CN104007122A - 基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置及法。装置包括线扫描相机、转盘电机、自旋电机、转盘电机编码器和自旋电机编码器、PC主机以及PLC控制器，当拍摄工位的自旋装置完成一周旋转时，线扫描相机完成一帧图像采集并发送至PC主机。方法，包括以下步骤：S1：启动线扫描相机，设置参数；S2：启动转盘电机；S3：根据转盘电机编码器发送的脉冲信号判断被检测物是否到达检测工位，若结果为否，则继续转动，若结果为是，则发出自旋信号，控制被检测物自转，同时发出采集图像信号；S4：采集的图像发送给PC主机。该基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置及法具有成本低廉、生产效率高的优点。

Description

基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置及方法

技术领域

本发明涉及机器视觉技术，尤其涉及一种基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置及方法。

背景技术

近年来，随着机器视觉技术的发展，使用机器检测代替人工检测技术越来越成熟，不但解放了劳动力，提高了生产效率，检测准确性也得到很大的提升。在工业生产领域，产品的外观直接影响产品质量，对产品外观检测成为产品生产线上一个不可避免的重要环节。在进行产品外观检测时，目前相关设备上多使用面阵相机，在检测圆形外侧表面物时，通常是通过多组不同角度拍摄，而后将拍摄的图像合并进行图像处理，这种检测方式在对圆柱状物体（如瓶盖等）检测时，一般要拍摄多组图像以得到全景图，一种方法是固定面阵相机、转动被检测物，以从不同角度拍摄得到完整图像，但面阵相机对运动物体拍摄难免有抖动，拍摄图像质量得不到保证，给后续的图像处理造成严重影响，进而影响最后的结果判断；另一种方式是固定多台面阵相机从不同方位进行拍摄得到完整图像，这样就增加了设备复杂度，同时设备成本较高。而且，以上两种方法要对不同相机拍摄的多个图像或是同一相机拍摄的多个图像进行合并处理，给后续的图像处理带来不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、占用空间小、成本低廉、生产效率高的基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置，包括线扫描相机、用于驱动转盘的转盘电机和若干用于驱动对应自旋装置的自旋电机，还包括装设于转盘电机上的转盘电机编码器、装设于自旋电机上的自旋电机编码器、连接于线扫描相机数据输出端的PC主机以及根据转盘电机编码器发出的转盘旋转角度信号向到达拍摄工位的自旋电机编码器发出自旋信号、同时向线扫描相机发出采集一帧图像的信号的PLC控制器，当拍摄工位的自旋装置完成一周旋转时，线扫描相机完成一帧图像采集并发送至PC主机。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述线扫描相机配设有线光源。

一种基于上述圆柱状物体侧表面检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1：启动线扫描相机，设置线扫描相机运行参数； 

S2：启动转盘电机，转盘电机编码器将根据转盘电机转动获取的脉冲信号发送给PLC控制器； 

S3：PLC控制器根据转盘电机编码器发送的脉冲信号判断被检测物是否到达检测工位，若判断结果为否，则转盘电机继续转动，转盘电机编码器继续向PLC控制器发送脉冲信号，若判断结果为是，则PLC控制器向到达拍摄工位的自旋电机编码器发出自旋信号，控制自旋电机驱动自旋装置带动被检测物自转，同时向线扫描相机发出采集一帧图像的信号； 

S4：线扫描相机将采集的图像发送给PC主机，由PC主机对图像进行分析处理。

作为上述技术方案的进一步改进：

在进行步骤S1时，根据预定拍摄工位调节曝光时长、光圈和焦距，确保清晰成像。

在进行步骤S1时，确定扫描精度λ，计算行频f和每帧扫描行数H，f=v/λ，H=v*t/λ，其中v为圆柱状物体表面线速度，t为自旋周期，根据计算结果设置线扫描相机运行参数。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置，只需布置一台线扫描相机即可实现对圆柱状物体侧表面的全面检测，可减少设备占用空间，降低设备成本；通过对内部信号和外部信号的控制，线扫描相机将圆柱状物体侧表面扫描展开成一幅完整的矩形图像，图像质量提高，图像数量减少，可加快图像的传输速度与后续的图像处理速度；并且只有当被检测物到达检测工位时才触发线扫描相机拍照，可避免帧浪费，提高线扫描相机的使用效率；方便布线，降低了设备的复杂度。

