CN104307768B - 对批量产品进行检测的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对批量产品进行检测的方法及设备。在该方法中，将承载有多个产品的载具送入检测设备的图像摄取工段中，检测设备在图像摄取工段中设置分别负责不同光学检测工作的多个图像摄取器。多个图像摄取器同步地移动及针对各组产品同步地分别摄取产品的图像。然后，由检测设备根据所摄取的图像而自动判断出不合格品并由拾取器自动地拾取不合格品投放到不合格品容器。本发明对批量生产的产品能高效地进行自动化检测。

Description

对批量产品进行检测的方法及设备

技术领域

本发明涉及针对产品进行自动化图像检测的技术，尤其涉及对批量产品进行检测的方法及设备。

背景技术

在工业生产中，需要对生产出来的产品进行检测以剔除不合格品，实现质量控制。例如，针对汽车或硬盘等精密五金冲压零件，需要检测零件的表面外观，排除表面划伤、压伤、电镀不良等情况，还需要检测零件的尺寸以保证符合预定的精度要求。在大批量生产中，检测的工作量大，目前已经采用自动化图像检测的技术，通过照相机对产品进行自动地照相，并通过计算机系统根据照相机摄取的图像进行自动判断和控制，排除不合格产品，从而可以提高检测速度和准确性。但是，传统的技术通常通过移动照相机来进行逐个检测，速度太慢，而且由于零件的正反两面都需要检测，在检测完产品的正面后需要翻转产品才能检测反面，因此检测的效率太低。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提高对批量生产的产品的自动化检测效率。

为解决上述技术问题，本发明的一方面提供对批量产品进行检测的方法，所述方法包括以下步骤：

装载产品步骤：提供具有多个型腔的载具，将多个产品装入到所述载具的型腔并且定位在所述载具的型腔中；

图像摄取步骤：将承载有所述多个产品的所述载具送入检测设备的图像摄取工段中，所述检测设备在所述图像摄取工段中设置分别负责不同光学检测工作的多个图像摄取器，所述图像摄取步骤包括：

图像摄取步骤1：将所述多个图像摄取器定位于针对一组产品的不同检测工位，所述多个图像摄取器针对所述一组产品同步地分别摄取产品的图像；

图像摄取步骤2：保持所述载具不动，将所述多个图像摄取器同步地相对于所述载具移动而定位于针对另一组产品的不同检测工位，再用所述多个图像摄取器针对所述另一组产品同步地分别摄取产品的图像；及

图像摄取步骤3：重复依次进行图像摄取步骤2的操作直到摄取完图像摄取工段内的所述载具上全部产品的图像；及

排除不合格品步骤：由检测设备根据图像摄取步骤所摄取的图像而自动判断出不合格品，由拾取器自动地从所述载具拾取出所述不合格品。

可选地，所述图像摄取步骤包括用所述多个图像摄取器中的至少一个图像摄取器摄取一个产品的上面图像及用所述多个图像摄取器中的至少另一个图像摄取器摄取一个产品的下面图像。

本发明的另一方面提供用于前述方法的检测设备，其包括：

载具，其设置多个用于定位地收容产品的开放型腔；

图像摄取工段，其中设置能移动的摄取器承载架，所述摄取器承载架上安装分别负责不同光学检测工作的多个图像摄取器；

不合格品容器；及

拾取器，其构造为能从所述载具中拾取产品到所述不合格品容器。

根据本发明的具体实施方式，通过将多个图像摄取器针对一组产品同步地分别摄取产品的图像，可以在同一时间段内完成多个产品的图像摄取，图像摄取的效率成倍地增加。而且在保持载具不动的情况下，将多个图像摄取器同步地相对于载具移动而定位于针对另一组产品的不同检测工位，这样的同步地移动图像摄取器的方式相对于逐个地移动图像摄取器的方式来说其移动效率成倍地增加。

另外，尤其对于需要双面检测的薄形的产品，本发明能提供非常高效的检测。由于提供下方透明的载具，从而在不需要翻转产品的情况就能够实现产品的两面的检测，检测设备既能摄取产品上面的图像，也能摄取产品下面的图像。

在根据本发明的利用产品的原包装进行高效检测的方法中，能将多个产品批量地从料盘转移到载具并且定位在载具上，通过传送载具就可以高效地传送待检测产品到检测设备中。在完成检测后也能以相反的操作将多个产品批量地从载具转移到料盘，方便地实现产品的包装。

