CN102636495B - 一种工件表面缺陷的全方位自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件表面缺陷的全方位自动检测装置，包括用于传送工件的传送装置和用于检测工件表面缺陷的视觉检测模块，所述的传送装置包括第一传送带和第二传送带，第一传送带和第二传送带部分紧贴，形成将工件翻转并从第一传送带传送至第二传送带的工件翻转通道，工件在第一传送带上时的底面，原本很难检测其表面的缺陷，经过工件翻转通道后翻转，从而通过视觉检测模块可以方便准确地检测其表面缺陷。本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置为一流水线式，其结构简单、易于实现和可控性好，能够快速、高效、大批量地检测工件表面缺陷，特别适用于检测六面体工件，具有优良的应用前景。

Description

一种工件表面缺陷的全方位自动检测装置

技术领域

本发明涉及工件表面缺陷的检测设备领域，具体涉及一种工件表面缺陷的全方位自动检测装置。

背景技术

在很多工业场合的实际生产过程中，对生产的工件的表面质量有严格要求，需要对生产线上的不合格品及时剔除，只有表面质量符合要求时，该工件才允许进入下一步生产加工环节或者包装成成品出售。六面体工件的表面缺陷具体表现为如下几种：掉角、裂纹、砂眼、麻坑、针眼、亮点、刀痕及划痕等。

目前，对六面体的表面缺陷检测主要以人工目测为主，辅以放大镜、显微镜等工具。人工目测存在很多局限性和缺点：一方面是由于生产环境和工作强度的影响，检测人员容易疲劳以致发生漏检和错判现象，即不能保证100％检测；另一方面是企业面临急剧增加的市场需求，需要快速的生产流程，从而进一步提高生产效率，为保证大量产品及时的转序和提供给客户，就不得不靠增加检分人员的数量来保证检分的速度，这样就会导致人力成本的大幅度增长。

公开号为CN 1468664A的中国专利申请公开了一种工件的外部检测装置，包括一传输器件，用于传输工件；一校正和释放器件，使从传输器件传输来的工件通过一向下倾斜的倾斜路径，并校正每一工件的定向，使每一工件具有一致的定向，以及将每一工件释放入一空间中；和一摄像器件，其由多个摄像单元构成，当工件已被校正和释放器件释放并正沿着一向下曲线在空间中下落时，每个摄像单元拾去工件的一个表面的图像。摄像单元通过工件下落时拾取工件的不同表面的图像，从而对工件的表面缺陷进行检测，大大提高了检测效率，但是其在工件下落时采集工件的不同表面的图像，图像采集难度较大，有时未能准确完全的拾取工件的某一表面，从而降低了检测的准确度，并且不合格检测样品也不易剔除，不利于生产线上使用。

公开号为CN 102288616A的中国专利申请公开了一种工件外观缺陷检测装置，包括检测平台以及影像系统，所述影像系统包括辅助光源、成像光学镜组和摄像头，所述摄像头与带有图像采集系统的计算机连接，所述检测平台包括透明水平旋转工作台，所述影像系统包括上影像系统和下影像系统，其中，上影像系统位于检测平台的斜上方，下影像系统位于检测平台的下方。该检测装置巧妙的运用了透明工作台，无需再将工件翻转即可实现工件下端面的检测，提高了检测效率，虽然该装置结构简单、检测方便，但是其斜上方的上影像系统需要检测多个面，并且底面是下影像系统通过透明工作台测得，其检测的准确度不高，并且无法应用在生产线上，不利于大规模工业化生产。

发明内容

本发明提供了一种工件表面缺陷的全方位自动检测装置，能够流水线式对工件表面缺陷进行自动检测，从而实现了高效、精确、全方位的检测的目的。

本发明解决上述技术问题实现上述目的所采用的技术方案为：

一种工件表面缺陷的全方位自动检测装置，包括用于传送工件的传送装置和用于检测工件表面缺陷的视觉检测模块，所述的传送装置包括第一传送带和第二传送带，第一传送带和第二传送带部分贴近，该第一传送带和第二传送带部分贴近构成的空间形成将工件翻转并将工件从第一传送带传送至第二传送带的工件翻转通道。

本发明通过设置工件翻转通道的形式，将工件进行180°翻转。工件在第一传送带上时的底面，原本很难检测其表面的缺陷，经过工件翻转通道后翻转，从第一传送带进入第二传送带，原本在第一传送带上时的底面在经过工件翻转通道后于第二传送带上时朝上，从而通过视觉检测模块可以方便准确地检测其表面缺陷。

