專利名稱：一種直角式膨脹螺栓與螺絲自動裝配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機器視覺檢測裝置，具體涉及一種直角式膨脹螺栓與螺絲自動裝配裝置。
背景技術(shù)：
目前直角式膨脹螺栓主要通過工人手工將螺絲擰入直角式膨脹螺栓的螺絲口，不僅速度慢、效率低，而且耗費大量的人力成本，這時就產(chǎn)生了自動化裝配技術(shù)，其技術(shù)主要特點是通過特殊的一些機械結(jié)構(gòu)之間的相互配合來達到兩種不同零件在結(jié)構(gòu)上的裝配，不僅大大提升了裝配的速度和效率，而且還可以節(jié)省大量的人力成本。而且，傳統(tǒng)的人工肉眼檢測表面缺陷的方法不僅效率低，難以實現(xiàn)在線檢測，而且評判標(biāo)準(zhǔn)不一，具有主觀因素，機器視覺方法是一種新型的檢測方法，已被廣泛應(yīng)用于缺陷 檢測行業(yè)，主要具有速度快、準(zhǔn)確可靠等優(yōu)點。缺陷檢測最經(jīng)常采用的檢測算法就是模板匹配算法，提取表面某一特征，然后在圖像中進行搜索匹配，但是這種方法速度慢，尤其是存在多個匹配時。
發(fā)明內(nèi)容針對目前直角式膨脹螺栓生產(chǎn)行業(yè)存在的問題，本實用新型的目的在于提出一種直角式膨脹螺栓螺絲自動裝配裝置，有效的解決了直角式膨脹螺栓生產(chǎn)效率低和缺陷檢測速度慢、穩(wěn)定性差的問題。本實用新型采用的技術(shù)方案如下—、一種直角式膨脹螺栓與螺絲自動裝配裝置本實用新型包括計算機、PLC控制器、螺絲導(dǎo)軌、螺絲固定片、第一固定軸、螺絲傳送盤、對射式光電傳感器、成品剔出機構(gòu)、USB工業(yè)相機、環(huán)形LED光源、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤、螺絲嵌入盤、固定螺絲、蓋盤、第二固定軸、直角式膨脹螺栓固定片、擋片、沖擊氣缸、吹氣口、三通接口、直角式膨脹螺栓導(dǎo)軌、電磁閥、氣源處理單元、氣源、工作臺、小齒輪、大齒輪、減速器和電機；電機與減速器相連，減速器與第二固定軸相連，蓋盤、螺絲嵌入盤、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤和大齒輪按從上到下依次固定在第二固定軸上，蓋盤、螺絲嵌入盤、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤位于工作臺上方，大齒輪位于工作臺下方，大齒輪和小齒輪相互嚙合，小齒輪和螺絲傳送盤從下到上安裝在第一固定軸上，螺絲固定片安裝在螺絲傳送盤的螺絲進料一側(cè)的邊緣，直角式膨脹螺栓固定片安裝在直角式膨脹螺栓進料與螺絲完成裝配一側(cè)的蓋盤一側(cè)的邊緣，成品剔出機構(gòu)安裝在螺絲嵌入盤與直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤之間，擋片安裝于直角式膨脹螺栓進料口，氣源與氣源處理單元相連，氣源處理單元又同電磁閥相連，電磁閥通過三通接口分別與沖擊氣缸和吹氣口相連，沖擊氣缸安裝于直角式膨脹螺栓進料口末端，吹氣口安裝于直角式膨脹螺栓導(dǎo)軌上方，對射式光電傳感器安裝于直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤邊緣處，PLC控制器與電磁閥、對射式光電傳感器、LED環(huán)形光源、USB工業(yè)相機和計算機相連，同時USB工業(yè)相機與計算機的USB接口相連。[0009]所述的蓋盤、螺絲嵌入盤和直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤通過圓周面上的固定螺絲連接，并通過調(diào)節(jié)固定螺絲，使蓋盤和螺絲嵌入盤按照螺絲進口一側(cè)向上與水平面成I 5°，直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤按照螺絲進口一側(cè)向下與水平面成I 5°。