CN104677912A - 产品外观检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产品外观检测系统及检测方法。所述产品外观检测系统包括工作台、支撑架、位于支撑架形成的空间的下方并固定于工作台的台面上的定位装置、通过第一模组固定于支撑架上的背面检测装置及两个侧面检测装置。两个侧面检测装置分别通过第二模组和第三模组固定于支撑架上，以及分别位于待检测装置中任一组相对的两个侧面的外侧；两个侧面检测装置的检测镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离。在接收到主控器的控制信号后，背面检测装置在第一模组上沿设定路线运动，两个侧面检测装置分别在第二模组和第三模组上沿设定路线运动。本发明通过最优扫描路径对产品进行检测，能够大幅提高检测速度并节约硬件成本。

Description

产品外观检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及电光学器件检测领域，具体涉及一种产品外观检测系统及检测方法。

背景技术

在注塑产品制造过程中，产品表面会出现污点、划痕、颗粒等缺陷。手机、数码相机等电子产品对外观的要求极高，如表面存在缺陷是不允许的。目前国内电子产品外观表面检测工作主要靠人工肉眼检测。由于缺陷的特征差别细微，加上所用材料和车间照明条件限制，某些缺陷很难从背景中被分辨出来，工人需要反复调整观察角度才能发现，人眼长时间联系作业会视觉疲劳，很容易造成误检和漏检。

机器视觉检测技术具有非接触、速度快、准确率高和智能化等特点，已在工业中得到广泛应用。随着现代图像处理技术和机器视觉设备的发展，机器视觉检测及时更广泛的应用于解决更复杂的问题。与传统的检测方法相比，可以更方便地对微小缺陷进行采集与分析，可以更准确、快速地完成检测。

手机的正面为液晶屏幕，需使用其他检测设备单独检测。因此手机外观检测通常指的是对手机背面及左、右、前、后四个侧面的表面进行质量检测。本发明的发明人发现，现有基于机器视觉的手机外观检测系统，若对手机背面及左、右、前、后四个侧面同时进行检测，则需要在对应位置设置五台相机，存在机械结构复杂、硬件成本高的缺点；若设置一台相机对五个检测面逐次检测，则检测周期较长。因此，对于手机外观检测装置，节约硬件成本、提高检测速度成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种产品外观检测系统及使用该装置的检测方法，针对具有一个背面及左、右、前、后四个侧面的产品，该装置能够提高检测速度、节约硬件成本。

根据本发明的一个方面，本发明的实施例提供了一种产品外观检测系统，包括：

工作台；

支撑架，固定于所述工作台的台面上；

定位装置，位于支撑架形成的空间的下方并固定于所述工作台的台面上，用于固定 待检测产品；

背面检测装置，通过第一模组固定于所述支撑架上，所述背面检测装置的检测镜头正对待检测产品的背面；

两个侧面检测装置，分别通过第二模组和第三模组固定于所述支撑架上，以及分别位于所述待检测装置中任一组相对的两个侧面的外侧；两个侧面检测装置的检测镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离；

主控器，与所述背面检测装置和两个侧面检测装置电连接；在接收到所述主控器的控制信号后，所述背面检测装置在第一模组上沿设定路线运动，两个侧面检测装置分别在第二模组和第三模组上沿设定路线运动。

优选地，两个侧面检测装置的检测镜头的光轴与待检测产品的中心在同一水平线上。

其中，所述背面检测装置包括第一相机、第一光源及支撑第一相机、第一光源的第一支架，第一相机的镜头正对所述待检测产品的背面，且与所述待检测产品的背面距离设定高度；第一光源的光束与第一相机镜头的光轴平行且均与待检测产品的背面垂直；

优选地，侧面检测装置包括第二相机、第二光源和支撑第二相机、第二光源的第二支架；两个第二相机的镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离。

作为另一优选方案，侧面检测装置的第二支架包括竖直部和曲线部；

第二相机和第二光源固定于所述竖直部上，两个第二相机的镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离；

