CN104923492B - 非接触式镜片瑕疵分拣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非接触式镜片瑕疵分拣装置，包括镜片传送系统、镜片检测系统、分拣系统和控制系统，通过镜片传送系统和抓取机构将镜片传送至镜片检测系统成像，再判断镜片的质量等级，检测完成后，又通过抓取机构将镜片传送至相应的子传送带。本发明通过图像处理技术和机械抓取技术实现非接触式镜片的瑕疵自动分拣，解决了人工检测精度低，速度慢等问题，极大的提高了镜片的检测效率。
Description
技术领域
本发明属于机械自动化领域，尤其是一种非接触式镜片瑕疵分拣装置。
背景技术
近年来国内镜片行业保持着高速增长的趋势，我国已经成为了世界上最大的眼镜片生产国家之一，特别是在非接触式镜片市场占据很大的份额。但传统的镜片制造，成品检测只能是人工地将镜片放于高亮度的灯下通过肉眼检测镜片疵病来判断是否满足要求。
因此，由于是人工检测，通过肉眼观察检测准确率很难得到保证；同时检测速度慢，熟练工人的检测速度大约为6片/分钟，无法同流水线的生产速度匹配；招工困难，岗位应聘人员必须为左右裸眼5.0以上，培训周期通常需要1个月方能上岗，在岗工作1年后由于视力下降企业需要再次招聘新员工。
发明内容
为了克服现有的人工检测中存在的不足之处，本发明提供一种非接触式镜片瑕疵分拣装置，该分拣机实现了镜片的抓取和自动检测及分拣处理，提高了检测的效率也增加了检测的精度。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
非接触式镜片瑕疵分拣装置，其特征在于，包括镜片传送系统、镜片检测系统、分拣系统和控制系统，所述镜片传送系统包括带轮、机体、主动电机、传送带，两个带轮安装在机体上，传送带套在两个带轮上，主动电机与一个带轮连接；镜片检测系统设置在传送带的末端，镜片检测系统由相机架、工业相机、光屏、环形光源、底座组成，工业相机安装在相机架上，相机架固定在机体上，光屏安装在底座上，环形光源安装在光屏下方；分拣系统包括第一镜片抓取机构、第二镜片抓取机构和放置在机体末端的多个子传送带，所述第一镜片抓取机构、第二镜片抓取机构均设在传送带上部、且分别位于镜片检测系统的上游、下游，所述第一镜片抓取机构、第二镜片抓取机构均包括导轨、滑块、气缸和机械手，滑块装在导轨上，气缸固定在滑块上，机械手的轴端与气缸的轴端相连，步进电机安装在导轨远离镜片检测系统的末端，步进电机的轴端通过联轴器与导轨内部的滚珠丝杠连接，滚珠丝杠内部的丝杠螺母与滑块连接；控制系统包括PLC控制单元，分别与PLC控制单元相连的第一光电传感器、第二光电传感器、计算机，以及显示器，所述第一光电传感器设置在传送带末端、且位于镜片检测系统的上游，所述第二光电传感器设置在检测系统中间位置，计算机与显示器相连，气缸通过电磁换向阀与PLC控制单元连接，PLC控制单元还与步进电机、工业相机、环形光源连接，所述工业相机与计算机相连；所述计算机内置有图像处理模块和等级认定模块，所述图像处理模块用于对工业相机采集的镜片照片进行处理，通过边缘检测算法将瑕疵的图像从镜片图像中分割出来，识别出疵病的面积、位置、填充度；所述等级认定模块用于根据所采集的镜片数据与质量等级判定标准比对判定待检测镜片的级别；所述PLC控制单元用于根据第一光电传感器的信号通过步进电机、电磁换向阀控制第一镜片抓取机构将待检镜片抓取放至光屏上，根据第二光电传感器的信号控制工业相机、环形光源采集待检镜片的图像，根据等级认定模块的判定结果控制步进电机和电磁换向阀，以控制第二镜片抓取机构将镜片放置到不同等级的子传送带上。
优选地，所述子传送带与传送带相垂直设置。
