CN103736672A

CN103736672A - 一种镜片在线分级分拣装置

Info

Publication number: CN103736672A
Application number: CN201310749057.7A
Authority: CN
Inventors: 姚红兵; 曾祥波; 佟艳群; 马桂殿; 郑学良; 李俊敏; 高原; 于文龙; 李亚茹
Original assignee: Jiangsu University
Current assignee: Jiangsu Yunyang Instrument Equipment Co ltd
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103736672B

Abstract

本发明公开一种镜片在线分级分拣装置，包括底座和支架，主控设备、图像采集设备、传送设备和分拣设备，所述的图像采集设备、传送设备、分拣设备分别通过数据线和信号线与主控设备相连；所述主控设备用于接收处理图像采集设备采集的图像并分级、接收发送控制信号、存储镜片疵病的统计信息和实时显示信息；所述图像采集设备用于采集清晰反映镜片疵病的图片；所述传送设备用于将镜片传送到检测位置和分拣位置；所述分拣设备用于将不同等级镜片分送至料匣的不同位置。该装置实现了镜片的自动检测及分级分拣，可以替代人工检测，提高检测精度和检测速度，从而提高镜片质量检测效率。

Description

一种镜片在线分级分拣装置

技术领域

本发明涉及检测领域，尤其涉及一种用于根据镜片的疵病将镜片在线分级分拣的装置。

背景技术

镜片的疵病检测是保证镜片质量的重要环节。根据市场和客户的需要，镜片根据疵病数量、位置和大小被分为几个等级，因此，必须对镜片的疵病大小进行精确测量。但是，我国目前多数镜片工厂对镜片的检测均采用人工方式。它不仅劳动强度大，效率低，无法准确识别疵病大小，而且受检测人员熟练程度影响，导致检测质量参差不齐。采用基于机器视觉的自动化检测是解决这些问题的首选之一，该方法具有速度快、精度高、成本低、产品质量稳定等优点。

专利申请号为201310086231.4的发明专利公开了一种检测方法，每次采用一个摄像机采集镜片的图像，但由于镜片疵病比较小，需要较高的检测精度，必须采用千万级像素的摄像机，成本较高；同时由于镜片的尺寸不同，仅采用部分镂空的传送带无法适应不同尺寸镜片的检测；其分拣设备采用机械手，结构复杂、价格昂贵、不易维护，并且容易划伤镜片，影响产品质量。为解决以上问题，降低设备成本，提高检测质量，设计了一种镜片在线分级分拣的系统。

发明内容

本发明针对现有的人工检测技术中存在的缺陷和不足，提出了一种镜片在线分级分拣装置，该装置实现了镜片的自动检测及分级分拣，可以替代人工检测，提高检测精度和检测速度，从而提高镜片质量检测效率。

本发明的具体技术方案如下：一种镜片在线分级分拣装置，包括底座和支架，主控设备、图像采集设备、传送设备和分拣设备，所述的图像采集设备、传送设备、分拣设备分别通过数据线和信号线与主控设备相连；其特征在于：

所述主控设备用于接收处理图像采集设备采集的图像并分级、接收发送控制信号、存储镜片疵病的统计信息和实时显示信息；

所述图像采集设备用于采集清晰反映镜片疵病的图片；

所述传送设备用于将镜片传送到检测位置和分拣位置；

所述分拣设备用于将不同等级镜片分送至料匣的不同位置。

进一步，所述主控设备包括工控机、显示器、外部输入输出设备和连接各部设备的信号线、数据线；所述工控机包含图像处理单元、控制单元、通信单元和存储单元；所述图像处理单元用于对图像采集设备采集的图像进行处理分级；所述控制单元用于控制各部设备的运转；所述存储单元用于存储记录镜片的等级、疵病的统计信息；所述显示器用于同步显示镜片参数和疵病大小种类信息。

进一步，所述图像采集设备包括两个相同的图像采集单元，所述图像采集单元包括相机、远心镜头、图像采集卡、光源、位置传感器；所述图像采集单元固定在底座和支架上且位于传送设备上方；所述两个图像采集单元的工作距离相同，所述镜头的视场大于镜片半径；所述图像采集单元对应的传送带位置设置有传感器；所述光源为

低角度环形光源，所述光源介于相机和传送带之间，所述第一采集单元和第二采集单元间设置有挡光板。

进一步，所述传送设备包括第一传送带、挡板和电机，所述第一传送带等间距镂空，镂空位置设有可替换载物盘，所述可替换载物盘中心有镂空凹槽；所述镂空位置的间距大于两相机视场中心距离。所述凹槽上端内径d1和待检镜片的直径D的关系满足D<d1≤1.1D，所述凹槽下端内径d2和待检镜片的直径D的关系满足0.9D<d2<D，所述凹槽的深度h和待检镜片的厚度H的关系满足：0.2H≤h≤0.5H。

