CN105527223A - 一种产品外观检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产品外观检测装置，包括运动控制单元、伺服电机(1)、底座(2)和设置在底座(2)一侧的立板(3)，底座(2)上设置有导轨，导轨包括有X轴导轨(4)、Y轴导轨(5)和Z轴导轨(6)，Y轴导轨(5)上固定设置有夹具(8)，夹具(8)上端设置有置料夹(9)，夹具(8)一侧面的内侧设置有A转轴(10)，夹具(8)另一侧面的内侧设置有B轴导轨(11)立板(3)上设置有第一视觉模块(12)、第二视觉模块(13)和第三视觉模块(14)，第一、第二和第三视觉模块均包括工业相机(15)和光源(16)；运动控制单元内设置有图像处理器。本发明具有设计简单，可靠性高的特点。

Description

一种产品外观检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及产品外观检测与测量应用领域，尤其涉及一种机器视觉五轴六面产品外观检测装置及其检测方法。

背景技术

在传统的产品外观检测生产线上，产品的外观检测一般是人用肉眼的方式来进行识别，而测量则是通过卡尺的方式对其它进行测量。在这种情况下，有可能人为因素导致衡量标准不统一，长时间的视觉疲劳导致误判时有发生，随着光、机、电等技术的快速发展，由机器代替人工进行检测与测量已成为了一个趋势。在过去的几年里，我们引入了机器视觉，在一部分产品的质量控制上，机器视觉以其高效率、高准确率以及低成本等绝对优势给许多传统行业带来了技术革新，但是，这仍然只是在其中一小部分非常局限的产品种类中实现，在绝大多数种类的产品中，产品的外观检测一直是视觉领域一个难以攻破的难题，一是产品本身的多样化以及其带来的缺陷的多样化，很难以一个严格的判断标准来对其进行定义，从而带来检测的难度；二是产品本身需要做到全检，当前的视觉系统绝大部分都是部分检测，少数做到全检的系统也只能以多工位的方式来呈现，但是带来的是产线复杂度的提高和成本的上升以及检测效率的下降。

在2015.06.03公开的、公开号为CN104677912A的中国发明专利中，公开了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。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

但是，其最终仍未达到全面检测的理想效果。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种产品外观检测装置及其检测方法，已达到针对不同尺寸的产品，在同一工位即可高效的对该产品进行全面检测，并具有低成本、高准确性的优点的目的。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种产品外观检测装置，包括运动控制单元、伺服电机、底座和设置在所述底座一侧的立板，所述运动控制单元与所述伺服电机相连接，所述底座上设置有导轨，所述运动控制单元包括PLC控制器或工控机，所述导轨包括有X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，所述Y轴导轨通过滑块设置在所述X轴导轨上，所述Y轴导轨上固定设置有夹具，所述X轴导轨控制所述夹具左右移动，所述Y轴导轨控制所述夹具前后移动，所述Z轴导轨通过Z轴气缸设置有在底座上，其控制所述夹具上下移动；所述夹具上端设置有置料夹，所述夹具一侧面的内侧设置有A转轴，所述A转轴控制所述置料夹360°旋转，所述夹具另一侧面的内侧设置有B轴导轨，所述B轴导轨限制所述置料夹与水平方向呈±35°夹角，所述X轴导轨、Y轴导轨、Z轴气缸、A转轴和B轴导轨均与所述伺服电机相连接；所述立板上设置有第一视觉模块、第二视觉模块和第三视觉模块，所述第一、第二和第三视觉模块均包括工业相机和光源；所述运动控制单元内设置有图像处理器。本发明基于五轴六面特殊的导轨与视觉模块相结合的设计，取代了以往产品外观检测系统多工位设计这种复杂的装置，具有设计简单，可靠性高的特点，同时，又克服了传统检测方法中无法做到全检的缺点，具有精度高，全面无死角检测的优势。

进一步地，所述伺服电机设置在所述底座的底端。以方便更好的控制各个导轨，并不占用工作的空间。

进一步地，所述X轴导轨设置有两条，其分别设置为螺纹丝杆导轨。两条X轴导轨使其运动更稳定，而螺纹丝杆更进一步的提高稳定性，也使其获得更加精度的拍照和检测结果。

进一步地，所述第一视觉模块垂直于水平面设置，所述第二视觉模块和第三视觉模块分别设置在所述第一视觉模块的两侧，其分别与所述第一视觉模块呈30°-60°角度设置。视觉模块的左边、中间、右边的设置，以使拍照的效果更多角度，更加全面。