所述曲线部上安装有第三相机、第三光源和旋转电机；所述旋转电机用于使第三相机的光轴和第三光源与待检测产品侧面与背面之间的衔接曲面始终垂直。

优选地，定位装置包括底座和垂直固定于所述底座上的立板；以及，

卡具，设置于所述立板的顶部，包括多个分卡和多个卡具连接板，多个分卡通过所述卡具连接板的连接与拆解实现所述卡具对所述待检测产品的卡紧与松开。

进一步地，所述定位装置还包括：

卡具自动控制装置，包括电机、联轴器和卡具固定块，所述卡具固定块的一端与所述卡具连接板连接，另一端通过所述联轴器与所述电机连接；通过所述联轴器的联动作 用，所述卡具固定块带动所述卡具连接板在连接与拆解两个状态中切换；

吸风马达，设置于所述待检测产品的下方并与所述主控器连接，用于在所述待检测产品被卡具卡紧时对所述待检测产品进行抽吸。

优选地，第一模组包括固定架和第一导轨；所述固定架固定于所述固定板的底面，第一导轨横向或纵向安装于固定架上；

第二模组和第三模组均包括横向导轨和纵向丝杠。第二模组的横向导轨和纵向丝杠与第三模组的横向导轨和纵向丝杠交织构成“井”字形，并位于第一模组的外围；

第一模组、第二模组和第三模组均固定于所述固定板的底面。

优选地，所述支撑架包括多根高度相同的立柱和固定板，所述固定板固定于多根立柱的顶部。

根据本发明的另一方面，该提供了一种利用上述产品外观系统进行产品外观的检测方法，包括：

将待检测产品固定于定位装置上，待检测产品的背面朝向支撑架的顶部，并使待检测产品的中心与定位装置的中心在同一垂线上；

确定背面检测装置与待检测产品背面的位置关系，以及两侧面检测装置与其相对的侧面的位置关系；

规划背面检测装置和两侧面检测装置的运动路径，并使两侧面检测装置在初始位置及运动过程中均关于待检测产品的中心对称；

背面检测装置和两侧面检测装置按照规划的运动路径同时进行检测。

由以上技术方案可知，本发明将待检测产品的检测区域划分为三部分，并针对每部分进行最优扫描路径规划，根据规划的路径背面检测装置和两个侧面检测装置同时进行连续扫描，并将获取的图像与标准图像进行对比，进而给出检测结果。因此，本发明能够大幅提高检测速度并节约硬件成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。

图1为根据一优选实施例示出的产品外观检测系统结构示意图；

图2为根据一优选实施例示出的定位装置的结构示意图；

图3为根据一优选实施例示出的第一模组安装背面检测装置的结构示意图；

图4为根据一优选实施例示出的第二模组和第三模组安装侧面检测装置的结构示意图；

图5示出了产品外观检测系统对产品外观进行检测的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有手机外观检测装置中相机设置过多或过少的弊端，本发明的发明人对手机待检测区域进行扫描路径规划，根据规划的路径条数确定产品外观检测系统的结构及相机的使用台数，每台相机根据对应的路径进行连续扫描。基于优化的路径配置相应的相机台数，且多台相机同时工作，进而能够大幅提高检测速度并节约硬件成本。

下面结合具体实施例对本发明中产品外观检测系统的结构及工作原理进行详细阐述。

图1为根据一优选实施例示出的产品外观检测系统结构示意图。如图1所示，产品外观检测系统包括工作台1、支撑架2、定位装置3、背面检测装置4、两个侧面检测装置5和主控器(图中未示出)。

支撑架2固定于工作台1的台面上。优选地，本实施例中的支撑架2包括四根立柱21和固定板22，四根立柱呈方形，固定板固定于四根立柱的顶部。本申请中，定义固定板中面向工作台1的一面为固定板的底面，与底面相反的一面定义为固定板的顶面。需要说明的是，立柱的根数选用4根只是示例性的，并非用于限定立柱的根数。

定位装置3用于固定待检测产品。优选地，本实施例中的定位装置3的中心与支撑架2中固定板的中心在同一垂线上，待检测产品在固定于定位装置3上后，待检测产品的中心与支撑架2顶部固定板的中心也在同一垂线上。