二、一種直角式膨脹螺栓缺陷檢測方法，該方法步驟如下I)人工預(yù)先采集一張直角式膨脹螺栓合格產(chǎn)品的圖像存入計算機中，設(shè)定圖像中產(chǎn)品的螺孔槽、正平面和凸起圓柱三個特征作為目標(biāo)圖像PU P2和P3，并設(shè)定每個圖像的閾值 T1、T2、T3 ；2)讀取在線采集的圖像，將該圖像中產(chǎn)品區(qū)域選定為ROI區(qū)域，將ROI區(qū)域中的圖像作為源圖像S ;3)在源圖像S中開始搜索目標(biāo)圖像P1，計算閾值最小的區(qū)域，若閾值最小值高于閾值TI，則進入步驟4 )，若閾值最小值低于閾值TI，則開始搜索目標(biāo)圖像P2，計算閾值最小的區(qū)域，若閾值最小值高于閾值T2，則進入步驟4)，若閾值最小值低于閾值T2，則開始搜索 目標(biāo)圖像P3，計算閾值最小的區(qū)域，若閾值最小值高于閾值T3，則進入步驟4)，若閾值最小值低于閾值T3，檢測結(jié)束，認(rèn)為該產(chǎn)品合格，進行下一圖像的檢測；4 )產(chǎn)品不合格，給出報警信號。所述步驟3)的閾值Tl、閾值T2和閾值T3計算方法相同，用閾值T表示如下 r)Z X I /(^)-7(^) F其中f表示目標(biāo)圖像P在源圖像S中當(dāng)前位置相重合的區(qū)域的灰度值，7表示目標(biāo)圖像P的灰度值；公式分子部分為源圖像S中與目標(biāo)圖像P相重合位置和目標(biāo)圖像P灰度值的差值總和，公式分母部分為分子部分差值的絕對值總和。本實用新型具有的有益效益是本實用新型的機械結(jié)構(gòu)比較簡單，進料后采用特殊機構(gòu)以及對射式光電傳感器與電磁閥的配合，使螺絲進入嵌入盤并且正好在直角式膨脹螺栓螺孔上方，而且蓋盤和螺絲嵌入盤與水平面是成一角度，在逆時針轉(zhuǎn)動過程中，螺絲進入直角式膨脹螺栓螺孔不會瞬間產(chǎn)生過大的力而損壞直角式膨脹螺栓，從而達到自動裝配的目的，大大節(jié)省了人工成本，提升了加工效率，而且，直角式膨脹螺栓缺陷檢測采用機器視覺檢測方法，速度快、準(zhǔn)確可靠，同時，將基于灰度變化強度作為模板匹配時的閾值，大大提升了三次匹配的速度，但準(zhǔn)確度亦滿足要求。

圖I是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)原理俯視圖。圖2是圖I的主視圖。圖3是直角式膨脹螺栓結(jié)構(gòu)圖。圖4是本實用新型蓋盤俯視圖。圖5是本實用新型螺絲嵌入盤俯視圖。圖6是本實用新型直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤俯視圖。。[0026]圖7是本實用新型方法的流程圖。圖I中1 :計算機；2 :PLC控制器；3 :螺絲導(dǎo)軌；4 :螺絲固定片；5 :第一固定軸；6 :螺絲傳送盤；7 :對射式光電傳感器；8 :成品剔出機構(gòu)；9 =USB 業(yè)相機；10 :環(huán)形LED光源；11 :直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤；12 :螺絲嵌入盤；13 :固定螺絲；14 :蓋盤；15 :第二固定軸、16 :直角式膨脹螺栓固定片；17擋片；18 :沖擊氣缸；19 :吹氣口 ；20 :三通接口 ；21 直角式膨脹螺栓導(dǎo)軌；22 :電磁閥；23 :氣源處理單元；24 :氣源；25 :工作臺；圖2中26 :小齒輪；27 :大齒輪；28 :減速器；29 電機；圖3中30 :螺孔；31 :螺孔槽；32 :正平面；33 :凸起圓柱。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。 如圖I、圖2所示，本實用新型包括計算機1、PLC控制器2、螺絲導(dǎo)軌3、螺絲固定片