进一步，所述分拣设备包括第二传送带、推杆、运动控制卡和第三位置传感器，所述第二传送带垂直于第一传送带，且低于第一传送带，所述第一传送带末端设置一挡板；所述第三位置传感器用于探测镜片位置并发送信号到所述工控机，所述推杆设置于料匣相对的位置，所述运动控制卡接收所述工控机信号并控制推杆运动。

本发明的有益效果是：

1.为了提高采集精度，降低成本，对镜片采用分区拍摄的方式；为避免普通镜头的畸变对测量的影响，采用远心镜头。但由于工业相机和远心镜头价格比较高，如果采用四个相机拍摄，成本太高，如果采用一个移动拍摄，速度太慢，因此，综合考虑成本和速度，采用两个相机，利用传送带的移动进行连拍，每次获取四分之一区的图片。同时由于远心镜头的尺寸比较大，两个相机无法并排放置，因此，两相机错位摆放，利用位置传感器分别触发相机连拍镜片图片。基于以上原因，本发明的图像采集设备设置了两个相同的图像采集单元。

2.为了适应不同尺寸镜片的检测，在第一传送带的镂空部位安装了镂空的可替换载物盘，以适应不同尺寸的镜片，并固定镜片的位置；同时为了改善分拣设备的质量，在分拣设备中设置了和第一传送带相垂直的第二传送带，其位置低于第一传送带，并在第一传送带末端安装一挡板，以调整镜片在第二传送带上的落点，镜片运行到第一传送带末端时，由于重力的作用，从第一传送带的凹槽中脱离，在挡板的作用下，落在第二传送带上，分拣设备的推杆就可以根据分级信号将镜片从第二传送带上推到料匣的不同分区，以实现对镜片的分拣。通过双传送带和推杆结构的结合，降低损伤镜片的几率，提高系统的分拣质量，同时降低了成本，并且使系统易于维护。

附图说明

图1为本发明实施例检测系统的图像采集设备的示意图；

图2为本发明实施例检测系统的分拣设备示意图；

图3为本发明实施例检测系统的第一传送带示意图；

图4为本发明实施例检测系统的可替换载物盘示意图；

图5为本发明实施例检测系统的操作过程示意图；

图6为本发明实施例检测系统的镜片分级过程示意图；

图中：1第一传送带，2第一相机， 3第一远心镜头，4第一光源， 6第一位置传感器，7第二相机，8第二远心镜头，9第二光源，10第二位置传感器， 12底座及支架，13挡板，14第二传送带，15推杆，16第三位置传感器，17料匣，101可替换载物盘。

具体实施过程

为进一步说明本发明为达到预定发明目标所采取的技术手段及功效，以下将结合相关附图及具体实施例，对依据本发明提出的分级分拣系统及其具体实施方法、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如下。

本发明的镜片在线分级分拣系统，可应用在近视镜、老花镜、远视镜、散光镜和光学镜片等各种镜片的在线分级分拣中。此系统可易于嵌入在现存设备中，或者广泛地运用在相关技术环节。

如图1、2所示，一种镜片在线分级分拣系统，包括具有支撑、连接和遮光作用的底座及支架12和外壳，该系统还包括主控设备、图像采集设备、传送设备、分拣设备。所述图像采集设备、传送设备、分拣设备都通过数据线和信号线与主控设备相连，由主控设备对镜片分级、接收发送信号、协调和控制各部分设备的运作。

如图1，图像采集设备由两个相同的图像采集单元组成，第一图像采集单元包括第一相机2、第一远心镜头3、第一光源4、第一位置传感器6、连接信息处理组件的数据线、信号线和支架部分；第二图像采集单元包括第二相机7、第二远心镜头8、第二光源9、第二位置传感器10、连接信息处理组件的数据线、信号线和支架部分。两个图像采集单元固定在支架上，并且高于镜片位置，以避免影响镜片的传送；两个图像采集单元的工作距离相同，镜头的视场大于镜片半径，两相机镜头的视场中心的沿第一传送带方向距离大于光源直径，垂直第一传送带方向距离等于镜片半径，光源为

的低角度环形光源，并且光强度可调；同时第一图像采集单元和第二图像采集单元之间设有遮光板，以避免两个单元之间光源的相互影响。传送设备主要包括电机、第一传送带1和挡板13。