作为优选，所述的工件翻转通道为半圆弧形，从而有利于在通过动力装置如伺服电机驱动转向轮带动第一传送带和第二传送带时，就可以形成工件翻转通道，结构简单并且能够保证100％的六面体工件均能转向成功。

作为优选，所述的视觉检测模块包括用于检测工件的光电传感器、用于采集工件的表面图像的带光源的工业照相机和用于剔除表面有缺陷的工件的剔除气缸。光电传感器检测到传送带上的工件时，带光源的工业照相机采集工件的表面图像进行分析，如有缺陷，则剔除气缸将工件从传送带上剔除，如没有缺陷，则剔除气缸不执行，工件顺利通过。

进一步优选，在与所述的剔除气缸相对的位置设有用于接收表面有缺陷的工件的收集管，该收集管与废料容器连通，从而将表面有缺陷的工件集中收集到废料容器中。

作为优选，所述的工件为六面体工件，六面体工件的各个面，上表面、下表面、左表面、右表面、前表面和后表面均是相对的概念。为方便进一步描述本发明的技术方案，将六面体工件的各个面定义如下，在第一传送带上时，六面体工件与第一传送带接触的一面为下表面，则相对一面为上表面，六面体工件沿第一传送带的传送方向的前端面为右表面，则相对一面为左表面，其余两个面为前表面和后表面。

所述的视觉检测模块为六个，分别为后表面视觉检测模块、上表面视觉检测模块、下表面视觉检测模块、前表面视觉检测模块、左表面视觉检测模块和右表面视觉检测模块，在靠近第一传送带的位置沿第一传送带的传送方向依次设置后表面视觉检测模块和上表面视觉检测模块，在靠近第二传送带的位置沿第二传送带的传送方向依次设置下表面视觉检测模块、前表面视觉检测模块、左表面视觉检测模块和右表面视觉检测模块。在第一传送带上对六面体工件的后表面和上表面进行检测，在第二传送带上，对六面体工件的下表面、前表面、左表面和右表面进行检测，在不同的传送带上对不同的表面进行检测，有利于流水线式的检测，提高检测效率，并且也方便将表面有缺陷的六面体工件剔除。

所述的第一传送带的正上方设有用于对将要进入后表面视觉检测模块的六面体工件进行导向的第一导向装置，通过第一导向装置能够使六面体工件的后表面正对后表面视觉检测模块中的带光源的工业照相机，从而带光源的工业照相机能够准确检测六面体工件的后表面是否有缺陷，提高检测的准确率。所述的第一导向装置为第一薄板，该第一薄板的导向侧面是由一曲率逐渐变小的曲面构成，且该曲面中至少存在一点的切线与第一传送带的传送方向一致或者该曲面中至少存在曲率为零的部分且曲率为零的部分与第一传送带的传送方向一致。所述的曲面中存在的一点或者曲面中存在的曲率为零的部分即为六面体工件的导出端，主要是为了保证工件的表面以正对工业照相机的形式通过。所述的第一薄板的导向侧面有多种实现形式，具体的，可以是由一曲率从边缘向中部逐渐变小的曲面构成，也可以是由一曲率从一端向另一端逐渐变小的曲面构成。所述的前表面视觉检测模块与左表面视觉检测模块之间设有用于将六面体工件进行90度转角(即前后表面与左右表面互换)的第二导向装置，该第二导向装置包括沿第二传送带的传送方向依次设置的第二薄板和第三薄板，该第二薄板的导向侧面设有一突起，该第三薄板的导向侧面由一曲率逐渐变小的曲面构成，且该曲面中至少存在一点的切线与第二传送带的传送方向一致或者该曲面中至少存在曲率为零的部分且曲率为零的部分与第二传送带的传送方向一致。所述的曲面中存在的一点或者曲面中存在的曲率为零的部分即为六面体工件的导出端，主要是为了保证工件的表面以正对工业照相机的形式通过。所述的第三薄板的导向侧面有多种实现形式，具体的，可以是由一曲率从边缘向中部逐渐变小的曲面构成，也可以是由一曲率从一端向另一端逐渐变小的曲面构成。

所述的第一传送带通过大轮、进料处换向轮、第一链轮以及设置在第一链轮两侧的两个导向轮循环传动；所述的第二传送带通过靠近大轮顶部设置的高度调节换向轮、在大轮背离进料处换向轮一侧上下设置的上部换向轮和下部换向轮、出料处换向轮、第二链轮以及设置在第二链轮两侧的两个导向轮循环传动；所述的第一链轮和第二链轮通过链条采用伺服电机带动，所述的链条通过张紧轮调节松紧。该高度调节换向轮是可以调节高度的换向轮，其高度的调节根据六面体工件的高度进行确定。

