一种活塞气门坑位置视觉检测系统的制作方法

1.本发明涉及气门坑检测技术领域，更具体地说，涉及一种活塞气门坑位置视觉检测系统。


背景技术：

2.活塞气门坑位置是活塞加工的一项重要技术指标，在发动机工作过程中，气门与活塞气门坑有固定的位置并有一定的间隙。如果气门坑位置加工存在误差，会造成气门与气门坑边缘干涉，产生噪音并造成活塞损坏。由于活塞气门坑形状复杂，检测难度大，目前没有一种针对活塞气门坑位置快速有效的检测方法，活塞生产厂家大多采用样板的方式对活塞气门坑位置进行检测，该种检测方式存在：检测精度和检测效率低、受人为因素影响较大等缺点。
3.综上所述，如何解决活塞气门坑位置检测精度低、效率低、受人为因素影响大的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种活塞气门坑位置视觉检测系统，该活塞气门坑位置视觉检测系统对活塞气门坑位置的检测精度高、检测效率高、受人为影响因素小。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种活塞气门坑位置视觉检测系统，包括：控制系统、安装架、移动装置、图像采集系统及活塞定位防错装置，所述移动装置可活动的设置于所述安装架，所述图像采集装置设置于所述移动装置，所述活塞定位防错装置设置于所述图像采集系统下方，所述活塞定位防错装置设置于所述安装架，所述图像采集系统与所述控制系统信号连接。
7.优选地，所述安装架包括底座及支撑立柱，所述移动装置可活动的设置于所述支撑立柱，所述活塞定位防错装置设置于所述底座上。
8.优选地，所述移动装置包括运动模组和驱动装置，所述图像采集系统设置于所述运动模组，所述驱动装置与所述运动模组连接，所述运动模组可活动的设置于所述安装架。
9.优选地，所述驱动装置为电机。
10.优选地，所述图像采集系统包括相机组件及光源组件，所述光源组件设置于所述运动模组，所述相机组件设置于所述光源组件上，所述光源组件设置于所述相机组件的下方。
11.优选地，所述相机组件包括工业相机及相机支架，所述相机支架设置于所述光源组件上，所述工业相机设置于所述相机支架的上端，所述工业相机的镜头朝向所述活塞定位防错装置。
12.优选地，所述光源组件包括环形光源及光源支架，所述光源支架设置于所述工业相机的镜头的下方，所述环形光源设置于所述光源支架的底部。
13.优选地，所述活塞定位防错装置包括支撑架、活塞定位盘、导向套、弹性支撑机构
及防错装置，所述弹性支撑机构可活动的设置于所述支撑架，所述导向套设置于所述弹性制成机构上，所述活塞定位盘设置于所述导向套下方的所述支撑架上，所述防错装置设置于所述支撑架。
14.优选地，所述防错装置包括接触式检测装置和/或非接触式检测装置。
15.优选地，所述接触式检测装置包括接触式开关及第一调整机构、所述非接触式检测装置包括非接触式开关及第二调整机构，所述第一调整机构及第二调整机构均可活动的设置于所述支撑架，所述接触式开关与所述第一调整机构连接，所述非接触式开关与所述第二调整机构连接。
16.本技术所提供的活塞气门坑位置视觉检测系统的通用性好，一套视觉检测系统即可完成不同型号活塞的气门坑位置检测；测量过程高效、快捷；测量精度高、测量重复性好；可对测量结果行反馈、分析，存储与显示，实现数字化检测；杜绝人为因素对测量结果的干扰，实现测量过程可控。
附图说明
17.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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
18.图1为本发明所提供的活塞气门坑位置视觉检测系统的立体图；
19.图2为本发明所提供的活塞气门坑位置视觉检测系统的局部放大图；
20.图3为本发明所提供的活塞定位防错装置的立体图；
21.图4为本发明所提供的活塞定位防错装置定位活塞的立体图。
22.图1-4中：
23.1-控制系统、2-支撑立柱、3-运动模组、4-驱动装置、5-相机支架、6-工业相机、7-镜头、8-光源支架、9-环形光源、10-活塞、11-活塞定位防错装置、12-底座、13-支撑架、14-第一调整机构、15-接触式开关、16-活塞定位盘、17-导向套、18-弹性支撑机构、19-非接触式开关、20-第二调整机构。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅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。
