CN104914109A - 一种手机背壳质量检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手机背壳质量检测系统，包括：控制单元、数据采集模块、二维激光扫描传感器、电气驱动模块以及用于检测手机背壳质量检测的机械装置，机械装置包括手机壳夹具、夹具操纵机构、支架、导轨、移动机构和底座；二维激光扫描传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连；移动机构与电气驱动模块的输出端相连，支架固定在底座上，导轨固定在支架上，导轨上设置有移动机构；夹具操纵机构固定在支架上，移动机构和夹具操纵机构分别与电气驱动模块的输出端相连；手机外壳被夹持后，背壳正对二维激光扫描传感器的激光头。本发明同时提供一种采用上述检测系统实现的检测方法。本发明具有成本较低，容易实现，可靠性高，准确率和精度高的优点。

Description

一种手机背壳质量检测系统及检测方法

【技术领域】

本发明属于自动检测技术领域，涉及一种手机外壳质量检测方法。

【技术背景】

近年来，高端的智能手机越来越受到消费者的青睐，其市场份额不断增长。许多国际知名手机产品中的零部件均为中国制造，从而为中国的电子行业带来了巨大的商机。但同时，手机厂家对于高端手机零、配件的质量检测也提出了严格要求，我国的手机零件制造商面临巨大的挑战。

以手机外壳为例，由于制造过程中的原因，导致有些产品的外观会出现凹痕、划痕、凸起、毛刺等质量缺陷。目前的零件制造厂家大都是依靠人工检测手机外壳的外观质量，很容易产生误检漏检，给厂家带来不少经济损失，因此急需高效、准确的智能化自动检测装置。目前已有的利用图像处理技术来进行手机外壳检测的智能装置(如发明专利CN102218406A)，需要复杂的模式识别算法，有的还需要在多个角度位置安装检测镜头(如实用新型CN203455286U)，检测方法不易实现，检测的准确率和精度都不够理想。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种成本较低，容易实现，可靠性高，准确率和精度高的手机背壳外观质量缺陷的智能检测系统及检测方法，能够实现手机背壳外观质量的在线检测。本发明所采用的技术方案如下：

一种手机背壳质量检测系统，包括：控制单元、数据采集模块、二维激光扫描传感器、电气驱动模块以及用于检测手机背壳质量检测的机械装置，其中，

所述的用于检测手机背壳质量检测的机械装置包括手机壳夹具、夹具操纵机构、支架、导轨、移动机构和底座；控制单元分别与数据采集模块的输出端和电气驱动模块的输入端相连，二维激光扫描传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连；移动机构与电气驱动模块的输出端相连，支架固定在底座上，导轨固定在支架上，导轨上设置有移动机构；夹具操纵机构固定在支架上，移动机构和夹具操纵机构分别与电气驱动模块的输出端相连；手机壳夹具包括上夹具和下夹具，下夹具固定在底座上，手机外壳被夹持后，背壳正对二维激光扫描传感器的激光头；

所述的二维激光扫描传感器固定在移动机构上，其所产生的二维激光束与手机背壳垂直，并能够覆盖整个被测的手机背壳；

所述的电气驱动模块、手机壳夹具、夹具操纵机构、导轨和移动机构的工作方式是：(1)通过夹具操纵机构将待检测的手机外壳放置在手机壳夹具上；(2)检测过程中，移动机构带动二位激光传感器在导轨上移动；(3)上述过程均通过电气驱动模块来实施运动控制，其控制指令均由控制单元产生。

本发明同时提供一种采用上述系统实现的手机背壳质量检测方法，包括下列步骤：

1)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制夹具操纵机构将待检测的手机背壳放置在手机壳夹具上，保证其在检测过程中不发生移动；

2)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制移动机构带动二维激光传感器在沿导轨移动；

3)在移动机构带动二维激光传感器在沿导轨移动的过程中，控制单元向二维激光扫描传感器发送指令，使其对手机背壳的轮廓进行连续数据扫描，并输出给数据采集模块；

4)控制单元向数据采集模块发送指令，使其实时接收来自二维激光扫描传感器的手机背壳数据，并传输给控制单元；

5)控制单元收到完整的手机背壳轮廓数据后，判定手机背壳外观质量是否合格，方法如下：

a)控制单元建立一个新的二维数组，用于存放手机背壳轮廓数据；

b)对所接收的采集的来自二维激光扫描传感器的手机背壳数据的每一个数据帧进行数据预处理，只保留手机背壳部分的轮廓数据，并将这些数据存放在一个二维数组中的某一列，存放的位置根据采集时间顺序排列，直至完成所有数据帧的采集，从而将移动机构带动二维激光传感器在沿导轨做平移过程中所采集的所有数据组合形成完整的手机背壳轮廓曲线；

c)计算手机背壳轮廓曲线的粗糙度数据，根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机背壳外观质量是否合格，

