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零件在线称重分选机基于机器视觉的的应用
日期:2026.04.15

摘要:分选机利用CCD摄像机获取零件的位置信息,通过图像处理和识别技术对工件进行识别定位,图像进行模板匹配、边缘检测及混合中心矩计算,实现对产品的计算机视觉检测与分选,采用Harris角点检测及虚拟三角形匹配方法,建立了一种零件分选系统,很好地降低分选的错误率,达到了快速而准确地对零件进行分选的要求。

分选秤通过相机及光电传感器采集传送带上的零件图像及重量辨别零件质量问题,利用大津法进行图像二值化处理,之后进行轮廓提取并完成连通区域标记。通过计算标记图像中两种零件的圆形度与颜色信息并与之前人工建立的标准信息进行比较,最终完成零件的分选操作。分选机主要由机械系统、称重模块、同步控制系统、图像采集系统和图像处理系统组成。分选机结构的物料支承链板和物料分选杠杆都安装在循环输送链上,可随输送链一起向前运动。链板呈双平凹形,物料支承在两个相邻链板之间,分选杠杆则正好处于物料的正下方。在图像采集区域设置有光照箱,链板下面还设置有摩擦带。当链板在摩擦带上滚动时,物料就一面在链板上翻转滚动,一面随链板和输送链一起向前输送,从而将其不同表面都先后呈现在摄像机前,图像处理系统接收到摄像机所采集的每个物料的图像之后,提取其品质参数,对其进行图像处理和等级判定。在称重区域链板下面设有电子秤,电子秤下面两端各安装称重模块,称重传感器检测物料质量,并通过称重模块称重仪表将物料质量信息上报分选机称重仪表,以实现物料质量信息与外观品质评定结果的实时融合,确定最终的物料分选等级。分级执行机构安装在物料输送线上方,主要由分选凸轮和步进电机组成。用以完成物料的自动分级卸料。

分选检重机利用CCD摄像机获取零件的位置信息,通过图像处理和识别技术对工件进行识别定位,图像进行模板匹配、边缘检测及混合中心矩计算,实现对产品的计算机视觉检测与分选,采用Harris角点检测及虚拟三角形匹配方法,建立了一种零件分选系统,很好地降低分选的错误率,达到了快速而准确地对零件进行分选的要求。利用工件图像轮廓上各像素点相对质心力矩的大小,基于力学原理提出了一种区域质心算法,可以对零件的内径实现精确的在线检测。运用一系列图像处理经典算法得到被测工件的圆孔半径和圆心坐标,然后与标准工件的参数进行比较,即可知道当前的工件规规要求。分选机为了获取有效动态称重信号,ADC芯片从杂乱信号中分析处理出有效的100个的数据,秤体和称重模块固有振动频率大约几十至上百赫兹,AD芯片数据输出速率1kSPS有效获得信号和杂散干扰信号。零件随皮带传输以40m/min的速度运动,在秤台上的有效运动时间较短。分选秤的输送长度为了使称重准确度高,应去除物体上秤台冲击振动和下秤台剧烈振动运动距离,当该距离为15cm长时,实际有效的称重物体运动长度仅有15cm,称重物体有效运动时间为:0,2255。如果AD芯片数据输出速率1kSPS,在称重物体运动225ms内,可以获得225个数据足以让软件分析处理出真实称重信号。称重采集数据时都是以无噪声分辨率作为衡量指标符合国际OIMLR7610.000e的要求,AD芯片无噪声分辨率18bits准确地将模拟动态信号转换成数字信号。称重模块激励电压的回馈电压经运算放大器比例求和运算,产生电压经R14、C5低通浦波作为基准参考电压源消除温度对传感器电缆信号影响。