图2为根据一优选实施例示出的定位装置的结构示意图。如图2所示，定位装置3 包括底座30和垂直固定于所述底座上的立板31。立板的顶部设置卡具32。优选地，卡具32包括多个分卡和用于连接分卡320的多个卡具连接板321。两个分卡之间通过卡具连接板的连接与拆解实现两个分卡的卡紧与松开。设定个数的分卡在卡具连接板的连接与拆解两种状态时分别实现对待检测产品的卡紧与松开。该结构的定位装置3通过人工操作实现卡具连接板连接与拆解。

进一步地，为使定位装置3实现待检测产品的自动卡紧与松开，定位装置3还包括卡具自动控制装置。卡具自动控制装置包括电机33、联轴器34和卡具固定块35，卡具固定块的一端与卡具连接板连接，另一端通过联轴器与电机连接。通过联轴器的联动作用，卡具固定块带动卡具连接板在连接与拆解两个状态中切换。电机与主控器电连接，主控器通过电机带动联轴器，进而控制定位装置3对待检测产品的自动卡紧与自动松开。

更进一步地，定位装置3还包括与主控器电连接的吸风马达36。吸风马达设置于待检测产品的下方，用于在待检测产品被卡具卡紧时对待检测产品进行抽吸，以使待检测产品能够更好地贴附在卡具中，从而更好地固定待检测产品。

需要说明的是，本实施例中所示的定位装置3的结构只是示例性的，凡是能够将待检测产品进行固定的结构均落入本发明的保护范围。

背面检测装置4通过第一模组6固定于所述支撑架2上。具体地，第一模组设置于固定板底面中心的位置。图3为根据一优选实施例示出的第一模组安装背面检测装置的结构示意图。如图3所示，第一模组6包括固定架60和第一导轨61。固定架60固定于固定板22的底面，第一导轨61横向或纵向安装于固定架60上。背面检测装置4设置于第一导轨上并与主控器电连接，在主控器的控制下，背面检测装置4沿第一导轨沿设定路线运动。在本实施例中，背面检测装置4的设定路线优选为在横向方向上或纵向方向上的直线运动。

本实施例中的固定架可通过螺钉直接固定于固定板的底面上；也可在固定板的中心位置开设通孔，固定架穿过固定板的通孔通过固定板顶面设置的固定杆固定。本申请中，对于固定架固定于固定板上的安装方式不做具体限定，凡是能够将背面检测装置4固定于固定板上的固定方式均落入本发明的保护范围。

本申请中，背面检测装置4包括第一相机40、第一光源41及支撑第一相机、第一光源的第一支架42。第一相机位于第一支架的底部。第一相机的镜头正对待检测产品的背面，且与待检测产品的背面距离设定高度，在该设定高度范围内，第一相机能够拍摄到待检测产品背面的清晰图像。第一光源的光束与第一相机镜头的光轴平行且均与待检测产品的背面垂直。

两个侧面检测装置5分别通过第二模组和第三模组固定于支撑架2上。具体地，第 二模组和第三模组均固定于固定板的底面上，第二模组和第三模组分设于第一模组的两侧，且第二模组和第三模组上分别固定一个侧面检测装置5。

图4为根据一优选实施例示出的第二模组和第三模组安装侧面检测装置的结构示意图。如图4所示，本实施例中的第二模组7和第三模组8的结构相同，均包括横向导轨和纵向丝杠。第二模组的横向导轨和纵向丝杠与第三模组的横向导轨和纵向丝杠交织构成“井”字形，并位于第一模组的外围。两个侧面检测装置与主控器电连接，在主控器的控制下，两个侧面检测装置可沿设定轨迹所在模组的横向导轨和纵向丝杠上移动。

本申请中，每个侧面检测装置包括第二相机50、第二光源51和支撑第二相机、第二光源的第二支架52。安装于第二支架的两个侧面检测装置位于待检测产品的前、后侧面或者左、右侧面的外侧，两个侧面检测装置的第二相机的镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离。第二相机的光轴和第二光源的光束与相对的侧面保持垂直。

优选地，两个侧面检测装置的第二相机的镜头的光轴与待检测产品的中心在同一水平线上。

进一步地，当待检测产品的侧面与背面之间的衔接部分为曲面时，本申请中每个侧面检测装置还包括第三相机53和第三光源54。该技术方案中的第二支架包括竖直部和曲线部，竖直部相当于上述实施例中的第二支架，安装第二相机和第二光源。两个第二相机的镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离。