其中，步骤c)可按下列方法进行：Ⅰ)以理想的手机背壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机背壳轮廓曲线中出现凹痕部分的数据提取出来，计算凹痕的面积和深度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机背壳外观质量是否合格；Ⅱ)以理想的手机背壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机背壳轮廓曲线中出现凸痕部分的数据提取出来，计算凸痕的面积和高度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机背壳外观质量是否合格。

本发明提出了通过二维激光扫描传感器来实现手机背壳外观质量缺陷检测的智能装置及其相应的检测算法，能替代人工检测方法，高效、准确地检测出手机外壳的外观质量缺陷，从而提高产品检测的自动化水平，有效降低产品的制造成本。

【附图说明】

图1是用于检测手机外壳边沿的检测装置的硬件构成图；

图2是用于检测手机背壳的检测装置的硬件构成图的正视图；

图3是用于检测手机背壳的检测装置的硬件构成图的侧视图；

图4是二维激光传感器所采集的各数据帧在整个数组中的构成图。

图5是手机外壳边沿出现凹痕和凸痕的轮廓曲线图，(a)为凹痕(b)为凸痕；

图6是手机外壳背面出现凹痕和凸痕的轮廓曲线图，(a)为凹痕(b)为凸痕。

附图说明如下：

1 二维激光传感器 2 底座 3 上夹具 4 下夹具

5 夹具操纵机构 6 夹具锁紧机构 7 手机壳安装平台 8 夹具

9 支架 10 导轨 11 移动机构

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本发明做进一步具体详细描述。

如图1所示的用于检测手机外壳边沿的检测装置，用于对手机外壳边沿的外观质量实施智能化检测，包括控制单元、数据采集模块、二维激光扫描传感器、电气驱动模块以及手机壳夹具、手机壳安装平台7、夹具操纵机构5、夹具锁紧机构6和底座2。

二维激光扫描传感器安装在底座2上，其输出端与数据采集模块的输入端相连，用于扫描手机壳边沿的轮廓数据，并传输给数据采集模块。其安装方式为，二维激光扫描传感器安装在与手机外壳边沿水平中心线等高的位置，且所产生的二维激光束与与手机外壳边沿的平面垂直。

数据采集模块用于接收二维激光扫描传感器传输的手机外壳轮廓数据并传输给控制单元进行数据处理；电气驱动模块包括伺服电机、传动机构及其运动控制模块等，用于控制手机壳夹具将手机壳夹紧并固定在手机壳安装平台7上，并控制手机壳安装平台7带动夹具和手机壳做匀速转动。

手机壳夹具包括上夹具和下夹具，用于在检测过程中将被测手机外壳夹紧。其中，下夹具固定在手机壳安装平台7上，上夹具和夹具锁紧机构6可由夹具操作机构来操控，与下夹具一起将被测手机外壳固定在手机壳安装平台7上。手机壳安装平台7、夹具操作机构和夹具锁紧机构6分别安装在底座2上，并与电气驱动模块的输出端相连。

电气驱动模块、手机壳夹具、手机壳安装平台7、夹具操纵机构5、夹具锁紧机构6和底座2的工作方式是：1)通过夹具操纵机构5将待检测的手机外壳放置在下夹具上，再将上夹具安放在手机外壳上方；2)通过夹具锁紧机构6使上、下夹具将手机外壳夹紧，以保证在检测过程中手机外壳与安装平台不发生相对移动；3)安装平台在检测过程中带动手机外壳和夹具做匀速转动；4)上述过程均通过电气驱动模块来实施运动控制，其控制指令均由控制单元产生。

控制单元分别与数据采集模块的输出端和电气驱动模块的输入端相连，其功能是：1)通过电气驱动模块控制夹具操纵机构5和夹具锁紧机构6将被检测的手机外壳固定在手机壳安装平台7上；2)在检测过程中，通过电气驱动模块控制手机壳安装平台7带动被测手机外壳做匀速转动，并在此过程中控制二维激光扫描传感器采集手机外壳边沿的轮廓数据；3)控制数据采集模块接收来自二维激光扫描传感器的数据，存储到一个二维数组中；4)运行数据处理及检测算法，并根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机壳外观质量是否合格。

如图2和图3所示的用于检测手机外壳背面的检测装置，用于对手机外壳背面的外观质量实施智能化检测，包括控制单元、数据采集模块、二维激光扫描传感器、电气驱动模块以及手机壳夹具、夹具操纵机构5、支架9、导轨10、移动机构和底座2。

二维激光扫描传感器安装在移动机构上，并与数据采集模块的输入端相连，用于扫描手机外壳背面的轮廓数据，并传输给数据采集模块。其安装方式为，使其所产生的二维激光束与手机外壳背面平面垂直，并能够覆盖整个被测的手机外壳背面。导轨10的安装方式为，位于被测手机外壳背面的正上方，与被测手机外壳背面的中心线平行。