25.本发明的核心是提供一种活塞气门坑位置视觉检测系统，该活塞气门坑位置视觉检测系统对活塞气门坑位置的检测精度高、检测效率高、受人为影响因素小。
26.请参考图1～4，一种活塞气门坑位置视觉检测系统，包括：控制系统1、安装架、移动装置、图像采集系统及活塞定位防错装置11，移动装置可活动的设置于安装架，图像采集装置设置于移动装置，活塞定位防错装置11设置于图像采集系统下方，活塞定位防错装置11设置于安装架，图像采集系统与控制系统1信号连接。
27.需要说明的是，工人将活塞10放置在活塞定位防错装置11上，以完成对活塞10的定位，确保活塞10销孔方向满足检测要求，同时可以对活塞10放置方向进行判别，如果正确则可以进行下一步，如果反向则提示活塞10方向放反，待人工校正后才可进行下一步。
28.当完成对活塞10的定位与防错后，通过控制系统1控制移动装置从原点位置带动图像采集装置移动至最佳采集位置，对活塞10顶部进行图像采集，图像采集装置将采集的活塞10顶部图像传输至控制系统1，控制系统1对图像进行处理计算，得出各气门坑位置的检测数据，同时控制系统1控制移动装置移动至原点位置。
29.控制系统1系统通过数字化检测软件将检测结果与要求值进行比对，并判断产品是否合格，并将检测数据保存至数据库。
30.控制系统1内置软件包含图像处理软件和上位机软件，图像处理软件主要对图像进行采集、处理、计算等，上位机软件对检测数据进行分析、显示、研判和存储。
31.本检测系统采用专用图像处理软件，在相机获取被测活塞10的图片后，图像处理软件开始对图像进行处理，主要包含：阈值分割、图像预处理、亚像素分割、圆拟合、气门坑位置尺寸计算、显示。
32.阀值分割：本检测系统阀值分割采用的是基于halcon的threshold算子，其原型为threshold(image:region:mingray,maxgray:)，该算子的功能为使用全局阀值分割图像，通过设置阀值的大小来分割获取图像中感兴趣的部分，以便于后续的图像处理与计算。
33.图像预处理：图像预处理就是在提取目标物之前对图像进行一些预处理，预处理通常包括两大方向：去噪和图像增强。去噪有分为时域去噪和频域去噪，时域去噪通常手法为：中值滤波、均值滤波和高斯滤波。频域内的去噪包含了高通滤波、低通滤波、中通滤波和高斯滤波。图像增强包含了灰度变换、emphasize、直方图均衡化以及灰度图像形态学。
34.亚像素分割：一般描述图像的基本单位是像素，像素越高，分辨率越大，图像越清晰。像素与像素之间的最小距离就是像素的宽度，但是在世界的工程应用中，像素级别的在有些场合还不能够满足要求，所以就需要有一个比像素宽度按更小的精度，这就是亚像素精度，用于提高分辨率。halcon中常用的亚像素分割算子为edges_sub_pix。
35.圆拟合：圆拟合即从提取的亚像素轮廓中选取所需要的圆弧段进行圆拟合，获取拟合圆的相关参数(中心点坐标，直径)，以便于后续的气门坑位置计算。常用的圆拟合算子为fit_circle_contour_xld。
36.气门坑位置计算即活塞10四个气门所在的圆的中心点到活塞10中心的横向和纵向距离。系统首先通过图像处理算法得到活塞10中心和四个气门坑所在圆中心的坐标值，然后进行气门坑位置计算。
37.图像处理软件可以将图像显示在显示器，将系统计算的结果以文字的形式在界面进行显示，同时在图中画出所拟合的圆以及计算的距离段。
38.在图像处理软件完成对图像的操作后，其代码可自动转换成c#语言格式，检测系统在此基础上基于visual studio开发平台编制了专用的上位机测控软件。软件主要包括如下功能：控制检测系统启停，及时进行后续操作；运动控制，控制模组的来回动作；分析、研判、处理数据并将结果显示在界面上；存储检测过程数据，形成报表并储存于数据库，实现数字化。
39.本技术所提供的活塞气门坑位置视觉检测系统的通用性好，一套视觉检测系统即
可完成不同型号活塞10的气门坑位置检测；测量过程高效、快捷；测量精度高、测量重复性好；可对测量结果行反馈、分析，存储与显示，实现数字化检测；杜绝人为因素对测量结果的干扰，实现测量过程可控。
40.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，安装架包括底座12及支撑立柱2，移动装置可活动的设置于支撑立柱2，活塞定位防错装置11设置于底座12上。支撑立柱2竖直设置于底座12的一端，移动装置可沿支撑立柱2竖直往复运动，活塞10定位装置设置于移动装置的下方。本实施例所提供的安装架的结构简单，便于加工和安装。