所述的第一传送带与第二传送带在大轮半圆弧处贴近，形成工件翻转通道。所述的进料处换向轮和大轮分别位于第一传送带的两端；所述的上部换向轮和下部换向轮位于第二传送带的一端，出料处换向轮位于第二传送带的另一端。上述设置形成了一种结构非常合理的流水线式检测装置，有利于节约检测设备所占的面积，并且还可以具有非常好的检测效率和检测的准确度。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过设置第一传送带与第二传送带，实现工件的流水线式的传送，以及通过第一传送带和第二传送带部分紧贴，形成工件翻转通道，六面体工件通过工件翻转通道翻转并从第一传送带传送至第二传送带，即上下表面180度翻转，从而通过视觉检测模块方便准确地检测六面体工件的表面缺陷。

本发明的视觉检测模块，包括用于检测工件的光电传感器、用于采集工件的表面图像的带光源的工业照相机和用于剔除表面有缺陷的工件的剔除气缸，能够实现检测、剔除的自动化。并且，本发明优选对六面体工件进行检测，包括六个的视觉检测模块，六面体工件依次经过六个视觉检测模块，真正实现了集中一体全方位的检测，大幅度降低了人力成本和劳动强度，大大提高了检测效率与准确率。

本发明通过第一导向装置对进入视觉检测模块的六面体工件进行检测，从而保证检测的准确性，通过第二导向装置将六面体工件进行90度转角(即前后表面与左右表面互换)，方便左表面视觉检测模块和右表面视觉检测模块对左表面和右表面进行检测，从而进一步提高检测的准确性和检测的效率。

本发明第一传送带与第二传送带通过驱动装置驱动，使整个传送是一个连续、可调和可控的过程，有利于流水线式的检测。

本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置为一流水线式的全方位自动检测装置，其结构简单、易于实现和可控性好，通过本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置能够快速、高效、大批量地检测工件表面缺陷，特别适用于检测六面体工件，具有优良的应用前景。

附图说明

图1为本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置的结构示意图：

图2为本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置中各部件在工作台和竖直支撑板的布置位置的结构示意图；

图3为图1中A向的振动盘、第一传送带以及后表面视觉检测模块的结构示意图：

图4为图1中A向的第一导向装置的结构示意图；

图5为图1中B向的第二导向装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置进行进一步描述，以检测六面体工件为例。

如图2所示，包括起主支架作用的工作台31、用于撑起工作台31的支撑脚轮29以及安装在工作台31上的竖直支撑板30，本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置中的各部件均通过工作台31和竖直支撑板30作为基座进行安装。

如图1所示，第一传送装置包括第一传送带4、大轮11、进料处换向轮2、第一链轮32以及设置在第一链轮32两侧的两个导向轮，两个导向轮分别为导向轮33和导向轮34，第一传送带4通过大轮11、进料处换向轮2、第一链轮32以及设置在第一链轮32两侧的两个导向轮循环传动。第一传送装置中进料处换向轮2和大轮11分别位于第一传送带4的两端。在靠近进料处换向轮2处设有用于将六面体工件3传输到第一传送带4上的振动盘1。

第二传送装置包括第二传送带9、靠近大轮11顶部设置的高度调节换向轮8、在大轮11背离进料处换向轮2一侧上下设置的上部换向轮10和下部换向轮35、出料处换向轮36、第二链轮15以及设置在第二链轮15两侧的两个导向轮，两个导向轮分别为导向轮37和导向轮38，第二传送带9通过靠近大轮11顶部设置的高度调节换向轮8、上部换向轮10、下部换向轮35、出料处换向轮36、第二链轮15以及设置在第二链轮15两侧的两个导向轮循环传动。第二传送装置中上部换向轮10和下部换向轮35位于第二传送带9的一端，第二传送装置中出料处换向轮36位于第二传送带9的另一端。出料处换向轮36处设有用于承接合格的六面体工件3的盛料斗23。如图2所示，高度调节换向轮8通过立柱24实现高度调节，立柱24固定在竖直支撑板30上。第一传送带4与第二传送带9在大轮11半圆处紧贴，形成六面体工件翻转通道。

如图1所示，伺服电机14通过链条17带动第一链轮32和第二链轮15，并且链条17还带动张紧轮16，张紧轮16通过张紧轮锁紧螺母22固定在竖直支撑板30上。第一链轮32和第二链轮15大小一致，并且伺服电机14带动第一传送带4和第二传送带9循环传动时，第一传送带4和第二传送带9两者的速度一致。