一种产品外观检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、先将待测产品固定在夹具的置料夹上，检测装置通过运动控制单元进行回零，同时对装置异常进行监控并发出相关指令；

B、夹具通过X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨移动到第一视觉模块的正上方，第一视觉模块的工业相机对待测产品的第一个表面进行拍照并检测输出结果；然后由伺服电机控制A转轴使待测产品顺时针旋转90°，同时经过第一视觉模块的工业相机获取第二个表面的图片并输出检测结果；然后由伺服电机控制A转轴使待测产品继续顺时针旋转90°，获取第三个表面的图像并输出检测结果；然后由伺服电机控制A转轴使待测产品继续顺时针旋转90°，获取第四个表面的图像并输出检测结果；

C、由伺服电机控制A转轴使产品逆时针旋转270°回到初始状态，伺服电机控制B轴导轨使待测产品向+35°方向上移，形成一定角度，第二视觉模块的工业相机对待测产品上移的表面进行拍照获取第五个表面的图片并输出结果，然后B轴导轨回到水平位置；伺服电机再次控制B轴导轨使待测产品向-35°方向下移，使产品另一侧上移，形成一定角度，第三视觉模块的工业相机对待测产品另一侧上移的表面进行拍照获取第六个表面的图片并输出结果；

D、完成待测产品六个面的拍照和检测后，夹具回到初始状态，待测产品出料后等待下一个待测产品送料。

本发明设计出五轴六面的外观检测与测量的方法，具有检测简单，可靠性高的特点，同时，又克服了传统检测方法中无法做到全检的缺点，具有精度高，全面无死角检测的优势。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例的夹具的示意图。

图中：

1-伺服电机；2-底座；3-立板；4-X轴导轨；5-Y轴导轨；6-Z轴导轨；7-滑块；8-夹具；9-置料夹；10-A转轴；11-B轴导轨；12-第一视觉模块；13-第二视觉模块；14-第三视觉模块；15-工业相机；16-光源。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1-2所示，本实施例的一种产品外观检测装置，包括运动控制单元、伺服电机1、底座2和设置在底座2一侧的立板3，伺服电机1设置在底座2的底端，运动控制单元包括PLC控制器或工控机，运动控制单元与伺服电机1相连接，底座2上设置有导轨，导轨包括有X轴导轨4、Y轴导轨5和Z轴导轨6，X轴导轨4设置有两条，其分别设置为螺纹丝杆导轨；Y轴导轨5通过滑块7设置在两X轴导轨4上，Y轴导轨5上固定设置有夹具8，X轴导轨4控制夹具8左右移动，Y轴导轨5控制夹具8前后移动，Z轴导轨6通过Z轴气缸设置有在底座2上，其控制夹具8上下移动；夹具8上端设置有置料夹9，夹具8一侧面的内侧设置有A转轴10，A转轴10控制置料夹9360°旋转，夹具8另一侧面的内侧设置有B轴导轨11，B轴导轨11限制置料夹9与水平方向呈±35°夹角，X轴导轨4、Y轴导轨5、Z轴气缸、A转轴10和B轴导轨11均与伺服电机1相连接，行程可定制；立板3上设置有第一视觉模块12、第二视觉模块13和第三视觉模块14，第一视觉模块12垂直于水平面设置，第二视觉模块13和第三视觉模块14分别设置在第一视觉模块12的两侧，其分别与第一视觉模块12呈30°-60°角度设置，第一、第二和第三视觉模块均包括工业相机15和光源16；运动控制单元内设置有图像处理器。

一种产品外观检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、先将待测产品固定在夹具8的置料夹上，检测装置通过运动控制单元进行回零，同时对装置异常进行监控并发出相关指令；

B、夹具8通过X轴导轨4、Y轴导轨5和Z轴导轨6移动到第一视觉模块12的正上方，第一视觉模块12的工业相机15对待测产品的第一个表面进行拍照并检测输出结果；然后由伺服电机1控制A转轴10使待测产品顺时针旋转90°，同时经过第一视觉模块12的工业相机15获取第二个表面的图片并输出检测结果；然后由伺服电机1控制A转轴10使待测产品继续顺时针旋转90°，获取第三个表面的图像并输出检测结果；然后由伺服电机1控制A转轴10使待测产品继续顺时针旋转90°，获取第四个表面的图像并输出检测结果；