4、第一固定軸5、螺絲傳送盤6、對射式光電傳感器7、成品剔出機構(gòu)8、USB工業(yè)相機9、環(huán)形LED光源10、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11、螺絲嵌入盤12、固定螺絲13、蓋盤14、第二固定軸15、直角式膨脹螺栓固定片16、擋片17、沖擊氣缸18、吹氣口 19、三通接口 20、直角式膨脹螺栓導(dǎo)軌21、電磁閥22、氣源處理單元23、氣源24、工作臺25、小齒輪26、大齒輪27、減速器28和電機29 ；電機29與減速器28相連，減速器28與第二固定軸15相連，蓋盤14、螺絲嵌入盤12、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11和大齒輪27按從上到下依次固定在第二固定軸15上，蓋盤14、螺絲嵌入盤12、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11位于工作臺上方，大齒輪27位于工作臺25下方，大齒輪27和小齒輪26相互嚙合，小齒輪26和螺絲傳送盤6從下到上安裝在第一固定軸5上，螺絲固定片4安裝在螺絲傳送盤6的螺絲進料一側(cè)的邊緣，直角式膨脹螺栓固定片16安裝在直角式膨脹螺栓進料與螺絲完成裝配一側(cè)的蓋盤14 一側(cè)的邊緣，成品剔出機構(gòu)8安裝在螺絲嵌入盤12與直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11之間，擋片17安裝于直角式膨脹螺栓進料口，氣源24與氣源處理單元23相連，氣源處理單元23又同電磁閥22相連，電磁閥22通過三通接口 20分別與沖擊氣缸18和吹氣口 19相連，沖擊氣缸18安裝于直角式膨脹螺栓進料口末端，吹氣口 19安裝于直角式膨脹螺栓導(dǎo)軌上方，對射式光電傳感器7安裝于直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11邊緣處，PLC控制器2與電磁閥22、對射式光電傳感器7、LED環(huán)形光源10、USB工業(yè)相機9和計算機I相連，同時USB工業(yè)相機9與計算機I的USB接口相連。所述的蓋盤14如圖4所示、螺絲嵌入盤12如圖5所示和直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11如圖6所示通過圓周面上的固定螺絲13連接，并通過調(diào)節(jié)固定螺絲13，使蓋盤14和螺絲嵌入盤12按照螺絲進口一側(cè)向上與水平面成I 5°，如圖2所示，直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11按照螺絲進口一側(cè)向下與水平面成I 5°，如圖2所示。機械結(jié)構(gòu)主要采用鋼作為加工材料，螺絲傳送盤直徑為20cm，厚度為0. 3cm,邊緣均勻分布16個螺絲孔，螺絲孔最大寬度為0. 5cm,蓋盤直徑為41cm,厚度為0. 5cm,螺絲嵌入盤最大直徑為42. 5cm,厚度為0. 3cm,邊緣均勻分布36個螺絲嵌入口，嵌入口最大寬度為0. 5cm,直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤最大直徑為44cm,厚度為0. 3cm,均勻分布36個缺口。電磁閥采用普通兩位五通閥，沖擊氣缸為前頂式氣缸，對射式光電傳感器發(fā)射極和接受極分布在直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤缺口上下位置。所裝配的螺絲為自攻型螺絲，直徑為0. 4cm,螺絲頭直徑為0. 6cm。USB工業(yè)相機采用大恒GV-400UM型CXD相機，鏡頭為Computar2/3” JC系列焦距為25mm的鏡頭，光源采用CCSLDR2-50RD，控制器采用歐姆龍CPIE型PLC，對射式光電傳感器為歐姆龍E3Z-G6型光電開關(guān)。蓋盤14、螺絲嵌入盤12、料件側(cè)面固定盤11和大齒輪27按從上到下的順序固定在第二固定軸15上，通過固定螺絲13的調(diào)節(jié)，使蓋盤14和螺絲嵌入盤12按照螺絲進口一側(cè)與水平面成廣5°，兩者相隔距離為0. 2cm，直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11按照螺絲進口一側(cè)與水平面成廣5°。螺絲傳送盤6和小齒輪26固定在第一固定軸5上，并且小齒輪26和大齒輪27相互嚙合，轉(zhuǎn)速比為4 :9，大齒輪27為逆時針旋轉(zhuǎn)。