如图2，分拣设备包括第二传送带14、推杆15、第三位置传感器16、料匣17、运动控制卡和连接工控机的信号线，根据镜片等级数将料匣17分成几个特定的区。第二传送带14垂直第一传送带1，且低于第一传送带1，在第一传送带1的末端设置一挡板13以控制镜片的落点，以保证镜片在重力的作用下从第一传送带上下落在第二传送带上。

如图3、图4所示，所述第一传送带1包括可替换载物盘101，凹槽的大小根据待检镜片的尺寸设置不同规格，用于装载不同大小的镜片。

为了适应不同尺寸镜片的检测，在第一传送带的镂空部位安装了镂空的可替换载物盘，以适应不同尺寸的镜片，并固定镜片的位置；同时为了改善分拣设备的质量，分拣设备设置了和第一传送带相垂直的第二传送带，其位置低于第一传送带，并在第一传送带末端安装一挡板，以调整镜片在第二传送带上的落点，镜片在第一传送带末端的时候，由于重力的作用，从第一传送带的凹槽中脱离，在挡板的作用下，落在第二传送带上，分拣设备的推杆就可以根据分级信号将镜片从第二传送带上推到料匣的不同分区，以实现对镜片的分拣。

所述相机镜头的视场中心的沿第一传送带方向距离大于光源直径，垂直第一传送带方向距离等于镜片半径，位置传感器提供触发信号控制相机快门对镜片连拍两张图片，连拍的时间间隔为

Figure 2013107490577100002DEST_PATH_IMAGE002

其中，d为镜片直径，v为第一传送带速度，每张图片包含镜片的四分之一区，每个相机拍摄镜片的二分之一区，再将四幅图片拼接即得到整个镜片的图片；为保证获得高对比度的图片，采用

低角度环形光源提供暗视场照明，同时光源强度可调；同时第一第二图像采集单元之间设有遮光板，避免两个单元之间光源的相互影响。

所述图像采集设备包括两个相同的图像采集单元，所述图像采集单元包括相机、远心镜头、图像采集卡、光源、位置传感器；所述相机、光源固定在底座和支架上且高于镜片位置，以避免影响镜片的传送；为保证采集的图像一致，两个图像采集单元的工作距离相同；为保证采集到完整的镜片图像，镜头的视场大于镜片半径，两相机镜头的视场中心的沿第一传送带方向距离大于光源直径，垂直第一传送带方向距离等于镜片半径，位置传感器提供触发信号控制相机快门对镜片连拍两张图片，连拍的时间间隔为

所述传送设备包括第一传送带、挡板和电机，用于将镜片传送至待检位置和分拣设备的第二传送带上；第一传送带等间距镂空，镂空位置设有可替换载物盘，用于传送不同大小的镜片。可替换载物盘中心有镂空凹槽，凹槽的大小根据待检镜片的尺寸设置不同规格，为减少对镜片成像背景的影响，同时保证镜片可以放入凹槽内且不下落，凹槽的内径d1和待检镜片的直径D的关系满足D<d1≤1.1D，底端镂空部位的直径d2和待检镜片的直径D的关系满足0.9D<d2< D，为避免对照明的影响，凹槽的深度h和待检镜片的厚度H的关系满足：0.2H≤h≤0.5H；为保证图像正常采集，传送带匀速运转，且镂空位置的间距大于两相机视场中心距离。

所述分拣设备包括第二传送带、推杆、运动控制卡和第三位置传感器，第三位置传感器用于探测镜片位置，推杆根据工控机发送的镜片分级信号，由运动控制卡控制，将镜片推送至料匣的不同指定区域，其中推杆和位置传感器的数量等于镜片的等级数。

第二传送带垂直第一传送带，且低于第一传送带，第一传送带末端设置一挡板以控制镜片的落点，使镜片在重力的作用下从第一传送带上下落在第二传送带上。

根据图5说明本发明实施例的具体操作过程：

（501）图像采集：首先根据待检批次镜片的尺寸，更换相应尺寸的可替换载物盘101，然后运行装置，打开第一光源4和第二光源9，镜片置于第一传送带1上的可替换载物盘101内，第一传送带1匀速运转。当镜片运行到第一图像采集单元的第一相机2下时，第一位置传感器6检测待检镜片5的位置，控制第一相机2连续拍摄待检镜片5的两个不同四分之一分区的图像a、图像b，并将图像a、图像b发送主控设备；当镜片运行到第二图像采集单元第二相机7下时，第二位置传感器10控制第二相机7连续拍摄镜片的另外两个不同四分之一分区的图像c、图像d，并将图像c、图像d发送给主控设备。为便于进行图像拼接，每次实际采集的图片大于镜片的四分之一区，以保证相邻的四分之一区有部分区域重合。相机每次连拍的时间间隔为

