CN103439341A - 光电码盘缺陷检测系统及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电码盘缺陷检测系统及其实现方法，主要解决了现有技术中存在的对光电码盘的检测效率低下、误检率高、成本开支大，无法满足技术需求的问题。其包括数据处理中心，均与数据处理中心相连的检测装置和电机，所述检测装置包括由横向安装座及与横向安装座相连的纵向安装座构成的“L”形的安装座，所述纵向安装座上设置有可沿水平方向移动、且与电机相连的X轴运动平台，该X轴运动平台上安装有相机和位于相机下方的镜头，所述横向安装座上设置有可沿竖直方向移动、且与电机相连的Y轴运动平台，该Y轴运动平台上安装有载物台。通过上述方案，本发明达到了性价比较高且高效准确的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

光电码盘缺陷检测系统及其实现方法

技术领域

 本发明涉及一种缺陷检测系统，具体地说，是涉及一种光电码盘缺陷检测系统及其实现方法。

背景技术

光电码盘是由光学玻璃制成，在上面刻有许多同心码道，每个码道上都有按一定规律排列的透光和不透光部分。由于光电码盘是许多传感器和自动控制系统的重要部件，可以用来测量位移、速度、加速度等，再加上其具有精度高，体积小、重量轻以及应快等特点，在数控机床、机器人、伺服传动技术、自动控制技术等方面得到广泛的应用，然而，缺陷品的存在会大大影响其使用效果，因而对其缺陷品的检测就显的尤为重要，传统人工检测具有效率低下、误检率高、成本开支大等缺点，无法满足技术发展需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电码盘缺陷检测系统及其实现方法，主要解决现有技术中存在的对光电码盘的检测效率低下、误检率高、成本开支大，无法满足技术需求的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

光电码盘缺陷检测系统，包括数据处理中心，均与数据处理中心相连的检测装置和电机，所述检测装置包括由横向安装座及与横向安装座相连的纵向安装座构成的“L”形的安装座，所述纵向安装座上设置有可沿水平方向移动、且与电机相连的X轴运动平台，该X轴运动平台上安装有相机和位于相机下方的镜头，所述横向安装座上设置有可沿竖直方向移动、且与电机相连的Y轴运动平台，该Y轴运动平台上安装有载物台，所述相机与数据处理中心相连。

考虑到使用的便利性，所述横向安装座为水平结构，所述纵向安装座下端为竖直结构且与横向安装座90度相接、上端为斜坡结构且与横向安装座间的角度为91~110度，所述X轴运动平台设置于纵向安装座上端的斜坡结构上。

进一步地，所述X轴运动平台和Y轴运动平台上均设置有光栅尺，X轴运动平台上安装有可投射至Y轴运动平台的光源。 

作为优选，所述相机（3）为采用倒装方式进行镜头安装的CCD线阵相机。

基于上述器件，本发明提供了一种光电码盘缺陷检测系统的实现方法，包括以下步骤：

（1）建立待检测码盘的标准档，并将标准档存储于数据处理中心中；

（2）将待检测的光电码盘置于载物台上，接通电源并开启光源，数据处理中心控制电机带动X轴运动平台和Y轴运动平台移动，往返运动采集图像，直至X轴运动平台上的相机、镜头采集到清晰完整的光电码盘图像；

（3）相机将采集到的光电码盘图像传递至数据处理中心并进行存储；

（4）数据处理中心将采集到的光电码盘图像的图像特征和标准档进行对比，判定待检测的光电码盘是否存在缺陷。

所述步骤（1）中，标准档的具体建立方式如下：

（1a）建立各光电码盘的检测区域和各检测区域对应的码道；

（1b）根据各检测区域对应的码道选择用于匹配的码道，并将其存储为标准档。

作为优选，所述光源为LED冷光源。   

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明中，X轴运动平台和Y轴运动平台可在电机的带动下分别沿水平方向和竖直方向灵活移动，因而将待测光电码盘置于载物台上后可灵活调整相机、镜头与待测物的位置，且通过光栅尺的设置有效确保了位置调整精度，使待测物处于最佳观测点，使用灵活性较高，测量准确度较高。

（2）本发明中，纵向安装座的下端为竖直结构，因而能确保Y轴运动平台能沿其垂直运动，上端为斜坡结构，因而能确保相机和镜头对待测物的充分观测，不会存在观测死角，设计十分巧妙，符合实际需求。

（3）本发明的检测项目较为多变，通过对标准档的灵活设置能对整个光电码盘进行分区检测，使得本检测方式适用于多种检测标准，且检测装置设计十分巧妙，通过对电机运动路线的控制可以实现对不同型号的光电码盘的检测，适用范围较为广，适合大规模推广应用。

（4）本发明中，采用线阵相机进行图像采集，该种采集方式可以大大节约在拼接图像过程中的运动耗费时间，与现有的人工检测方式相比，优势十分明显。

（5）本发明中，通过线阵相机、高精度的镜头、电机和功能强大的数据处理中心的相互配合，通过已有的高精度自动拼接图像算法便可快速、高效、精确地进行光电码盘检测，功能十分齐全，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-安装座，2-X轴运动平台，3-相机，4-镜头，5-Y轴运动平台，6-载物台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本发明提供了一种光电码盘缺陷检测系统，其主要包括对光电码盘的图像进行采集的检测装置，进行图像处理和缺陷判定的数据处理中心。