氣源處理單元23與氣源24相連，將輸出氣壓控制在0. 3mpa，輸出與電磁閥22相連，電磁閥22控制吹氣口 19和氣缸18動作。USB工業(yè)相機9安裝于直角式膨脹螺栓轉(zhuǎn)過直角式膨脹螺栓固定片16 且還未掉落的中間位置，拍攝方向正對直角式膨脹螺栓的正平面32、凸起圓柱33和螺孔槽31。PLC控制器2輸出與電磁閥、USB工業(yè)相機9和環(huán)形LED光源10相連，輸入和光電傳感器7相連。本實施例的作業(yè)過程為螺絲整齊排入螺絲導(dǎo)軌3，當(dāng)螺絲傳送盤6順時針轉(zhuǎn)動，缺口正好對準(zhǔn)導(dǎo)軌6出口時，螺絲由于推力作用進入螺絲傳送盤6的缺口中，而且螺絲頭正好可以卡在缺口和螺絲固定片4上面不至于掉落，隨著轉(zhuǎn)動，螺絲在螺絲傳送盤6和螺絲嵌入盤12相切處被傳入螺絲嵌入盤12的缺口中，蓋盤14正好可以蓋住1/3的螺絲頭，從而使螺絲不會掉落。對射式光電傳感器7的發(fā)射端和接受端正好分布于直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11的上下，檢測到一個缺口后，PLC控制器2接受信號，驅(qū)動電磁閥22工作，吹氣口 19將直角式膨脹螺栓往前一吹，將第一個直角式膨脹螺栓吹至擋片17處，同時沖擊氣缸18動作將直角式膨脹螺栓推入，此時直角式膨脹螺栓凸起圓柱33朝外，螺孔30正上方對著螺絲，直角式膨脹螺栓在直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11的推力下隨著圓盤逆時針轉(zhuǎn)動，凸起圓柱33正好架在直角式膨脹螺栓固定片16上面，并通過調(diào)節(jié)固定螺絲13，使蓋盤14和螺絲嵌入盤12按照螺絲進口一側(cè)向上與水平面成5°，直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤11按照螺絲進口一側(cè)向下與水平面成5°，同時直角式膨脹螺栓為水平轉(zhuǎn)動，所以螺絲將緩慢向下進入螺孔槽31，完成裝配，最后碰到成品剔出機構(gòu)8時，掉出圓盤。對射式光電傳感器7檢測到一個缺口就代表將有一個直角式膨脹螺栓被推入，也就是有一個直角式膨脹螺栓完成裝配掉落，所以，PLC控制器2每接收一次對射式光電傳感器7輸出信號,就控制USB工業(yè)相機9拍照一次,LED環(huán)形光源10也相應(yīng)點亮200ms，同時USB工業(yè)相機9將所拍攝的圖像傳入計算機I顯示。如圖7流程圖所示，預(yù)先采集一張正確直角式膨脹螺栓產(chǎn)品的圖片，然后將如圖3所示凸起圓柱33、正平面32和螺孔槽31這三個特征的平面灰度特征作為三個目標(biāo)圖像PU P2和P3。將三者的相似閾值設(shè)定為0. 2,0. 4和0. 4。上述工作完成后，進入在線檢測，具體步驟如下I)讀取在線采集的圖像，將圖像中產(chǎn)品區(qū)域選定為ROI區(qū)域，以提高運行效率，將ROI圖像作為源圖像S。2)在源圖像S中開始搜索目標(biāo)圖像P1，計算閾值最小的區(qū)域，若最小值閾值Tl高于0. 2，則進入步驟4)，若最小值閾值Tl低于0. 2，則開始搜索目標(biāo)圖像P2，計算閾值最小的區(qū)域，若最小值閾值T2高于0. 4，則進入步驟4)，若最小值閾值T2低于0. 4，則開始搜索目標(biāo)圖像P3，計算閾值最小的區(qū)域，若最小值閾值T3高于0. 4，則進入步驟4)，若最小值閾值T3低于0.4，檢測結(jié)束，認(rèn)為該產(chǎn)品合格，進行下一圖像的檢測。上述步驟的閾值Tl、閾值T2和閾值T3計算方法相同，用閾值T表示如下
