一种塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别系统及方法与流程

本发明涉及工业自动化检测，具体为一种塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别系统及方法。

背景技术：

1、塑胶件冲孔工艺是指在塑料制成的零件或组件上，利用冲压机械施加压力，使冲头穿过塑胶材料从而形成孔洞的一种加工方法。这种工艺在汽车制造、电子电器、家具配件和其他轻工业产品中有着广泛的应用。塑胶件冲孔工艺步骤首先要根据产品要求设计冲孔模具，选择合适的塑胶材料，并做好冲压前的准备工作，然后将塑胶件放置在冲压机上，确保其位置正确，夹紧固定后启动冲压机，让冲头以一定的压力穿过塑胶件，形成所需的孔洞，最后冲孔完成后，清理冲孔周围的毛刺和碎屑，进行初步的质量检查。为保证冲孔的质量和效率，需要严格把控模具的设计造型和制造精度，不同的塑胶材料有不同的力学性能，选择合适的材料对于确保冲孔质量至关重要，冲压速度、压力等参数也需要根据具体材料和孔径大小进行调整。在塑胶件冲孔过程中，由于各种因素的影响，可能产生以毛刺、飞边、孔径偏差、孔形偏差、表面划痕和材料破裂等常见的工艺缺陷。多余的塑料毛刺或飞边，直接影响了塑胶件的美观和装配质量。孔径和孔形偏差则会导致实际产品与客户要求的设计标准不符。冲孔操作不当或模具有磨损时，则会在塑胶件表面留下划痕。冲压力度过大或者塑胶材料本身的韧性不足，可能导致材料破裂。因此，为了确保塑胶件冲孔工艺的高质量，监测和识别工艺缺陷极为重要。有效的监测系统可以实时检测生产中的缺陷，从而及时进行调整和纠正，避免批量不合格品的产生。随着现代工业自动化监测技术的发展，特别是机器视觉技术的进步，监测识别技术正变得越来越智能化、高精度和自动化。

2、目前，传统塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别系统应对灵活多变产品类型，需要较多的人工干预进行系统配置，在实际应用过程中，检测装置捕捉图像的准确性容易受环境光线、温度等外部因素影响，塑胶件表面微小坑洼缺陷不易被识别发现，从而导致产品质量参差不齐。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别系统及方法，具备自动化适配多种类型塑胶件识别能力强、检测精准度高产品质量更稳定等优点，解决了传统塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别系统需要人工干预调整配置参数，微小缺陷不易识别检测精准度低的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

5、根据本发明的第一方面，提供了一种塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别系统。该系统包括：

6、实时监测模块、缺陷识别模块和质量管理模块；

7、所述实时监测模块包括外观监测单元和冲孔监测单元；所述外观监测单元通过网络连接高清摄像机采集外观数据集，并通过网络传输至缺陷识别模块；所述外观数据集包括塑胶件产品所有角度的外观影像，所述外观数据集的表达式为j表示高清摄像机的拍摄角度，至依次对应每个塑胶件产品不同角度的外观影像；所述冲孔监测单元通过网络连接激光扫描仪采集冲孔数据集，并通过网络传输至缺陷识别模块；所述冲孔数据集包括塑胶件产品所有外表面的激光扫描数据，所述冲孔数据集的表达式为m表示激光扫描仪识别到外观表面的总面数，s表示激光扫描仪识别到孔洞凹陷的总数量，至依次对应每个塑胶件产品不同平面的孔洞凹陷数据；所述实时监测模块通过网络连接缺陷识别模块；

8、所述缺陷识别模块包括外观分析单元、冲孔分析单元和缺陷分析单元；所述外观分析单元根据外观数据集，计算生成产品模型cpmx，并通过网络传输至冲孔分析单元；所述冲孔分析单元根据产品模型cpmx和冲孔数据集，计算生成冲孔数据组cksj，并通过网络传输至缺陷分析单元；所述缺陷分析单元根据产品模型cpmx和冲孔数据集，计算生成缺陷数据组qxsj；所述缺陷识别模块通过网络连接质量管理模块；

9、所述质量管理模块根据产品模型cpmx、冲孔数据组cksj和缺陷数据组qxsj，判断塑胶件产品质量水平，并生成对应的监测报告。

10、进一步地，所述外观分析单元根据外观数据集，计算生成产品模型cpmx，包括：

11、根据外观数据集，统计单个塑胶件产品不同角度的外观影像，记为c，其中，再根据单个塑胶件产品不同角度的外观影像c逐帧筛选出不同角度的高清图像，记为x，其中，x＝{x1、x2、x3、...、xn}，x1至xn依次对应单个塑胶件产品外观每个角度的高清图像；

12、cpmx＝∑python(x1+x2+x3+...+xn

13、公式中，cpmx表示产品模型，python表示python算法模型，使用opencv和pcl库融合不同视角的二维图像后构建出三维结构，x1+x2+x3+...+xn表示单个塑胶件产品外观所有角度的高清图像，∑python(x1+x2+x3+...+xn)表示将单个塑胶件产品外观所有角度的高清图像代入python算法模型，构建出单个塑胶件产品的三维结构，即为产品模型。

14、进一步地，所述冲孔分析单元根据产品模型cpmx和冲孔数据集，计算生成冲孔数据组cksj，包括：

15、根据产品模型cpmx，统计单个塑胶件产品外观通过高清摄像机识别到的孔洞总数，记为dsx；

16、根据冲孔数据集，统计单个塑胶件产品外观通过激光扫描仪识别到的孔洞凹陷总数，记为djg，其中，再根据孔洞数据集，统计相同形状塑胶件产品外观所有孔洞凹陷的形状、直径和深度，记为dxzs，其中，dxzs＝{xzs1、xzs2、xzs3、...、xzst}，xzs1至xzsn依次对应每个相同形状塑胶件产品外观孔洞凹陷的形状、直径和深度；