第三相机、第三光源安装在曲线部上。进一步地，第三相机、第三光源共同安装于一个旋转电机旋转轴上设置的安装座上。旋转电机固定于曲线部。旋转电机带动第三相机与第三光源随其旋转轴同步转动，并使第三相机的光轴和第三光源的光束始终与待检测产品侧面与背面之间的衔接曲面始终垂直。

下面对上述实施例中示出的产品外观检测系统的工作原理进行详细阐述。图5示出了产品外观检测系统对产品外观进行检测的流程图，如图5所示，包括如下流程：

S501:将待检测产品固定于定位装置上，待检测产品的背面朝向支撑架的顶部，并使待检测产品的中心与定位装置的中心在同一垂线上。

S502:确定背面检测装置与待检测产品背面的位置关系，以及两侧面检测装置与其相对的侧面的位置关系。

在本步骤中，背面检测装置4与待检测产品背面的位置关系由第一相机的景深、定位装置3的高低和待检测产品的厚度综合决定。背面检测装置4与待检测产品背面之间的距离范围，以第一相机能够得到待检测产品背面的清晰图像为准。

两侧面检测装置的第二相机的镜头与待检测产品侧面之间的距离范围，以第二相机能够得到待检测产品背面的清晰图像为准。两个第二相机镜头的光轴与第二相机所朝向的侧面的中心在同一水平线上。两个第二相机的光轴与待检测产品的中心在同一水平线上，同时两个第二相机关于待检测产品的中心对称，可有效避免两侧面检测装置的第二光源对射时产生干涉。

当待检测产品的侧面包括倒角曲面时，还需调整侧面检测装置中的第三相机与倒角曲面之间的距离，以及设定调节装置的运动轨迹，使之与倒角曲面的弧形轨迹一致，从而能够使第三相机能够始终得到倒角曲面的清晰图像。第二相机用于扫描对应轨迹内相对的侧面及相邻侧面之间的衔接曲面。

S503:规划背面检测装置4和两侧面检测装置的运动路径，并使两侧面检测装置在初始位置及运动过程中均关于待检测产品的中心对称。

本申请中，背面检测装置4和两侧面检测装置同时对所朝向的检测面进行检测。背面检测装置4的运动轨迹为直线，即背面检测装置4可在横向方向由待检测产品的一个边缘向另一个边缘移动扫描，也可在纵向方向由待检测产品的一个边缘向另一个边缘移动扫描。

两侧面检测装置的运动轨迹可有多种方案。基于避免两侧面检测装置在检测过程中相撞，两侧面检测装置的运动趋势相同。两侧面检测装置的起始位置关于定位装置3的中心对称，运行过程中始终保持关于待检测产品的中心对称。如一个侧面检测装置沿顺时针方向运动时，另一个侧面检测装置也需沿顺时针方向运动。

两侧面检测装置5关于待检测物体中心对称，且运动过程中保持中心对称，这样可以将有效地避免了两侧面检测装置中第二相机的相互干涉。同时，两侧面检测装置关于待检测物体中心对称，且运动过程中保持中心对称还可保证两侧面检测装置的检测时间一致，若其中一个侧面检测装置的检测路径略大于另一侧面检测装置的检测路径，则检测时间将为两路径差*2/侧面检测装置的移动速度。由此可知，该路径规划对于两侧面检测装置的检测时间为最短。

S504:背面检测装置和两侧面检测装置同时进行检测。

在背面检测装置4和两侧面检测装置的运动轨迹设定完毕后，在主控器的控制下，背面检测装置4和两侧面检测装置同时对所朝向的待检测面进行扫描、检测。

当待检测产品的侧面包括倒角曲面时，包括第三相机的侧面检测装置对待检测产品 的垂直侧面和倒角曲面同时进行扫描、检测。

背面检测装置4和两侧面检测装置同时进行检测，则产品外观检测系统的检测时间由背面检测装置4和侧面检测装置中用时较长的那一装置所需检测时间T决定。这样可以实现在T时间段内，产品的外观检测即可进行完毕。与分别对产品的背面及左、右、前、后四个侧面同时进行检测相比，即简化机械结构，还提高检测效率。与对五个检测面逐次检测相比，其检测周期大幅缩短。