權(quán)利要求1.一種直角式膨脹螺栓與螺絲自動裝配裝置，其特征在于包括計算機(I)、PLC控制器(2)、螺絲導(dǎo)軌(3)、螺絲固定片(4)、第一固定軸(5)、螺絲傳送盤(6)、對射式光電傳感器(7)、成品剔出機構(gòu)(8)、USB工業(yè)相機(9)、環(huán)形LED光源(10)、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤(11)、螺絲嵌入盤(12)、固定螺絲(13)、蓋盤(14)、第二固定軸(15)、直角式膨脹螺栓固定片(16)、擋片(17)、沖擊氣缸(18)、吹氣口(19)、三通接口(20)、直角式膨脹螺栓導(dǎo)軌(21)、電磁閥(22)、氣源處理單元(23)、氣源(24)、工作臺(25)、小齒輪(26)、大齒輪(27)、減速器(28 )和電機(29 );電機(29 )與減速器(28 )相連，減速器(28 )與第二固定軸(15 )相連，蓋盤(14)、螺絲嵌入盤(12)、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤(11)和大齒輪(27)按從上到下依次固定在第二固定軸(15)上，蓋盤(14)、螺絲嵌入盤(12)、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤(11)位于工作臺上方，大齒輪(27 )位于工作臺(25 )下方，大齒輪(27 )和小齒輪(26 )相互嚙合，小齒輪(26)和螺絲傳送盤(6)從下到上安裝在第一固定軸(5)上，螺絲固定片(4)安裝在螺絲傳送盤(6)的螺絲進料一側(cè)的邊緣，直角式膨脹螺栓固定片(16)安裝在直角式膨脹螺栓進料與螺絲完成裝配一側(cè)的蓋盤(14) 一側(cè)的邊緣，成品剔出機構(gòu)(8)安裝在螺絲嵌入盤(12)與直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤(11)之間，擋片(17)安裝于直角式膨脹螺栓進料口，氣源(24)與氣源處理單元(23)相連，氣源處理單元(23)又同電磁閥(22)相連，電磁閥(22)通過三通接口(20)分別與沖擊氣缸(18)和吹氣口( 19)相連，沖擊氣缸(18)安裝于直角式膨脹螺栓進料口末端，吹氣口(19)安裝于直角式膨脹螺栓導(dǎo)軌上方，對射式光電傳感器(7)安裝于直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤(11)邊緣處，PLC控制器(2)與電磁閥(22)、對射式光電傳感器(7)、LED環(huán)形光源(10)、USB工業(yè)相機(9)和計算機(I)相連，同時USB工業(yè)相機(9)與計算機(I)的USB接口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種直角式膨脹螺栓與螺絲自動裝配裝置，其特征在于所述的蓋盤(14)、螺絲嵌入盤(12)和直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤(11)通過圓周面上的固定螺絲(13)連接，并通過調(diào)節(jié)固定螺絲(13)，使蓋盤(14)和螺絲嵌入盤(12)按照螺絲進口一側(cè)向上與水平面成I 5°，直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤(11)按照螺絲進口一側(cè)向下與水平面成I 5°。
專利摘要本實用新型公開了一種直角式膨脹螺栓與螺絲自動裝配裝置。蓋盤、螺絲嵌入盤、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤自上而下安裝在固定軸上隨著電機轉(zhuǎn)動，通過調(diào)節(jié)固定螺絲使蓋盤、螺絲嵌入盤、直角式膨脹螺栓側(cè)面固定盤與水平面成一角度，從而在轉(zhuǎn)動過程中螺絲會緩慢向下進入直角式膨脹螺栓螺孔完成裝配。本實用新型進料后采用特殊機構(gòu)以及對射式光電傳感器與電磁閥的配合，使螺絲進入嵌入盤正好在直角式膨脹螺栓螺孔上方，而且蓋盤和螺絲嵌入盤與水平面是成一角度，在逆時針轉(zhuǎn)動過程中，螺絲進入直角式膨脹螺栓螺孔不會瞬間產(chǎn)生過大的力而損壞直角式膨脹螺栓，而且，本實用新型將基于灰度變化強度作為模板匹配時的閾值，提升了三次匹配的速度。
文檔編號B23P19/06GK202461944SQ20112054019
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者俞甫, 唐杰, 孫堅, 徐紅偉, 朱少誠, 鐘紹俊, 陳樂 申請人:中國計量學(xué)院