17、

18、公式中，cksj表示冲孔数据组，dsx表示单个塑胶件产品外观通过高清摄像机识别到的孔洞总数，djg表示单个塑胶件产品外观通过激光扫描仪识别到的孔洞凹陷总数，dsx-djg表示两次识别孔洞总数的差值，t表示相同形状塑胶件产品的总数量，表示相同形状塑胶件产品外观孔洞凹陷形状均值、直径均值和深度均值。

19、进一步地，所述缺陷分析单元根据产品模型cpmx和冲孔数据集，计算生成缺陷数据组qxsj，包括：

20、缺陷分析单元设置有yolov5目标检测算法模型，并通过yolov5目标检测算法模型识别单个塑胶件产品外观不同角度的高清图像x和冲孔数据集中每个塑胶件产品不同平面的孔洞凹陷数据；

21、

22、公式中，qxsj表示缺陷数据组，yolov5表示yolov5目标检测算法模型，实时监测塑胶件产品外观的裂缝划痕，表示单个塑胶件产品外观不同角度的高清图像和不同平面的孔洞凹陷数据，表示yolov5目标检测算法模型实时监测到的塑胶件产品外观的裂缝划痕，即为缺陷数据组。

23、进一步地：所述质量管理模块将产品模型cpmx对比预设的加工模型进行对比，若产品模型cpmx特征与预设的加工模型特征不相同时，质量管理模块判断塑胶件产品不符合加工设计标准，生成模型缺陷报告。

24、进一步地：所述质量管理模块将冲孔数据组cksj对比预设值，若冲孔数据组cksj大于预设值时，质量管理模块判断塑胶件产品冲孔数量、形状、直径和深度存在误差，生成孔洞缺陷报告。

25、进一步地：所述缺陷数据组qxsj中存在数据时，质量管理模块判断塑胶件产品外观存在裂缝划痕，生成质量缺陷报告。

26、根据本发明的第二方面，提供了一种塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别方法。该方法包括：

27、将待识别的塑胶件产品依次通过传送带传送至封闭式监测黑箱，监测黑箱中设置有高清摄像机和激光扫描仪，实时监测模块通过网络连接高清摄像机和激光扫描仪分类采集塑胶件产品所有角度的外观影像和塑胶件产品不同平面的孔洞凹陷数据；

28、缺陷识别模块根据塑胶件产品所有角度的外观影像构建三维形式的产品模型cpmx，质量管理模块将产品模型cpmx对比预设的加工模型进行对比，若产品模型cpmx特征与预设的加工模型特征不相同时，停止识别步骤并生成模型缺陷报告，若产品模型cpmx特征与预设的加工模型特征相同时，缺陷识别模块继续识别步骤；

29、缺陷识别模块根据产品模型cpmx和塑胶件产品不同平面的孔洞凹陷数据，分析塑胶件产品外观冲孔数量、形状、直径和深度，计算生成冲孔数据组cksj，质量管理模块将冲孔数据组cksj对比预设值，若冲孔数据组cksj大于预设值时，停止识别步骤并生成孔洞缺陷报告，若冲孔数据组cksj小于等于预设值时，缺陷识别模块继续识别步骤；

30、缺陷识别模块设置有yolov5目标检测算法模型，结合产品模型cpmx和塑胶件产品不同平面的孔洞凹陷数据，分析塑胶件产品外观的裂缝划痕，计算生成缺陷数据组qxsj，若缺陷数据组qxsj中存在数据时，质量管理模块生成质量缺陷报告，若缺陷数据组qxsj中不存在数据时，塑胶件产品外观不存在缺陷。

31、根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行所述的塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别方法。

32、根据本发明的第四方面，提供了一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，能够被一个或多个处理器执行，能够用来实现所述的塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别方法。

33、与现有技术相比，本发明提供了一种塑胶件冲孔监测用外表面缺陷识别系统及方法，具备以下有益效果：

34、1、本发明通过实时监测模块设置外观监测单元和冲孔监测单元，将待识别的塑胶件产品依次通过传送带传送至封闭式监测黑箱，监测黑箱中设置有高清摄像机和激光扫描仪，实时监测模块通过网络连接高清摄像机和激光扫描仪分类采集塑胶件产品所有角度的外观影像和塑胶件产品不同平面的孔洞凹陷数据，大大提高了后续自动化识别效率，缺陷识别模块包括外观分析单元、冲孔分析单元和缺陷分析单元，外观分析单元根据外观数据集，计算生成产品模型cpmx，无需人工干预调整缺陷识别系统的参数配置，自动化适配多种类型塑胶件识别能力强，后续能够快速判断产品孔洞是否存在位置错漏问题。

35、2、本发明通过冲孔分析单元根据产品模型cpmx和冲孔数据集，计算生成冲孔数据组cksj，实现批量监测相同形状塑胶件产品，有助于快速判断冲孔数量是否正确、孔洞形状是否存在毛刺，直径是否统一以及孔洞深度是否符合加工标准，有利于提高产品质量控制的准确性，缺陷分析单元根据产品模型cpmx和冲孔数据集，计算生成缺陷数据组qxsj，实现准确分析和评估裂缝划痕的严重程度，质量管理模块根据产品模型cpmx、冲孔数据组cksj和缺陷数据组qxsj，设置了三个轮次来判断塑胶件产品的质量水平，并生成对应的监测报告，检测精准度高产品质量更稳定。