本发明的检测方法，控制流程简单，便于控制系统布线，并且实现了一台线扫描相机对圆柱状物体侧表面的全面检测，可减少设备占用空间，降低设备成本；每个圆柱状物体侧表面扫描展开成一幅完整的矩形图像，图像质量提高，图像数量减少，可加快图像的传输速度与后续的图像处理速度，检测效率高；只有当被检测物到达检测工位时才触发线扫描相机拍照，可避免帧浪费，提高线扫描相机的使用效率。

附图说明

图1是本发明基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置的布置示意图。

图2是本发明基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置的结构示意图。

图3是本发明基于圆柱状物体侧表面检测装置的检测方法的流程图。

图4是本发明方法实施例对瓶盖进行检测实验得到的矩形照片。

图中各标号表示：

1、转盘电机；11、转盘电机编码器；2、自旋电机；21、自旋电机编码器；3、线扫描相机；31、线光源；4、PLC控制器；5、PC主机。

具体实施方式

图1至图2示出了本发明的一种基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置实施例，该圆柱状物体侧表面检测装置包括线扫描相机3、用于驱动转盘的转盘电机1和若干用于驱动对应自旋装置的自旋电机2，还包括装设于转盘电机1上的转盘电机编码器11、装设于自旋电机2上的自旋电机编码器21、连接于线扫描相机3数据输出端的PC主机5以及根据转盘电机编码器11发出的转盘旋转角度信号向到达拍摄工位的自旋电机编码器21发出自旋信号、同时向线扫描相机3发出采集一帧图像的信号的PLC控制器4，当拍摄工位的自旋装置完成一周旋转时，线扫描相机3完成一帧图像采集并发送至PC主机5。本发明的基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置，只需布置一台线扫描相机3即可实现对圆柱状物体侧表面的全面检测，可减少设备占用空间，降低设备成本；通过对内部信号和外部信号的控制，线扫描相机3将圆柱状物体侧表面扫描展开成一幅完整的矩形图像，图像质量提高，图像数量减少，可加快图像的传输速度与后续的图像处理速度；并且只有当被检测物到达检测工位时才触发线扫描相机3拍照，可避免帧浪费，提高线扫描相机3的使用效率；方便布线，降低了设备的复杂度。本实施例中，线扫描相机3配设有线光源31，可提高成像质量。

本发明的一种圆柱状物体侧表面检测装置的检测方法实施例，图3为其流程图，该检测方法包括以下步骤：

S1：启动线扫描相机3，设置线扫描相机3运行参数； 

S2：启动转盘电机1，转盘电机编码器11将根据转盘电机1转动获取的脉冲信号发送给PLC控制器4； 

S3：PLC控制器4根据转盘电机编码器11发送的脉冲信号判断被检测物是否到达检测工位，若判断结果为否，则转盘电机1继续转动，转盘电机编码器11继续向PLC控制器4发送脉冲信号，若判断结果为是，则PLC控制器4向到达拍摄工位的自旋电机编码器21发出自旋信号，控制自旋电机2驱动自旋装置带动被检测物自转，同时向线扫描相机3发出采集一帧图像的信号； 