其中，d为镜片直径，v为第一传送带的速度。

（502）图像拼接：由主控设备的图像处理单元根据图像a、图像b、图像c、图像d重叠部位的特征，采用基于特征的方法将四张图片进行拼接，获得整个镜片的图像A。

（503）镜片分级：由主控设备的图像处理单元对图像A进行处理，以获得镜片疵病的位置、数量和大小等参数，根据镜片质量检测标准将镜片分级。参考附图6，镜片分级的具体步骤为：

（601）图像预处理：通过中值滤波对图像进行去噪处理以提高图像的质量；

（602）图像分割：通过阈值法或者边缘检测算法将镜片的图像背景中分割出来，将疵病的图像从镜片中分割出来；

（603）疵病识别：根据疵病的面积、位置、圆度、长宽比、和填充度判断判断疵病的种类；

（604）特征测量：根据疵病的种类，测量疵病的数量、大小和位置等特征；

（605）分级：根据镜片质量检测标准，依据疵病的种类、位置、数量和大小将镜片分为不同的等级；

（606）结果输出：输出步骤（605）的分级结果。

（504）镜片分拣：镜片运动到传送设备的第一传送带1的末端时，由于重力和挡板13的作用，落在分拣设备的第二传送带14上并随第二传送带14移动，位置传感器16获得镜片的位置信号后发送信号给主控设备，主控设备根据步骤（605）镜片分级的结果控制推杆15将镜片推到料匣17的相应位置，完成镜片的分拣工作。

（505）结果记录：主控设备的存储单元同时记录镜片疵病信息的统计结果。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例说明如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案内，当可利用上述说明的方法及技术内容作些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是为脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案内。

Claims

1.一种镜片在线分级分拣装置，包括底座和支架，主控设备、图像采集设备、传送设备和分拣设备，所述的图像采集设备、传送设备、分拣设备分别通过数据线和信号线与主控设备相连；其特征在于：

所述图像采集设备用于采集清晰反映镜片疵病的图片；

所述传送设备用于将镜片传送到检测位置和分拣位置；

所述分拣设备用于将不同等级镜片分送至料匣的不同位置。

2.根据权利要求1所述的一种镜片在线分级分拣装置，其特征在于，所述主控设备包括工控机、显示器、外部输入输出设备和连接各部设备的信号线、数据线；所述工控机包含图像处理单元、控制单元、通信单元和存储单元；所述图像处理单元用于对图像采集设备采集的图像进行处理分级；所述控制单元用于控制各部设备的运转；所述存储单元用于存储记录镜片的等级、疵病的统计信息；所述显示器用于同步显示镜片参数和疵病大小种类信息。

3.根据权利要求1所述的一种镜片在线分级分拣装置，其特征在于，所述图像采集设备包括两个相同的图像采集单元，所述图像采集单元包括相机、远心镜头、图像采集卡、光源、位置传感器；所述图像采集单元固定在底座和支架上且位于传送设备上方；所述两个图像采集单元的工作距离相同，所述镜头的视场大于镜片半径；所述图像采集单元对应的传送带位置设置有传感器；所述光源为

Figure 2013107490577100001DEST_PATH_IMAGE002

4.根据权利要求1所述的一种镜片在线分级分拣装置，其特征在于，所述传送设备包括第一传送带、挡板和电机，所述第一传送带等间距镂空，镂空位置设有可替换载物盘，所述可替换载物盘中心有镂空凹槽；所述镂空位置的间距大于两相机视场中心距离。

5.根据权利要求4所述的一种镜片在线分级分拣装置，其特征在于，所述凹槽上端内径d1和待检镜片的直径D的关系满足D<d1≤1.1D，所述凹槽下端直径d2和待检镜片的直径D的关系满足0.9D<d2< D，所述凹槽的深度h和待检镜片的厚度H的关系满足：0.2H≤h≤0.5H。

6.根据权利要求5所述的一种镜片在线分级分拣装置，其特征在于，所述分拣设备包括第二传送带、推杆、运动控制卡和第三位置传感器，所述第二传送带垂直于第一传送带，且低于第一传送带，所述第一传送带末端设置挡板；所述第三位置传感器用于探测镜片位置并发送信号到所述工控机，所述推杆设置于料匣相对的位置，所述运动控制卡接收所述工控机信号并控制推杆运动。