优选地，所述子传送带为三条。
优选地，所述第一镜片抓取机构、第二镜片抓取机构的机械手为两个相对设置的夹持手，所述导轨、滑块、气缸均为两个，两个滑块分别装在两个导轨上，两个气缸固定在两个滑块上，两个夹持手的轴端与两个气缸的轴端相连，两台步进电机分别安装在两个导轨远离镜片检测系统的末端。
优选地，所述第一镜片抓取机构、第二镜片抓取机构共用两条导轨。
本发明的有益效果：
本发明所述非接触式镜片瑕疵分拣装置，通过镜片传送系统的上料，镜片检测系统的图像采集和图像处理，镜片分拣系统的搬运和分拣，实现了镜片的全自动化检测和质量分级。整个过程不会破坏镜片表面，因此大大减小了镜片的磨损。本发明能提高镜片生产企业中镜片检测的效率和准确性，降低人工成本。
附图说明
图1为本发明所述非接触式镜片瑕疵分拣装置一实施例的结构图。
图2为本发明所述非接触式镜片瑕疵分拣装置的俯视图。
图3是所述镜片检测系统的结构示意图。
图4是所述第一镜片抓取机构和/或第二镜片抓取机构的结构示意图。
图5是所述第一镜片抓取机构和/或第二镜片抓取机构的左视图。
附图标记说明如下：
1-步进电机，2-带轮，3-机体，4-电磁换向阀，5-主动电机，6-镜片检测系统，7-镜片，8-子传送带，9-显示器，10-计算机，11-传送带，12-第一镜片抓取机构，13-第一光电传感器，14-导轨，15-滑块，16-气缸，17-夹持手，18-第二镜片抓取机构，19-第二光电传感器，601-相机架，602-工业相机，603-光屏，604-环形光源，605-底座。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1、图2所示，本发明所述的非接触式镜片瑕疵分拣装置，包括镜片传送系统、镜片检测系统6，分拣系统和控制系统。
所述镜片传送系统包括带轮2、机体3、主动电机5、传送带11，两个带轮2安装在机体3上，传送带11套在两个带轮2上，主动电机5与一个带轮2连接，主动电机5带动传送带的11运转，实现待检测镜片7的上料功能。
镜片检测系统6放置在传送带11的末端，用于接收待检测镜片、获取待测镜片的图像。如图3所示，镜片检测系统6设置在传送带11的末端，镜片检测系统6由相机架601、工业相机602、光屏603、环形光源604、底座605组成，工业相机602安装在相机架601上，相机架601固定在机体3上，光屏603安装在底座605上，环形光源604安装在光屏603下方。在检测过程中，待检测镜片7将被放置在光屏603上。位于光屏603下方的环形光源604为镜片的图像获取工作提供自下而上的均匀光线。
分拣系统包括第一镜片抓取机构12、第二镜片抓取机构18和放置在机体3末端的多个子传送带8。所述第一镜片抓取机构12、第二镜片抓取机构18均设在传送带11上部、且分别位于镜片检测系统6的上游、下游。所述第一镜片抓取机构12、第二镜片抓取机构18的结构相同，均包括导轨14、滑块15、气缸16和机械手，滑块15装在导轨14上，气缸16固定在滑块15上，机械手的轴端与气缸16的轴端相连，步进电机1安装在导轨14远离镜片检测系统6的末端，步进电机1的轴端通过联轴器与导轨14内部的滚珠丝杠连接，滚珠丝杠内部的丝杠螺母与滑块15连接。第一镜片抓取机构12用于将待检镜片从传送带11上移至镜片检测系统6的光屏603上；第二镜片抓取机构18用于将检测后的镜片根据其等级从光屏603上分别移至相应等级的子传送带8上。
所述机械手的形式有多种，本实施例中，所述机械手为两个相对设置的夹持手17，如图4、图5所示。为了实现镜片的抓取，相应的，所述导轨14、滑块15、气缸16均为两个，两个滑块15分别装在两个导轨14上，两个气缸16固定在两个滑块15上，两个夹持手17的轴端与两个气缸16的轴端相连，两台步进电机1分别安装在两个导轨14远离镜片检测系统6的末端。图2中M、N位置分别为第一镜片抓取机构12、第二镜片抓取机构18的起始位置。