以下通过参考附图详细说明本发明的其他方面和特征。但是应当知道，附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。范围的限定应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本发明，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1显示根据本发明一种具体实施方式的检测设备的示意图；

图2显示根据本发明一种具体实施方式的载具放置到一个料盘前的示意图；

图3显示图2所示的载具放置到料盘上时的示意图；

图4显示图3所示的放置到料盘上的载具与料盘一起翻转后的示意图；

图5显示图4所示的载具上的料盘被移除后的示意图；及

图6显示根据本发明的一种具体实施方式的运载载具的流道的示意图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

本领域的普通技术人员知道，在一个包装中通常能装多个产品。例如，请参阅图2所示，产品的包装包括料盘6，料盘6装有多个产品8，并且该多个产品8定位于料盘6。具体地，在一个料盘6中排列装有8行4列总共32个产品8。

与传统的方法不同，本申请的发明人创新地发明了进行高效检测的方法。

首先请参阅图1所示用于该方法的检测设备100。该检测设备100包括载具1、图像摄取工段2、不合格品容器7及拾取器5等。载具1设置多个用于定位地收容产品8的开放型腔10(如图2所示)。图像摄取工段2中设置能移动的摄取器承载架20，摄取器承载架20上安装分别负责不同光学检测工作的多个图像摄取器21、22、23、24。拾取器5构造为能从载具1中拾取产品8到不合格品容器7。拾取器5可以是各种可能的实现方式，例如，真空吸盘、机械夹具、电磁吸铁等。在根据本发明的一种具体实施方式中，拾取器5的实现方式为真空吸盘。真空吸盘能保持产品的清洁，而且不容易在拾取产品时损伤产品，也不会磁化产品。

可选地，载具1在产品8的下方的部位透明。例如，型腔10的下方设置透明的玻璃。不但从上方可以看到产品，从下方透过玻璃也能看到产品。多个图像摄取器21、22、23、24包括负责摄取产品8上面图像的图像摄取器21、23和负责摄取产品8下面图像的图像摄取器22、24。可选地，摄取器承载架20包括上摄取器承载架201及下摄取器承载架202，负责摄取产品8上面图像的图像摄取器21、23安装于上摄取器承载架201，负责摄取产品8下面图像的图像摄取器22、24安装于下摄取器承载架202，上摄取器承载架201位于载具1的上方(例如，图1所示z轴正方向)，下摄取器承载架202位于载具1的下方(例如，图1所示z轴负方向)，上摄取器承载架201及下摄取器承载架202能被驱动同步地移动。

可选地，检测设备100还可包括如图6所示的流道4，流道4能承载载具1移动经过图像摄取工段2。载具1上的多个型腔10呈多个沿流动方向(例如，图1所示的y方向)排列的列及多个沿垂直于流动方向(例如，图1所示的x方向)排列的行。可选地，流道4上能承载多个载具1，载具1在流道4上首尾相接地移动经过图像摄取工段2，载具1构造成相接的两个载具1之间的沿流动方向的间距是载具1的型腔10的行间距的整数倍。因此，各行型腔10之间的距离都是型腔10的行间距的整数倍。这种设置有利于图像摄取器的布置。

在一种具体实施方式中，根据本发明的方法包括装载产品步骤、图像摄取步骤及排除不合格品步骤。

如图2所示，在装载产品步骤中，提供设置有多个上方开放的型腔10的载具1，每个型腔10用于定位地收容一个产品8。具体地，如图2所示，在一个载具1中排列有8行4列总共32个型腔10，型腔10的个数正好等于一个料盘6的32个产品8的数量，而且32个型腔10的位置分别恰好对应于32个产品8的位置。如图3所示，将载具1放置于料盘6上方。由于载具1设置有定位装置，载具1能容易地与料盘6配合，从而实现32个型腔10分别恰好位于32个产品的上方位置。此时，如图4所示，在保持载具1与料盘6的相对位置的情况下进行翻转使载具1位于料盘6的下方，32个型腔10将分别恰好位于32个产品的下方位置。因此，32个产品8将在重力作用下落入32个型腔10之中。于是，将多个产品8批量地从料盘6转移到载具1。并且，32个型腔10是配合产品8的形状而设置，因而能够将32个产品8分别定位于相应的型腔10中，如图5所示。