数据采集模块用于接收二维激光扫描传感器传输的手机外壳背面轮廓数据并传输给控制单元进行数据处理；电气驱动模块包括伺服电机、传动机构及其运动控制模块等，用于控制夹具操纵机构5将被测手机外壳背面安装在手机壳夹具上。

所述的电气驱动模块、手机壳夹具、夹具操纵机构5、导轨10和移动机构的工作方式是：(1)通过夹具操纵机构5将待检测的手机外壳放置在手机壳夹具上；(2)检测过程中，移动机构带动二位激光传感器在导轨10上做横向移动；(3)上述过程均通过电气驱动模块来实施运动控制，其控制指令均由控制单元产生。

控制单元分别与数据采集模块的输出端和电气驱动模块的输入端相连，其功能是：1)通过电气驱动模块控制夹具操纵机构5将手机外壳背面固定在手机壳夹具上；2)在检测过程中，通过电气驱动模块控制移动机构带动二维激光传感器1做匀速平移，并在此过程中控制二维激光扫描传感器采集手机外壳背面的轮廓数据；3)控制数据采集模块接收来自二维激光扫描传感器的数据，存储到一个二维数组中；4)运行数据处理及检测算法，并根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机壳外观质量是否合格。

如图4所示的手机外壳边沿的一帧数据曲线，是在手机壳安装平台7带动手机壳夹具和被测手机外壳做匀速转动一周的过程中，由二维激光传感器1在一个采样周期中所采集到的数据。该数据曲线包括手机外壳边沿部分、手机壳夹具部分以及其他部分。控制单元在收到该帧数据后，需执行预处理功能，只保留其中体现手机外壳边沿轮廓曲线的数据，并将其存入二维数组中的对应列中。

如图4所示的二维数组是所有数据帧中体现手机外壳轮廓部分的数据组合，每帧对应的数据分别存放在二维数组中的一列中。各列的数据按照采集时间顺序排列，即第一帧数据排在第一列，以此类推。n为手机外壳边沿旋转一周的总采样帧数，通过设置n的数值可以设置二维激光传感器1的采样周期。

图5所示的是手机外壳边沿出现凹痕和凸痕的轮廓曲线图，检测算法以理想的手机外壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机外壳轮廓曲线中出现凹痕或凸痕部分的数据提取出来，计算凹痕或凸痕的面积和深度或高度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机壳外观质量是否合格。

图6是手机外壳背面出现凹痕和凸痕的轮廓曲线图，检测算法以理想的手机外壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机外壳轮廓曲线中出现凹痕或凸痕部分的数据提取出来，计算凹痕或凸痕的面积和深度或高度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机壳外观质量是否合格。

综上所述，用于手机外壳边沿外观质量自动检测过程是通过如下步骤实现的：1)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制夹具操纵机构5将待检测的手机外壳边沿放置在下夹具上，再将上夹具安放在手机外壳边沿上方，并通过夹具锁紧机构6使上、下夹具将手机外壳边沿夹紧；2)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制手机壳安装平台7带动夹具和手机壳做匀速转动一周；3)在手机壳安装平台7带动夹具和手机壳做匀速转动的过程中，控制单元向二维激光扫描传感器发送指令，使其对手机外壳边沿的侧面轮廓进行数据扫描；3)控制单元向数据采集模块发送指令，使其实时接收来自二维激光扫描传感器的手机壳轮廓数据，并传输给控制单元；4)控制单元收到完整的手机壳轮廓数据后，运行相应的数据处理和检测算法，并根据检测结果判定手机壳外观质量是否合格。

用于检测手机外壳边沿外观质量所采用的数据处理方式为：1)控制单元建立一个新的二维数组，用于存放手机外壳边沿轮廓数据；2)对所采集的每一个数据帧进行数据预处理，只保留手机外壳边沿部分的轮廓数据，并将这些数据存放在一个二维数组中的某一列，存放的位置根据采集时间顺序排列，直至完成所有数据帧的采集，从而将夹具和手机外壳边沿匀速转动一周过程中所采集的所有数据组合形成完整的手机外壳边沿轮廓曲线；3)计算手机外壳边沿轮廓曲线的粗糙度数据，根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机壳外观质量是否合格。

用于检测手机外壳背面外观质量所采用的数据处理方式为：1)控制单元建立一个新的二维数组，用于存放手机外壳背面轮廓数据；2)对所采集的每一个数据帧进行数据预处理，只保留手机外壳背面部分的轮廓数据，并将这些数据存放在一个二维数组中的某一列，存放的位置根据采集时间顺序排列，直至完成所有数据帧的采集，从而将移动机构带动二维激光传感器1在沿导轨10做平移过程中所采集的所有数据组合形成完整的手机外壳背面轮廓曲线；3)计算手机外壳背面轮廓曲线的粗糙度数据，根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机外壳背面外观质量是否合格。