本实施例中，将镜片分为A、B、C三个等级，故所述子传送带8的数量为三条。，所述子传送带8与传送带11相垂直设置，节省所述分拣装置的占地空间。
控制系统包括PLC控制单元，分别与PLC控制单元相连的第一光电传感器13、第二光电传感器19、计算机10，以及显示器9。PLC控制单元通过电磁换向阀4与气缸16连接，PLC控制单元还与步进电机、工业相机602、环形光源604连接，PLC控制单元用于控制整台设备中机械、电气装置的运动。所述第一光电传感器13设置在传送带末端、且位于镜片检测系统6的上游，所述第二光电传感器19设置在检测系统6中间位置，第一光电传感器13、第二光电传感器19用于检测镜片的位置信息，将检测信息传送至PLC控制单元，以控制第一镜片抓取机构12、第二镜片抓取机构18的运动状态，通过控制步进电机1的运转，实现滑块15在导轨14上的光滑滑动，滑块15作直线进给运动。气缸16的伸长和收缩运动由电磁换向阀4控制，从而实现两个夹持手17的相向运动和背离运动，实现镜片的夹紧和放松。所述工业相机602与计算机10相连，计算机10用于对镜片图像的处理与比对，标定镜片的质量等级。所述计算机10内置有图像处理模块和等级认定模块，所述图像处理模块用于对工业相机采集的镜片照片进行处理，通过边缘检测算法将瑕疵的图像从镜片图像中分割出来，识别出疵病的面积、位置、填充度；所述等级认定模块用于根据所采集的镜片数据与质量等级判定标准比对判定待检测镜片的级别。所述PLC控制单元用于根据第一光电传感器13的信号通过步进电机1、电磁换向阀4控制于第一镜片抓取机构12将待检镜片抓取放至光屏603上，根据第二光电传感器19的信号控制工业相机602、环形光源604采集待检镜片的图像，根据等级认定模块的判定结果控制步进电机1和电磁换向阀4，以控制第二镜片抓取机构18将镜片7放置到不同等级的子传送带上。显示器9与计算机10相连，显示器9用于实时显示系统的运行状态，包括镜片的图像和检测结果显示。
工作过程如下：
传送带11作为上料装置，为装置输送待检测镜片。当第一光电传感器13检测到镜片7通过时，PLC控制单元便发出信号，使第一镜片抓取机构12的步进电机1开始运转，滑块15便在导轨14上滑动，运动至镜片所在位置时停止，此时电磁换向阀4得电，气缸16作伸长运动，使两个夹持手17作相对运动夹紧镜片7，然后步进电机1再次转动，第一镜片抓取机构12便沿导轨14向下游运动，将镜片7送至镜片检测系统6，然后气缸16开始作背离运动，松开镜片使镜片到达镜片检测系统6。然后第一镜片抓取机构12回到M位置，等待下一次镜片到达。
当镜片在镜片检测系统6的光屏603上时，此时镜片检测系统6中间位置的第二光电传感器19将被触发，PLC控制单元控制工业相机602和环形光源604开始工作，获取镜片图像，然后将镜片图像信息传输至计算机10进行图像处理，并与企业制定的镜片质量等级标准进行比对，标定该检测镜片的质量等级。当镜片检测完成后，第二镜片抓取机构18的步进电机1开始运转，使第一镜片抓取机构12运动至该位置，通过电磁换向阀4和气缸16的作用，使夹持手17作相向运动夹紧镜片，然后运送至相应的子传送带8，当运送到指定位置时，夹持手17松开镜片，镜片将沿子传送带8输送到料箱。第二镜片抓取机构18回到起始位置N，等待下一次运动信号的发出。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.