在图像摄取步骤中，将承载有多个产品8的载具1送入检测设备100的图像摄取工段2，检测设备100在图像摄取工段2中设置分别负责不同光学检测工作的多个图像摄取器。例如，如图1所示，多个图像摄取器21、22、23、24包括第一图像摄取器21、第二图像摄取器22、第三图像摄取器23及第四图像摄取器24。第一图像摄取器21及第三图像摄取器23位于载具1的上方，而第二图像摄取器22及第四图像摄取器24则位于载具1的下方。图像摄取步骤包括图像摄取步骤1、图像摄取步骤2及图像摄取步骤3。

在图像摄取步骤1中，将多个图像摄取器定位于针对一组产品的不同检测工位。例如，如图1所示，将四个图像摄取器21、22、23、24定位于第1列的第1、2、3及4行产品8的检测工位。具体地，第一图像摄取器21位于针对第1列第1行产品的上方，第二图像摄取器22位于针对第1列第2行产品的下方，第三图像摄取器23位于针对第1列第3行产品的上方，而第四图像摄取器24位于针对第1列第4行产品的下方。多个图像摄取器21、22、23、24针对第1列的这一组产品分别摄取产品8的图像，也就是说，第一图像摄取器21摄取第1列第1行产品的上面图像，第二图像摄取器22摄取第1列第2行产品的下面图像，第三图像摄取器23摄取第1列第3行产品的上面图像，而第四图像摄取器24摄取第1列第4行产品的下面图像，这4个图像可以在同一时刻摄取。

图像摄取步骤2中，保持载具1不动，将多个图像摄取器同步地相对于载具1移动而定位于针对另一组产品的不同检测工位。例如，将四个图像摄取器21、22、23、24定位于针对第2列产品的不同检测工位。具体地，第一图像摄取器21位于针对第2列第1行产品的上方，第二图像摄取器22位于针对第2列第2行产品的下方，第三图像摄取器23位于针对第2列第3行产品的上方，而第四图像摄取器24位于针对第2列第4行产品的下方。用多个图像摄取器再针对该另一组产品同步地分别摄取产品8的图像。例如，第一图像摄取器21摄取第2列第1行产品的上面图像，第二图像摄取器22摄取第2列第2行产品的下面图像，第三图像摄取器23摄取第2列第3行产品的上面图像，而第四图像摄取器24摄取第2列第4行产品的下面图像；

在图像摄取步骤3中，重复依次进行图像摄取步骤2的操作直到摄取完图像摄取工段2内的载具1上全部产品8的图像。

考虑到摄取图像过程中需要进行补光照射的情况，由于图像摄取步骤包括用多个图像摄取器中的至少一个图像摄取器(例如，第一图像摄取器21及第三图像摄取器23)摄取一个产品(例如，第1列第1行产品及第1列第3行产品)的上面图像及用多个图像摄取器21、22、23、24中的至少另一个图像摄取器(例如，第二图像摄取器22及第四图像摄取器24)摄取一个产品(例如，第1列第2行产品及第1列第4行产品)的下面图像，因此上面的光线可能形成下面图像摄取器的过强背景光线(即逆光)；反之，下面的光线可能形成上面图像摄取器的过强背景光线(即逆光)。本领域的普通技术人员知道，逆光可能造成前景图像成像不清楚。可选地，根据本发明的方法是同步地分别针对不同的产品摄取上面图像和下面图像。由于摄取上面图像和下面图像的图像摄取器是针对不同的产品，因此避免了摄取图像过程中进行补光照射时的逆光干扰。

在摄取图像后可进行排除不合格品步骤。在排除不合格品步骤中，由检测设备100根据图像摄取步骤所摄取的图像而自动判断出不合格的产品，由拾取器5自动地从载具1拾取出所述不合格的产品。可选地，可将不合格的产品投放到不合格品容器7。

根据本发明的一种可选的具体实施方式，还提供了同步排除多个不合格品的方案。例如，排除不合格品步骤还包括将承载有多个产品8的载具1转移到拾取工段，检测设备100在拾取工段中设置多个拾取器5，多个拾取器5能同步地拾取多个不合格品。在图1所示的可选具体实施方式中，检测设备100设置多个不合格品容器7，每个不合格品容器7收集特定不合格类型的不合格品。例如，第一个不合格品容器7收集具有上表面缺陷的不合格品，第二个不合格品容器7收集具有下表面缺陷的不合格品，第三个不合格品容器7收集具有上面尺寸缺陷的不合格品……。在排除不合格品步骤中，先由检测设备100根据图像摄取步骤所摄取的图像而自动判断出的不合格品的不合格类型，然后由拾取器5自动地根据判断出的不合格品的不合格类型拾取不合格品并分类投放到对应的不合格类型的不合格品容器7中。可选地，检测设备100设置两个以上能移动的拾取器承载架51、52，每个拾取器承载架51、52上安装多个拾取器5。多个拾取器5在能沿拾取器承载架51、52朝横向(如图1所示x轴方向)移动，并且拾取器承载架51、52能朝纵向(如图1所示y轴方向)移动，另外，拾取器5还能沿竖直方向(如图1所示z轴方向)进行伸缩，因此多个拾取器5能移动到任何需要的位置。在检测到多个不合格产品的情况下，多个拾取器5能同时动作，高效率地拾取不合格的产品8。