用于手机外壳背面外观质量的自动检测过程是通过如下步骤实现的：1)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制夹具操纵机构5将待检测的手机外壳背面放置在手机壳夹具上，保证其在检测过程中不发生移动；2)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制移动机构带动二维激光传感器1在沿导轨10做匀速平移；3)在移动机构带动二维激光传感器1在沿导轨10做平移的过程中，控制单元向二维激光扫描传感器发送指令，使其对手机外壳背面的轮廓进行数据扫描；3)控制单元向数据采集模块发送指令，使其实时接收来自二维激光扫描传感器的手机外壳背面轮廓数据，并传输给控制单元；4)控制单元收到完整的手机外壳背面轮廓数据后，运行相应的数据处理和检测算法，并根据检测结果判定手机外壳背面外观质量是否合格。

针对被测手机外壳轮廓数据所采用的粗糙度检测方法为：1)以理想的手机外壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机外壳轮廓曲线中出现凹痕部分的数据提取出来，计算凹痕的面积和深度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机壳外观质量是否合格；2)以理想的手机外壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机外壳轮廓曲线中出现凸痕部分的数据提取出来，计算凸痕的面积和高度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机壳外观质量是否合格。

Claims (3)

1.一种手机背壳质量检测系统，包括：控制单元、数据采集模块、二维激光扫描传感器、电气驱动模块以及用于检测手机背壳质量检测的机械装置，其中，

所述的用于检测手机背壳质量检测的机械装置包括手机壳夹具、夹具操纵机构、支架、导轨、移动机构和底座；控制单元分别与数据采集模块的输出端和电气驱动模块的输入端相连，二维激光扫描传感器的输出端与数据采集模块的输入端相连；移动机构与电气驱动模块的输出端相连，支架固定在底座上，导轨固定在支架上，导轨上设置有移动机构；夹具操纵机构固定在支架上，移动机构和夹具操纵机构分别与电气驱动模块的输出端相连；手机壳夹具包括上夹具和下夹具，下夹具固定在底座上，手机外壳被夹持后，背壳正对二维激光扫描传感器的激光头；

所述的二维激光扫描传感器固定在移动机构上，其所产生的二维激光束与手机背壳垂直，并能够覆盖整个被测的手机背壳；

所述的电气驱动模块、手机壳夹具、夹具操纵机构、导轨和移动机构的工作方式是：(1)通过夹具操纵机构将待检测的手机外壳放置在手机壳夹具上；(2)检测过程中，移动机构带动二位激光传感器在导轨上移动；(3)上述过程均通过电气驱动模块来实施运动控制，其控制指令均由控制单元产生。

2.根据权利要求1所述的系统实现的手机背壳质量检测方法，包括下列步骤：

1)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制夹具操纵机构将待检测的手机背壳放置在手机壳夹具上，保证其在检测过程中不发生移动；

2)控制单元向电气驱动模块发送指令，使其控制移动机构带动二维激光传感器在沿导轨移动；

3)在移动机构带动二维激光传感器在沿导轨移动的过程中，控制单元向二维激光扫描传感器发送指令，使其对手机背壳的轮廓进行连续数据扫描，并输出给数据采集模块；

4)控制单元向数据采集模块发送指令，使其实时接收来自二维激光扫描传感器的手机背壳轮廓数据，并传输给控制单元；

5)控制单元收到完整的手机背壳轮廓数据后，判定手机背壳外观质量是否合格，方法如下：

a)控制单元建立一个新的二维数组，用于存放手机背壳轮廓数据；

b)对所接收的采集的来自二维激光扫描传感器的手机背壳数据的每一个数据帧进行数据预处理，只保留手机背壳部分的轮廓数据，并将这些数据存放在一个二维数组中的某一列，存放的位置根据采集时间顺序排列，直至完成所有数据帧的采集，从而将移动机构带动二维激光传感器在沿导轨做平移过程中所采集的所有数据组合形成完整的手机背壳轮廓曲线；

c)计算手机背壳轮廓曲线的粗糙度数据，根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机背壳外观质量是否合格。

3.根据权利要求2所述的手机背壳质量检测方法，其特征在于，步骤c)按下列方法进行：Ⅰ)以理想的手机背壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机背壳轮廓曲线中出现凹痕部分的数据提取出来，计算凹痕的面积和深度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机背壳外观质量是否合格；Ⅱ)以理想的手机背壳轮廓曲线为参考，将实测得到的手机背壳轮廓曲线中出现凸痕部分的数据提取出来，计算凸痕的面积和高度，再根据手机制造商提供的外壳质检标准，来判定手机背壳外观质量是否合格。