41.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，移动装置包括运动模组3和驱动装置4，图像采集系统设置于运动模组3，驱动装置4与运动模组3连接，运动模组3可活动的设置于安装架。运动模组3为竖直方向可活动，驱动装置4可以带动运动模组3竖直往复移动，以带动图像采集系统竖直移动至相机最佳采图位置。
42.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，驱动装置4为电机，电机的驱动精度高，以提升图像采集系统的位置精度，提高图像采集效果。
43.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，图像采集系统包括相机组件及光源组件，光源组件设置于运动模组3，相机组件设置于光源组件上，光源组件设置于相机组件的下方。相机组件用于拍摄活塞10顶部，光源组件用于照射活塞10顶部，为相机组件拍摄提供曝光，相机组件的视野和光源组件的照射范围可覆盖直径为50-230mm的活塞10，分辨率满足工艺检测需求。
44.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，相机组件包括工业相机6及相机支架5，相机支架5设置于光源组件上，工业相机6设置于相机支架5的上端，工业相机6的镜头7朝向活塞定位防错装置11。相机支架5为弧形结构，下端靠近运动模组3的一侧安装于光源组件上，由于光源组件设置于工业相机6的下方，所以光源组件的结构不能阻挡工业相机6摄取完整的活塞10顶部图像。优选的，光源组件包括环形光源9及光源支架8，光源支架8设置于工业相机6的镜头7的下方，环形光源9设置于光源支架8的底部。光源支架8的结构为环形，环形光源9沿光源支架8的环形结构布置在光源支架8的底部，工业相机6的镜头7沿光源支架8的中心通孔拍摄完整的活塞10顶部结构，环形光源9可以为工业相机6提供足够的曝光。
45.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，活塞定位防错装置11包括支撑架13、活塞定位盘16、导向套17、弹性支撑机构18及防错装置，弹性支撑机构18可活动的设置于支撑架13，导向套17设置于弹性制成机构上，活塞定位盘16设置于导向套17下方的支撑架13上，防错装置设置于支撑架13。
46.导向套17仿活塞10内腔形状定制，可实现活塞10销孔方向的校正。人工将活塞10放置导向套17上，利用活塞10重力作用实现活塞10方向的自动找正。在导向套17下方的支撑架13设置安装板，活塞定位盘16设置于安装板上，活塞定位盘16的外沿设置定位凸起，当活塞10向下压导向套17时，弹性支撑机构18被压缩，活塞10的底部搭放在活塞定位盘16上，利用活塞定位盘16的定位凸起定位活塞10。弹性支撑机构18可以在活塞10向下压导向套17时为活塞10提供向上的缓冲力，避免活塞10磕碰损坏。防错装置的设置可以避免活塞10的方向放反。
47.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，防错装置包括接触式检测装置和/或
非接触式检测装置。活塞10的中心一侧设置凸台和/或缺口，接触式检测装置用于与活塞10的凸台相接触，以产生位置正确信号，非接触式检测装置用于检测活塞10的缺口，以产生位置正确的信号。利用活塞10自身具有的凸台和/或缺口这一结构特点，通过接触式检测装置和非接触式检测装置对活塞10正反方向进行识别，实现防错。若活塞10位置反向放置在导向套17上时，接触式检测装置和/或非接触式检测装置会产生位置错误的信号，以提醒工作人员。
48.在上述实施例的基础上，作文进一步的优选，接触式检测装置包括接触式开关15及第一调整机构14、非接触式检测装置包括非接触式开关19及第二调整机构20，第一调整机构14及第二调整机构20均可活动的设置于支撑架13，接触式开关15与第一调整机构14连接，非接触式开关19与第二调整机构20连接。
49.活塞10通过重力作用，将导向套17和弹性支撑机构18向下压缩，直至活塞10止口与活塞定位盘16完全贴合，活塞定位盘16控制活塞10向下距离，保证接触开关或非接触开关检测的精准性。
50.第一调整机构14可以调整接触式开关15的位置，第二调整机构20可以调整非接触式开关19的位置，通过将接触式开关15和/或非接触式开关19调整至不同位置，使活塞气门坑位置视觉检测系统适用于不同尺寸的活塞10。
51.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
52.以上对本发明所提供的活塞气门坑位置视觉检测系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。