进一步地，工作台1上设有与主控器电连接的急停按钮，在出现意外状况时，通过急停按钮进行设备急停。

由以上技术方案可知，本发明将待检测产品的检测区域划分为三部分，并针对每部分进行最优扫描路径规划，根据规划的路径背面检测装置和两个侧面检测装置同时进行连续扫描，并将获取的图像与标准图像进行对比，进而给出检测结果。因此，本发明能够大幅提高检测速度并节约硬件成本。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种产品外观检测系统，其特征在于，包括：

工作台；

支撑架，固定于所述工作台的台面上；

定位装置，位于支撑架形成的空间的下方并固定于所述工作台的台面上，用于固定待检测产品；

背面检测装置，通过第一模组固定于所述支撑架上，所述背面检测装置的检测镜头正对待检测产品的背面；

两个侧面检测装置，分别通过第二模组和第三模组固定于所述支撑架上，以及分别位于所述待检测装置中任一组相对的两个侧面的外侧；两个侧面检测装置的检测镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离；

主控器，与所述背面检测装置和两个侧面检测装置电连接；在接收到所述主控器的控制信号后，所述背面检测装置在第一模组上沿设定路线运动，两个侧面检测装置分别在第二模组和第三模组上沿设定路线运动。

2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，两个侧面检测装置的检测镜头的光轴与待检测产品的中心在同一水平线上。

3.根据权利要求1或2所述的检测系统，其特征在于，所述背面检测装置包括第一相机、第一光源及支撑第一相机、第一光源的第一支架，第一相机的镜头正对所述待检测产品的背面，且与所述待检测产品的背面距离设定高度；第一光源的光束与第一相机镜头的光轴平行且均与待检测产品的背面垂直。

4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，侧面检测装置包括第二相机、第二光源和支撑第二相机、第二光源的第二支架；

两个第二相机的镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离。

5.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，侧面检测装置的第二支架包括竖直部和曲线部；

第二相机和第二光源固定于所述竖直部上，两个第二相机的镜头关于待检测产品的中心对称并与相对的侧面相距设定距离；

所述曲线部上安装有第三相机、第三光源和旋转电机；所述旋转电机用于使第三相机的光轴和第三光源与待检测产品侧面与背面之间的衔接曲面始终垂直。

6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，定位装置包括底座和垂直固定于所述底座上的立板；以及，

卡具，设置于所述立板的顶部，包括多个分卡和多个卡具连接板，多个分卡通过所述卡具连接板的连接与拆解实现所述卡具对所述待检测产品的卡紧与松开。

7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述定位装置还包括：

卡具自动控制装置，包括电机、联轴器和卡具固定块，所述卡具固定块的一端与所述卡具连接板连接，另一端通过所述联轴器与所述电机连接；通过所述联轴器的联动作用，所述卡具固定块带动所述卡具连接板在连接与拆解两个状态中切换；

吸风马达，设置于所述待检测产品的下方并与所述主控器连接，用于在所述待检测产品被卡具卡紧时对所述待检测产品进行抽吸。

8.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，

第一模组包括固定架和第一导轨；所述固定架固定于所述固定板的底面，第一导轨横向或纵向安装于固定架上；

第二模组和第三模组均包括横向导轨和纵向丝杠，第二模组的横向导轨和纵向丝杠与第三模组的横向导轨和纵向丝杠交织构成“井”字形，并位于第一模组的外围；

第一模组、第二模组和第三模组均固定于所述固定板的底面。

9.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述支撑架包括多根高度相同的立柱和固定板，所述固定板固定于多根立柱的顶部。

10.一种利用权利要求1～9中任一所述的产品外观系统进行产品外观的检测方法，其特征在于，包括：

将待检测产品固定于定位装置上，待检测产品的背面朝向支撑架的顶部，并使待检测产品的中心与定位装置的中心在同一垂线上；

确定背面检测装置与待检测产品背面的位置关系，以及两侧面检测装置与其相对的侧面的位置关系；

规划背面检测装置和两侧面检测装置的运动路径，并使两侧面检测装置在初始位置及运动过程中均关于待检测产品的中心对称；

背面检测装置和两侧面检测装置按照规划的运动路径同时进行检测。