轮25带动第一齿轮24转动，从而能够利用第一齿轮24带动其中一个空心杆20转动，并且能够通过空心杆20外端的皮带轮27和皮带28 带动两个空心杆20同时转动，由于螺纹杆21与空心杆20通过螺纹连接，所以空心杆20在转动的过程中会带动螺纹杆21向上移动，并且能够通过螺纹杆 21带动顶部的第二圆形杆22和第二转辊23向上移动，从而能够将传送带10 的中间向上撑起，以加高传送带10中间鼓起的高度，如要调低，只需要使第二齿轮25反向转动即可。
46.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。