视觉检测模块安装在竖直支撑板30上，包括用于检测六面体工件3的光电传感器、用于采集六面体工件3的表面图像的带光源的工业照相机和用于剔除表面有缺陷的六面体工件3的剔除气缸。在与剔除气缸相对的位置设有用于接收表面有缺陷的六面体工件3的收集管，该收集管与废料容器连通。

视觉检测模块为六个，分别为后表面视觉检测模块6、上表面视觉检测模块7、下表面视觉检测模块12、前表面视觉检测模块13、左表面视觉检测模块20和右表面视觉检测模块21，在靠近第一传送带4的位置沿第一传送带4的传送方向依次设置后表面视觉检测模块6和上表面视觉检测模块7，在靠近第二传送带9的位置沿第二传送带9的传送方向依次设置下表面视觉检测模块12、前表面视觉检测模块13、左表面视觉检测模块20和右表面视觉检测模块21。

各个视觉检测模块的原理一致，部件一致，主要区别在于，根据不同检测表面的需要，相应地对光电传感器、带光源的工业照相机和剔除气缸的位置进行调整。

以后表面视觉检测模块6为例，如图3所示，后表面视觉检测模块6包括光电传感器25、用于采集六面体工件3的表面图像的带光源的工业照相机26和用于剔除表面有缺陷的六面体工件3的剔除气缸27。与剔除气缸27相对的第一传送带4的一侧设有用于接收表面有缺陷的六面体工件3的收集管28，该收集管28与废料容器连通。该光电传感器25为红外线光电传感器，集成在竖直支撑板30上，透过式倾斜布置即该光电传感器25信号发射的直线与第一传送带4中间线的交点在带光源的工业照相机26的正前方，从而使得光电传感器25检测到六面体工件3在带光源的工业照相机26的正前方时，带光源的工业照相机26采集六面体工件3的表面图像。

第一传送带4的正上方设有用于对进入后表面视觉检测模块6的六面体工件3进行导向的第一导向装置5，如图4所示，第一导向装置5为固定在竖直支撑板30上的第一薄板，该第一薄板的导向侧面是由一曲率逐渐变小的曲面构成，且该曲面中至少存在一点的切线与第一传送带4的传送方向一致或者该曲面中至少存在曲率为零的部分且曲率为零的部分与第一传送带4的传送方向一致。具体的，第一薄板的曲面是由一曲率从边缘向中部逐渐变小的曲面构成。

前表面视觉检测模块13与左表面视觉检测模块20之间设有用于将六面体工件3进行90度转角(即前后表面与左右表面互换)的第二导向装置，如图5所示，第二导向装置包括均沿第二传送带9的传送方向依次固定在竖直支撑板30上的第二薄板18和第三薄板19，该第二薄板18的导向侧面设有一突起，该第三薄板19的导向侧面由一曲率逐渐变小的曲面构成，且该曲面中至少存在一点的切线与第二传送带9的传送方向一致或者该曲面中至少存在曲率为零的部分且曲率为零的部分与第二传送带9的传送方向一致。第三薄板19的导向侧面具体的是由一曲率从边缘向中部逐渐变小的曲面构成。

本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置的具体工作流程如下：

首先，根据六面体工件3的实际高度，调整高度调节换向轮8在立柱24上的位置，使得六面体工件翻转通道的间隙调整到能够容纳六面体工件3，同时，调节张紧轮16，使链条17被张紧；

然后，开启后表面视觉检测模块6、上表面视觉检测模块7、下表面视觉检测模块12、前表面视觉检测模块13、左表面视觉检测模块20和右表面视觉检测模块21，启动伺服电机14，通过链条17的传动使得第一传送带4与第二传送带9等速传送，启动振动盘1，通过振动盘1震动，使六面体工件3连续不间断地通过进料口传送至第一传送带4上，六面体工件3在第一传送带4的传送下向前移动，经过第一导向装置5导向后，进入后表面视觉检测模块6进行检测，当六面体工件3经过带光源的工业照相机26时，六面体工件3的后表面正对后表面视觉检测模块6中的带光源的工业照相机26，光电传感器25检测到六面体工件3在带光源的工业照相机26的正前方时，带光源的工业照相机26采集六面体工件3的后表面图像，检测其后表面是否有缺陷。如没有缺陷，则剔除气缸27不执行，六面体工件3顺利通过。如有缺陷，则剔除气缸27将六面体工件3从第一传送带4上剔除至收集管28中，通过收集管28将其传送至废料容器。