S4：线扫描相机3将采集的图像发送给PC主机5，由PC主机5对图像进行分析处理。

本发明的检测方法，控制流程简单，便于控制系统布线，并且实现了一台线扫描相机3对圆柱状物体侧表面的全面检测，可减少设备占用空间，降低设备成本；每个圆柱状物体侧表面扫描展开成一幅完整的矩形图像，图像质量提高，图像数量减少，可加快图像的传输速度与后续的图像处理速度，检测效率高；只有当被检测物到达检测工位时才触发线扫描相机3拍照，可避免帧浪费，提高线扫描相机3的使用效率。

本实施例中，在进行步骤S1时，根据预定拍摄工位调节曝光时长、光圈和焦距，确保清晰成像。

本实施例中，在进行步骤S1时，确定扫描精度λ，计算行频f和每帧扫描行数H，f=v/λ，H=v*t/λ，其中v为圆柱状物体表面线速度，t为自旋周期，根据计算结果设置线扫描相机3运行参数。

本实施例使用GigE线扫描相机（分辨率：512像素，最高行频80k/s，像素尺寸14um*14um）对瓶盖进行检测实验，每帧扫描行数H的单位为h，瓶盖直径为d，单位为mm，圆柱状物体表面线速度v的单位为mm/s，行频f的单位为h/s，扫描精度λ的单位为mm/h。

取λ=0.06mm/h，d=30mm，v=2400r/min=40r/s，则瓶盖周长为s=π*d=94.2mm，v=40r/s =40*94.2mm/s= 3768mm/s，t=1/40=0.025 s，f=v/λ=3768/0.06=62800 h/s，H=v*t/λ=1570h。根据计算结果设置线扫描相机3运行参数，最终在扫描完一个瓶盖后得到如图4所示的完整、清晰的矩形照片，该照片可清楚的反映瓶盖圆周表面的情况，便于准确作出是否合格的判断。图4清楚的反映出了该瓶盖所存在的缺陷。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。 

Claims (5)

1.一种基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置，包括线扫描相机（3）、用于驱动转盘的转盘电机（1）和若干用于驱动对应自旋装置的自旋电机（2），其特征在于：还包括装设于转盘电机（1）上的转盘电机编码器（11）、装设于自旋电机（2）上的自旋电机编码器（21）、连接于线扫描相机（3）数据输出端的PC主机（5）以及根据转盘电机编码器（11）发出的转盘旋转角度信号向到达拍摄工位的自旋电机编码器（21）发出自旋信号、同时向线扫描相机（3）发出采集一帧图像的信号的PLC控制器（4），当拍摄工位的自旋装置完成一周旋转时，线扫描相机（3）完成一帧图像采集并发送至PC主机（5）。

2.根据权利要求1所述的基于转盘式流水线的圆柱状物体侧表面检测装置，其特征在于：所述线扫描相机（3）配设有线光源（31）。

3.一种基于如权利要求1或2所述圆柱状物体侧表面检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：启动线扫描相机（3），设置线扫描相机（3）运行参数； 

S2：启动转盘电机（1），转盘电机编码器（11）将根据转盘电机（1）转动获取的脉冲信号发送给PLC控制器（4）； 

S3：PLC控制器（4）根据转盘电机编码器（11）发送的脉冲信号判断被检测物是否到达检测工位，若判断结果为否，则转盘电机（1）继续转动，转盘电机编码器（11）继续向PLC控制器（4）发送脉冲信号，若判断结果为是，则PLC控制器（4）向到达拍摄工位的自旋电机编码器（21）发出自旋信号，控制自旋电机（2）驱动自旋装置带动被检测物自转，同时向线扫描相机（3）发出采集一帧图像的信号； 

S4：线扫描相机（3）将采集的图像发送给PC主机（5），由PC主机（5）对图像进行分析处理。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：在进行步骤S1时，根据预定拍摄工位调节曝光时长、光圈和焦距，确保清晰成像。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：在进行步骤S1时，确定扫描精度λ，计算行频f和每帧扫描行数H，f=v/λ，H=v*t/λ，其中v为圆柱状物体表面线速度，t为自旋周期，根据计算结果设置线扫描相机（3）运行参数。