C、由伺服电机1控制A转轴10使产品逆时针旋转270°回到初始状态，伺服电机1控制B轴导11轨使待测产品向+35°方向上移，形成一定角度，第二视觉模块13的工业相机15对待测产品上移的表面进行拍照获取第五个表面的图片并输出结果，然后B轴导轨11回到水平位置；伺服电机1再次控制B轴导轨11使待测产品向-35°方向下移，使产品另一侧上移，形成一定角度，第三视觉模块14的工业相机15对待测产品另一侧上移的表面进行拍照获取第六个表面的图片并输出结果；

D、完成待测产品六个面的拍照和检测后，夹具回到初始状态，待测产品出料后等待下一个待测产品送料。

针对每一个不同的产品，都会根据产品特征专门设计一套运动控制方案，载有待测产品的专用夹具。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种产品外观检测装置，包括运动控制单元、伺服电机(1)、底座(2)和设置在所述底座(2)一侧的立板(3)，所述运动控制单元与所述伺服电机(1)相连接，所述底座(2)上设置有导轨，其特征在于：所述运动控制单元包括PLC控制器或工控机，所述导轨包括有X轴导轨(4)、Y轴导轨(5)和Z轴导轨(6)，所述Y轴导轨(5)通过滑块(7)设置在所述X轴导轨(4)上，所述Y轴导轨(5)上固定设置有夹具(8)，所述X轴导轨(4)控制所述夹具(8)左右移动，所述Y轴导轨(5)控制所述夹具(8)前后移动，所述Z轴导轨(6)通过Z轴气缸设置有在底座(2)上，其控制所述夹具(8)上下移动；所述夹具(8)上端设置有置料夹(9)，所述夹具(8)一侧面的内侧设置有A转轴(10)，所述A转轴(10)控制所述置料夹(9)360°旋转，所述夹具(8)另一侧面的内侧设置有B轴导轨(11)，所述B轴导轨(11)限制所述置料夹(9)与水平方向呈±35°夹角，所述X轴导轨(4)、Y轴导轨(5)、Z轴气缸、A转轴(10)和B轴导轨(11)均与所述伺服电机(1)相连接；所述立板(3)上设置有第一视觉模块(12)、第二视觉模块(13)和第三视觉模块(14)，所述第一、第二和第三视觉模块均包括工业相机(15)和光源(16)；所述运动控制单元内设置有图像处理器。

2.根据权利要求1所述的一种产品外观检测装置，其特征在于：所述伺服电机(1)设置在所述底座(2)的底端。

3.根据权利要求1所述的一种产品外观检测装置，其特征在于：所述X轴导轨(4)设置有两条，其分别设置为螺纹丝杆导轨。

4.根据权利要求1所述的一种产品外观检测装置，其特征在于：所述第一视觉模块(12)垂直于水平面设置，所述第二视觉模块(13)和第三视觉模块(14)分别设置在所述第一视觉模块(12)的两侧，其分别与所述第一视觉模块(12)呈30°-60°角度设置。

5.一种产品外观检测装置的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、先将待测产品固定在夹具(8)的置料夹(9)上，检测装置通过运动控制单元进行回零，同时对装置异常进行监控并发出相关指令；

B、夹具(8)通过X轴导轨(4)、Y轴导轨(5)和Z轴导轨(6)移动到第一视觉模块(12)的正上方，第一视觉模块(12)的工业相机(15)对待测产品的第一个表面进行拍照并检测输出结果；然后由伺服电机(1)控制A转轴(10)使待测产品顺时针旋转90°，同时经过第一视觉模块(12)的工业相机(15)获取第二个表面的图片并输出检测结果；然后由伺服电机(1)控制A转轴(10)使待测产品继续顺时针旋转90°，获取第三个表面的图像并输出检测结果；然后由伺服电机(1)控制A转轴(10)使待测产品继续顺时针旋转90°，获取第四个表面的图像并输出检测结果；

C、由伺服电机(1)控制A转轴(10)使产品逆时针旋转270°回到初始状态，伺服电机(1)控制B轴导轨(11)使待测产品向+35°方向上移，形成一定角度，第二视觉模块(13)的工业相机(15)对待测产品上移的表面进行拍照获取第五个表面的图片并输出结果，然后B轴导轨(11)回到水平位置；伺服电机(1)再次控制B轴导轨(11)使待测产品向-35°方向下移，使产品另一侧上移，形成一定角度，第三视觉模块(14)的工业相机(15)对待测产品另一侧上移的表面进行拍照获取第六个表面的图片并输出结果；

D、完成待测产品六个面的拍照和检测后，夹具(8)回到初始状态，待测产品出料后等待下一个待测产品送料。