在完成排除不合格品步骤后，可将一个空的料盘6放置于载具1上方，在保持载具1与料盘6的相对位置的情况下进行翻转使料盘6位于载具1的下方，从而将经过检测的多个产品8批量地从载具1转移到料盘6。可选地，在将产品8批量地从载具1转移到料盘6之前，如果载具1被移除了部分不合格的产品8，可以先补充合格产品到被移除的部位，然后在对填满产品8的载具1进行前述的批量地转移产品8到料盘6的操作。根据实际需要，补充合格产品可以自动进行，也可以手工实现。当然，也可以在将产品8批量地从载具1转移到料盘6之后，人工用合格产品填充料盘6中因移除了不合格品而空闲的位置。

可选地，检测设备100能调整多个图像摄取器21、22、23、24之间的横向间距以适应载具上的产品的布局，在调整横向间距时优先移动距离多个图像摄取器21、22、23、24的中间位置较远的图像摄取器。因为图像摄取器是沿竖直方向(例如，图1所示z轴方向)摄取图像，因此本申请中的横向间距是指垂直于竖直方向的方向(例如，图1所示y轴方向)上的间距。例如，在图1所示的具体实施方式中的四个图像摄取器21、22、23、24是等横向间距地分布于一条直线上，因此第二图像摄取器22及第三图像摄取器23距离中间位置最近，而第一图像摄取器21及第四图像摄取器24距离中间位置较远。如果优先移动第一图像摄取器21及第四图像摄取器24来进行间距调整，例如，检测设备100中的第三图像摄取器23相对于摄取器承载架20保持不动，只移动其他三个图像摄取器21、22、24来进行间距调整，则这种方法的调整可以通过最短的移动路程来完成调整工作，有利于提高工作效率。

在针对同种类型的产品进行检测时，产品之间的间距通常是固定的，因此在将多个图像摄取器21、22、23、24同步地相对于载具1移动时，可保持多个图像摄取器21、22、23、24的相对位置不变。例如，从第1列的第1到4行产品移动到第2列的第1到4行产品，只需要移动摄取器承载架201、202而保持图像摄取器21、22、23、24相对于摄取器承载架201、202不动，当图像摄取器21位于对准第2列的第1行产品时，其他3个图像摄取器22、23、24也分别位于对准第2列的第2到4行产品的位置。只需要执行移动摄取器承载架201、202的动作即可完成各列产品的图像摄取。多个图像摄取器21、22、23、24同时摄取图像，相对于单个图像摄取器的逐个扫描，效率成倍数地提高。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (14)

1.对批量产品进行检测的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

装载产品步骤：提供具有多个型腔的载具，将多个产品装入到所述载具的型腔并且定位在所述载具的型腔中，载具的在产品的下方的部位透明；

图像摄取步骤：将承载有所述多个产品的所述载具送入检测设备的图像摄取工段中，所述检测设备在所述图像摄取工段中设置分别负责不同光学检测工作的多个图像摄取器，所述图像摄取步骤包括：

图像摄取步骤1：将所述多个图像摄取器定位于针对一组产品的不同检测工位，所述多个图像摄取器针对所述一组产品同步地分别摄取产品的图像；

图像摄取步骤2：保持所述载具不动，将所述多个图像摄取器同步地相对于所述载具移动而定位于针对另一组产品的不同检测工位，再用所述多个图像摄取器针对所述另一组产品同步地分别摄取产品的图像；及