非接触式镜片瑕疵分拣装置，其特征在于，包括镜片传送系统、镜片检测系统(6)、分拣系统和控制系统，所述镜片传送系统包括带轮(2)、机体(3)、主动电机(5)、传送带(11)，两个带轮(2)安装在机体(3)上，传送带(11)套在两个带轮(2)上，主动电机(5)与一个带轮(2)连接；镜片检测系统(6)设置在传送带(11)的末端，镜片检测系统(6)由相机架(601)、工业相机(602)、光屏(603)、环形光源(604)、底座(605)组成，工业相机(602)安装在相机架(601)上，相机架(601)固定在机体(3)上，光屏(603)安装在底座(605)上，环形光源(604)安装在光屏(603)下方；分拣系统包括第一镜片抓取机构(12)、第二镜片抓取机构(18)和放置在机体(3)末端的多个子传送带(8)，所述第一镜片抓取机构(12)、第二镜片抓取机构(18)均设在传送带(11)上部、且分别位于镜片检测系统(6)的上游、下游，所述第一镜片抓取机构(12)、第二镜片抓取机构(18)均包括导轨(14)、滑块(15)、气缸(16)和机械手，滑块(15)装在导轨(14)上，气缸(16)固定在滑块(15)上，机械手的轴端与气缸(16)的轴端相连，步进电机(1)安装在导轨(14)远离镜片检测系统(6)的末端，步进电机(1)的轴端通过联轴器与导轨(14)内部的滚珠丝杠连接，滚珠丝杠内部的丝杠螺母与滑块(15)连接；控制系统包括PLC控制单元，分别与PLC控制单元相连的第一光电传感器(13)、第二光电传感器(19)、计算机(10)，以及显示器(9)，所述第一光电传感器(13)设置在传送带末端、且位于镜片检测系统(6)的上游，所述第二光电传感器(19)设置在镜片检测系统(6)中间位置，计算机(10)与显示器(9)相连，气缸(16)通过电磁换向阀与PLC控制单元连接，PLC控制单元还与步进电机(1)、工业相机(602)、环形光源(604)连接，所述工业相机(602)与计算机(10)相连；所述计算机(10)内置有图像处理模块和等级认定模块，所述图像处理模块用于对工业相机采集的镜片照片进行处理，通过边缘检测算法将瑕疵的图像从镜片图像中分割出来，识别出疵病的面积、位置、填充度；所述等级认定模块用于根据所采集的镜片数据与质量等级判定标准比对判定待检测镜片的级别；所述PLC控制单元用于根据第一光电传感器(13)的信号通过步进电机(1)、电磁换向阀(4)控制第一镜片抓取机构(12)将待检镜片抓取放至光屏(603)上，根据第二光电传感器(19)的信号控制工业相机(602)、环形光源(604)采集待检镜片的图像，根据等级认定模块的判定结果控制步进电机(1)和电磁换向阀(4)，以控制第二镜片抓取机构(18)将镜片放置到不同等级的子传送带上。
2.根据权利要求1所述的非接触式镜片瑕疵分拣装置，其特征在于，所述子传送带(8)与传送带(11)相垂直设置。
3.根据权利要求1所述的非接触式镜片瑕疵分拣装置，其特征在于，所述子传送带(8)为三条。
4.根据权利要求1所述的非接触式镜片瑕疵分拣装置，其特征在于，所述第一镜片抓取机构(12)、第二镜片抓取机构(18)的机械手为两个相对设置的夹持手(17)，所述导轨(14)、滑块(15)、气缸(16)均为两个，两个滑块(15)分别装在两个导轨(14)上，两个气缸(16)固定在两个滑块(15)上，两个夹持手(17)的轴端与两个气缸(16)的轴端相连，两台步进电机(1)分别安装在两个导轨(14)远离镜片检测系统(6)的末端。
5.根据权利要求4所述的非接触式镜片瑕疵分拣装置，其特征在于，所述第一镜片抓取机构(12)、第二镜片抓取机构(18)共用两条导轨(14)。
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