分选秤还利用DirectShow技术完成图像的采集操作,普通相机作为图像采集设备,为多媒体流的捕捉和回放以及格式转换或编解码方面提供了强有力的支持,运用DirectShow可以很方便地从支持WDM驱动模型的采集卡上捕获数据,并且进行相应的后期处理乃至存储到文件中,DirectShow使用一种叫做FilterGraph的模型来管理整个数据流的处理过程,参与数据流处理的各个功能模块称作Filter,各个Filter在FilterGraph中按一定的顺序连成一条流水线协调工作,完成从视频设备中获取视频或对视频流进行解码等操作。对于采集到的彩色图像数据需要进行二值化处理,图像二值化是图像变换的一种特殊情况,是为了从图像中抽出对象形状的最基本的外理方法。经过二值化处理的图像一般用背景和日标这两个值来表示,通过对采集到的彩色图像进行灰度化处理后,发现灰度图像中待提取的目标物和背景区公明显,故利用自动阈值分割的方法完成二值化外理。完成区域标记后需要对标记图像特征参数的测量,计算各个标记区域的长度,找出最大的长度记为L及其对应的区域。对于含有零件的图像,找出的区域即为零件部分。统计最大区域内的像素点个数作为面积。在统计过程中每当找到一个符合要求的像素点后记下其坐标。当完成区域内所有像素点的统计后,根据这些位置坐标获取原彩色图像上相应点的彩色像素信息并分别计算RG、B分量的平均值记为R.GB。将R.G、B储存作为分选过程中的颜色依据。经过轮廓提取后图像中除了零件轮廓外还有可能存在其他非零件轮廓,利用连通区域标记找出最长的轮廓及其对应的区域则可以准确地将零件部分提取出来。通过计算零件区域的圆形度及颜色信息并与称重系统的标准信息进行比较即可完成分选工作。

称重检测机链板的外沿支承在电子秤台上,电子秤台下面两端各安装称重模块,相邻链板之间的间距为两个链节距,保证了电子秤台上能同时支承两个链板,物料支承在相邻的两个链板上,其重力通过链板而传递到电子秤台上。为避免称重过程中误差的积累,采取每隔一个位置放置一个物料的处理方法,支承有物料的两个链板同时在电子秤台上时开始采集物料的称重数据。称重信号处理电路结构,在称重段由安装在电子秤台下面的称重模块检测物料质量,将物料的质量信号转换为模拟电压信号,再经过低通滤波电路滤波,经AD转换器模数转换后,送入称重模块称重仪表进行数据处理。称重控制系统采用模块化结构,同步定时信号发生器负责实时检测物料的动态位置并生成系统同步定时信号,输送链每前进一个链节距,即链轮每转过一个齿,红外光电开关就产生一个脉冲,此脉冲信号在系统同步定时信号发生器内经脉冲整形和光电隔离,然后通过485总线发送到系统其他模块作为整个系统的同步定时信号。相机称重仪表负责监控摄像机的工作状态,并在同步定时信号的同步下生成摄像机的外触发信号。分级执行称重仪表负责物料等级信息与其实时位置的动态配准以及分级执行机构的控制。称重模块称重仪表负责物料称重信息的采集及数据处理。称重分选机主称重仪表则负责从图像处理系统中接收外观品质检测结果,并从称重模块称重仪表接收物料的称重信息,然后综合判定物料的最终等级,以及系统各模块的参数设置和状态监测。

重量检测机根据结构设计,物料在输送链上由相邻两支承链板间隔排列,而相邻两链板之间的距离为两个链节距,两个相邻物料之间的距离为4个链节距。对物料进行称重信息采集和数据处理的时间不能超过4个同步定时信号周期,以免影响后续物料的称重信息处理。同步定时信号进入称重模块称重仪表后被四分频,又经适当延时,生成“称重开始触发信号”。调节延时时间,可保证载有物料的两个链板同时在电子秤台上时,触发称重模块称重仪表开始数据采集。采集时间为一个同步定时信号周期。以后每来一个“称重开始触发信号”脉冲,触发称重模块称重仪表一次。又由于物料输送速度为0.61m/s,则每个同步定时信号周期为0.083s。而AD转换器的转换时间为10s,去除其他因素的影响,最多可对一个物料采集上百个称重数据。在一个同步定时信号周期内对物料采集50个称重数据,经过多次试验及分析,最终将这些数据按大小顺序排列,然后剔除5个最大值和5个最小值,并将剩余数据取平均值,得到1个最终确定数据。


皮带秤在配料系统中的运行管理
皮带秤接收SR的速度信号和的重量信号,计算皮带上物料的瞬问流量并显示出来,并将流量实际值和流量的设定值进行比较,通过PID调节输出电流控制信号经前置放大器和功率放大器Q放大控制可控硅VT的导通角从而调节滑差电机M的转速,使物料流量稳定在预期的设定值。
自动分选机构成及组成的概念
自动分选机通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式,输入到分选控制系统中去,根据重量信号判断,来决定商品进入哪一个分选道口。
计量分选机的称重控制方案
计量分选机在传输过程中对产品重量的测量,将测量重量和预先设定的重量范围相比较,将重量不达标的产品剔除,或者把不同重量范围的产品拣选到指定重量等级区中。
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