图像摄取步骤3：重复依次进行图像摄取步骤2的操作直到摄取完图像摄取工段内的所述载具上全部产品的图像；及

排除不合格品步骤：由检测设备根据图像摄取步骤所摄取的图像而自动判断出不合格品，由拾取器自动地从所述载具拾取出所述不合格品；

其中，所述图像摄取步骤包括用所述多个图像摄取器中的至少一个图像摄取器摄取一个产品的上面图像及用所述多个图像摄取器中的至少另一个图像摄取器摄取一个产品的下面图像。

2.根据权利要求1的所述方法，其中，所述图像摄取步骤同步地分别从不同的产品摄取所述上面图像和所述下面图像。

3.根据权利要求1的所述方法，其中，所述排除不合格品步骤还包括将承载有所述多个产品的所述载具转移到拾取工段，所述检测设备在所述拾取工段中设置多个拾取器，所述多个拾取器能同步地拾取多个不合格品。

4.根据权利要求1的所述方法，其中，所述检测设备设置多个不同不合格类型的不合格品容器，所述排除不合格品步骤包括由拾取器自动地根据由检测设备根据图像摄取步骤所摄取的图像而自动判断出的不合格品的不合格类型来拾取不合格品并分类投放到对应不合格类型的不合格品容器。

5.根据权利要求1的所述方法，其中，所述装载产品步骤包括将载具放置于装有多个产品的料盘上方，在保持所述载具与所述料盘的相对位置的情况下进行翻转使所述载具位于所述料盘的下方，从而将所述多个产品批量地从所述料盘转移到所述载具并且定位在所述载具上；在完成排除不合格品步骤后，将一个空的料盘放置于所述载具上方，在保持所述载具与所述料盘的相对位置的情况下进行翻转使所述料盘位于所述载具的下方，从而将经过检测的多个产品批量地从所述载具转移到所述料盘。

6.根据权利要求1的所述方法，其中，所述检测设备能调整多个图像摄取器之间的横向间距以适应所述载具上的产品的布局，在调整横向间距时优先移动距离所述多个图像摄取器的中间位置较远的图像摄取器。

7.根据权利要求1的所述方法，其中，在将所述多个图像摄取器同步地相对于所述载具移动时，保持所述多个图像摄取器的相对位置不变。

8.用于实施权利要求1到7中任一项的所述方法的检测设备(100)，其包括：

载具(1)，其设置多个用于定位地收容产品(8)的开放型腔(10)；

图像摄取工段(2)，其中设置能移动的摄取器承载架(20)，所述摄取器承载架(20)上安装分别负责不同光学检测工作的多个图像摄取器(21、22、23、24)；

不合格品容器(7)；及

拾取器(5)，其构造为能从所述载具(1)中拾取产品(8)到所述不合格品容器(7)。

9.根据权利要求8的所述检测设备(100)，其中，所述多个图像摄取器(21、22、23、24)之间的横向间距能够改变，其中距离所述多个图像摄取器(21、22、23、24)的中间位置最近的一个图像摄取器(23)相对于所述摄取器承载架(20)保持不动。

10.根据权利要求8的所述检测设备(100)，其还设置两个以上能移动的拾取器承载架(51、52)，每个拾取器承载架(51、52)上安装多个拾取器(5)。

11.根据权利要求8的所述检测设备(100)，其中，所述载具(1)的在所述产品(8)下方的部位透明，所述多个图像摄取器(21、22、23、24)包括负责摄取所述产品(8)上面图像的图像摄取器(21、23)和负责摄取所述产品(8)下面图像的图像摄取器(22、24)。

12.根据权利要求11的所述检测设备(100)，其中，所述摄取器承载架(20)包括上摄取器承载架(201)及下摄取器承载架(202)，所述负责摄取所述产品(8)上面图像的图像摄取器(21、22、23、24)安装于所述上摄取器承载架(201)，所述负责摄取所述产品(8)下面图像的图像摄取器(21、22、23、24)安装于所述下摄取器承载架(202)，所述上摄取器承载架(201)位于载具(1)的上方，所述下摄取器承载架(202)位于载具(1)的下方，所述上摄取器承载架(201)及所述下摄取器承载架(202)能被驱动同步地移动。

13.根据权利要求8的所述检测设备(100)，其还包括流道(4)，所述流道(4)能承载多个所述载具(1)移动经过所述图像摄取工段(2)，所述载具(1)上的多个型腔(10)呈多个沿流动方向排列的列及多个沿垂直于所述流动方向排列的行。

14.根据权利要求13的所述检测设备(100)，其中，所述流道(4)上能承载多个所述载具(1)，所述载具(1)在所述流道(4)上首尾相接地移动经过所述图像摄取工段(2)，所述载具(1)构造成相接的两个所述载具(1)之间的沿所述流动方向的间距是所述载具(1)的型腔(10)的行间距的整数倍。