检测装置包括安装座1、进行图像采集的相机3、高精度的镜头4、放置待测光电码盘的载物台6、带动相机3和镜头4沿水平方向移动的X轴运动平台2、带动载物台6沿竖直方向移动的Y轴运动平台5，其中，安装座1由横向安装座及与横向安装座相连的纵向安装座构成，整体呈“L”形结构，且纵向安装座下端与横向安装座相连部分为竖直结构、二者垂直相接，纵向安装座上端为斜坡结构（与横向安装座间的角度为91~110度），X轴运动平台2安装于该斜坡结构上，相机3配合镜头4以倒装的方式安装在X轴运动平台上，横向安装座为水平结构，Y轴运动平台5安装于横向安装座上，载物台6安装于Y轴运动平台5上。

使用时，只需将待检测的光电码盘放置于载物台6上，电机在数据处理中心的控制下分别带动X轴运动平台2和Y轴运动平台5进行移动（其中，Y轴运动平台的运动轨迹仅限于纵向安装座下端的竖直结构），直至相机能采集到清晰、完整的检测图像，之后采集到得图像传递至数据处理中心进行分析处理，便可分析出该进行检测的光电码盘是否存在缺陷。

为了提高检测精度和检测效率，相机选用CCD线阵相机；镜头选用高精度镜头；与数据处理中心相连的电机为两个，为伺服电机和直线电机，X轴运动平台与直线电机相连、Y轴运动平台与伺服电机相连，且电机与运动平台间均通过螺杆连接；在X轴运动平台和Y轴运动平台上均设置光栅尺及与光栅尺配合使用的LED冷光源；进行采集时，数据处理中心控制直线电机带动相机和镜头往返多次采集，并使用高精度自动拼接图像算法进行图像处理。其中，采用螺杆+光栅尺+伺服电机+直线电机的结构有效确保了运动时的机械精度，采用线阵相机+光栅尺位置编码的方式使得电机的运动速度与相机的行频、分辨率匹配，以得到不变形的图像，通过对运动机构的冲击、震动等能很好的吸收，保证了结构的精确性。

在进行新的光电码盘检测前，数据处理中心自动初始化，即进行参数归零，以确保每次检测的一致性，在检测时，根据不同的码盘或者同一个码盘的不同检测区域建立不同的标准档，用户只需将待检测的光电码盘置于载物台上，接通电源并开启光源，数据处理中心自动控制电机带动X轴运动平台和Y轴运动平台移动，往返运动采集图像，直至X轴运动平台上的相机、镜头采集到清晰完整的光电码盘图像，之后，数据处理中心将采集到的光电码盘图像和标准档进行对比便能判定待检测的光电码盘是否存在缺陷。

考虑到不同光电码盘的检测需求不同，建立标准档时可根据待测码盘的特点建立检测区域，以及各检测区域对应的码道，再选择用于匹配的码道，然后保存便可，如此便可实现对码盘的分区检测，进一步提高检测的灵活性。

本发明中，数据处理中心对标准档、采集的图像、检测结果等均会进行存储，因而用户可以便利地回顾使用本系统以来的历史数据，应用较为方便。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims (7)

1.光电码盘缺陷检测系统，包括数据处理中心，均与数据处理中心相连的检测装置和电机，其特征在于，所述检测装置包括由横向安装座及与横向安装座相连的纵向安装座构成的“L”形的安装座（1），所述纵向安装座上设置有可沿水平方向移动、且与电机相连的X轴运动平台（2），该X轴运动平台（2）上安装有相机（3）和位于相机（3）下方的镜头（4），所述横向安装座上设置有可沿竖直方向移动、且与电机相连的Y轴运动平台（5），该Y轴运动平台（5）上安装有载物台（6），所述相机（3）与数据处理中心相连。

2.根据权利要求1所述的光电码盘缺陷检测系统，其特征在于，所述横向安装座为水平结构，所述纵向安装座下端为竖直结构且与横向安装座90度相接、上端为斜坡结构且与横向安装座间的角度为91~110度，所述X轴运动平台（2）设置于纵向安装座上端的斜坡结构上。

3.根据权利要求2所述的光电码盘缺陷检测系统，其特征在于，所述X轴运动平台（2）和Y轴运动平台（5）上均设置有光栅尺，X轴运动平台上安装有可投射至Y轴运动平台的光源。

4.根据权利要求3所述的光电码盘缺陷检测系统，其特征在于，所述相机（3）为采用倒装方式进行镜头安装的CCD线阵相机。

5.光电码盘缺陷检测系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）建立待检测码盘的标准档，并将标准档存储于数据处理中心中；

（2）将待检测的光电码盘置于载物台上，接通电源并开启光源，数据处理中心控制电机带动X轴运动平台和Y轴运动平台移动，往返运动采集图像，直至X轴运动平台上的相机、镜头采集到清晰完整的光电码盘图像；

（3）相机将采集到的光电码盘图像传递至数据处理中心并进行存储；

（4）数据处理中心将采集到的光电码盘图像的图像特征和标准档进行对比，判定待检测的光电码盘是否存在缺陷。

6.根据权利要求5所述的光电码盘缺陷检测系统的实现方法，其特征在于，所述步骤（1）中，标准档的具体建立方式如下：

（1a）建立各光电码盘的检测区域和各检测区域对应的码道；

（1b）根据各检测区域对应的码道选择用于匹配的码道，并将其存储为标准档。

7.根据权利要求6所述的光电码盘缺陷检测系统的实现方法，其特征在于，所述光源为LED冷光源。

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