再通过上表面视觉检测模块7检测其上表面缺陷，原理与后表面视觉检测模块6一致，不同在于带光源的工业照相机的方位，该带光源的工业照相机置于第一传送带的正上方。

经过上表面视觉检测模块7检测后，进入六面体工件翻转通道将六面体工件3进行180°翻转，然后传送至第二传送带9，通过下表面视觉检测模块12和前表面视觉检测模块13对六面体工件3的下表面和前表面进行检测，检测后，进入第二导向装置中，经过第二薄板18和第三薄板19后，六面体工件3前后表面与左右表面互换，从而通过左表面视觉检测模块20和右表面视觉检测模块21对六面体工件3的左表面和右表面进行检测，六面体工件3的6个表面均检测合格后进入盛料斗23，完成六面体工件3表面缺陷的全方位检测。

本发明工件表面缺陷的全方位自动检测装置控制程序和控制机均可以采用现有技术。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种工件表面缺陷的全方位自动检测装置，包括用于传送工件的传送装置和用于检测工件表面缺陷的视觉检测模块，其特征在于，所述的传送装置包括第一传送带和第二传送带，第一传送带和第二传送带部分贴近，该第一传送带和第二传送带部分贴近构成的空间形成将工件翻转并将工件从第一传送带传送至第二传送带的工件翻转通道；

所述的工件为六面体工件，所述的视觉检测模块为六个，分别为后表面视觉检测模块、上表面视觉检测模块、下表面视觉检测模块、前表面视觉检测模块、左表面视觉检测模块和右表面视觉检测模块，在靠近第一传送带的位置沿第一传送带的传送方向依次设置后表面视觉检测模块和上表面视觉检测模块，在靠近第二传送带的位置沿第二传送带的传送方向依次设置下表面视觉检测模块、前表面视觉检测模块、左表面视觉检测模块和右表面视觉检测模块；

所述的第一传送带的正上方设有用于对将要进入后表面视觉检测模块的六面体工件进行导向的第一导向装置，该第一导向装置为第一薄板，该第一薄板的导向侧面是由一曲率逐渐变小的曲面构成，该曲面至少存在一点的切线与第一传送带的传送方向一致或者该曲面中至少存在曲率为零的部分且曲率为零的部分与第一传送带的传送方向一致；

所述的前表面视觉检测模块与左表面视觉检测模块之间设有用于将六面体工件进行90度转角的第二导向装置，该第二导向装置包括沿第二传送带的传送方向依次设置的第二薄板和第三薄板，该第二薄板的导向侧面设有一突起，该第三薄板的导向侧面由一曲率逐渐变小的曲面构成，该曲面至少存在一点的切线与第二传送带的传送方向一致或者该曲面中至少存在曲率为零的部分且曲率为零的部分与第二传送带的传送方向一致。

2.根据权利要求1所述的工件表面缺陷的全方位自动检测装置，其特征在于，所述的工件翻转通道为半圆弧形。

3.根据权利要求1所述的工件表面缺陷的全方位自动检测装置，其特征在于，所述的视觉检测模块包括用于检测工件的光电传感器、用于采集工件的表面图像的带光源的工业照相机和用于剔除表面有缺陷的工件的剔除气缸。

4.根据权利要求3所述的工件表面缺陷的全方位自动检测装置，其特征在于，在与所述的剔除气缸相对的位置设有用于接收表面有缺陷的工件的收集管，该收集管与废料容器连通。

5.根据权利要求1所述的工件表面缺陷的全方位自动检测装置，其特征在于，所述的第一传送带通过大轮、进料处换向轮、第一链轮以及设置在第一链轮两侧的两个导向轮循环传动；

所述的第二传送带通过靠近大轮顶部设置的高度调节换向轮、在大轮背离进料处换向轮一侧上下设置的上部换向轮和下部换向轮、出料处换向轮、第二链轮以及设置在第二链轮两侧的两个导向轮循环传动；

所述的第一链轮和第二链轮通过链条采用伺服电机带动，所述的链条通过张紧轮调节松紧。

6.根据权利要求5所述的工件表面缺陷的全方位自动检测装置，其特征在于，所述的第一传送带与第二传送带在大轮半圆弧处贴近，形成工件翻转通道。

7.根据权利要求5所述的工件表面缺陷的全方位自动检测装置，其特征在于，所述的进料处换向轮和大轮分别位于第一传送带的两端；

所述的上部换向轮和下部换向轮位于第二传送带的一端，出料处换向轮位于第二传送带的另一端。

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