CN106679566A - 一种大幅面瓷砖快速检测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种大幅面瓷砖快速检测仪，包括：检测平台、升降导轨、升降支架、扫描装置安装支架、CCD相机、激光位移传感器、PLC和工控机；所述升降导轨包括安装在检测平台两侧的一对，所述升降支架安装在升降导轨上，所述扫描装置安装支架为条形杆，条形杆的中部转动安装在升降支架上，一第三电机与条形杆连接使条形杆绕安装点转过±90°；所述CCD相机、激光位移传感器安装在扫描装置安装支架上；所述第一电机、第二电机、第三电机与PLC连接，所述CCD相机、激光位移传感器、PLC与工控机连接。本发明能够很好的适应国内工厂的一系列如高温、震动、粉尘、积水和环境光暗等问题，且制造成本较低、机械结构设计稳定精密，能重复检测且重复检测精度高。

Description

一种大幅面瓷砖快速检测仪
技术领域
本发明涉及瓷砖表面检测技术领域，尤其涉及一种大幅面瓷砖快速检测仪。
背景技术
目前，国内的大多数中小陶瓷企业仍然采用传统的人工检测方法，企业雇佣大量的工人使用卡尺、千分尺等工具对墙地砖进行接触测量。这种测量方式导致工人每天的工作量过大，甚至可能会产生一系列问题，如读数错误、测量不规范、瓷砖磨损严重等问题，进而影响了检测精度和产品质量。
虽然国内也有一部分企业采用机械检测，但现有的机械检测设备大多为接触测量(接触测量是指将探头与陶瓷表面接触，通过机器自带的算法进行尺寸测量)，接触测量虽然是代替人工测量的一种有效方式，但是接触测量也造成了瓷砖表面的磨损，降低了瓷砖质量，同时接触离线的测量方式检测效率低。
意大利、德国等陶瓷装备制造强国虽早已实现墙地砖几何尺寸的在线测量。但是，国外产品售价高达每台检测设备13万欧元，每条自动分选包装线10万欧元，售价昂贵，远远超出了国内陶瓷生产企业的承受能力。由于国内的生产工艺水平与国外有较大差距，加之国内传统的平整度检测方法及定义方式与国外存在本质的差异，所以导致这些检测设备不能满足国内实际的生产要求，难以在国内得到普遍推广和普及。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种检测精度高、检测速度快的适用于大幅面瓷砖的快速检测仪。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种大幅面瓷砖快速检测仪，适用于600×600mm以上规格的大幅面瓷砖检测，其特征在于，包括：检测平台、升降导轨、升降支架、扫描装置安装支架、CCD相机、激光位移传感器、PLC和工控机；所述检测平台为金属平台；所述升降导轨包括安装在检测平台两侧的一对，一第一电机与两个升降导轨连接使两个升降导轨分别在检测平台两侧同步移动；所述升降支架安装在升降导轨上，一第二电机与升降支架连接使升降支架沿升降导轨上下移动；所述扫描装置安装支架为条形杆，条形杆的中部转动安装在升降支架上，一第三电机与条形杆连接使条形杆绕安装点转过±90°；所述CCD相机、激光位移传感器安装在扫描装置安装支架上；所述第一电机、第二电机、第三电机与PLC连接，所述CCD相机、激光位移传感器、PLC与工控机连接。
作为改进地，所述激光位移传感器转动安装在扫描装置安装支架上，以便调整激光位移传感器与检测平台之间的垂直度。
作为改进地，所述激光位移传感器共为2+N个；其中2个设置在条形杆的两端，用来测量瓷砖侧面的平面度和直线度；根据瓷砖的幅面尺寸，按需设置N(N≥2)个用来采集瓷砖正面的平面度、直线度、表面缺陷等信息。
作为改进地，所述CCD相机转动安装在扫描装置安装支架上。
作为改进地，所述工控机为研华工控机。
作为改进地，所述PLC为三菱FX3U系列PLC。
作为改进地，所述CCD相机为Basler200万像素黑白CCD相机或Basler130万像素彩色CCD相机。
作为改进地，所述激光位移传感器为松下HC-G030激光位移传感器。
本发明的有益效果是：
一、专门针对国内的陶瓷生产环境进行开发，能够很好的适应国内工厂的一系列如高温、震动、粉尘、积水和环境光暗等问题，且制造成本较低、机械结构设计稳定精密，能重复检测且重复检测精度高。
二、整个检测仪有5个电机控制轴(第一、第二、第三电机分别控制一个及CCD相机和激光位移传感器的转动安装)进行控制，可以实现陶瓷墙地砖的尺寸、厚度和平面平整度的快速检测，检测效率高。
三、目前我国两大陶瓷墙地砖产业基地在广东佛山市和山东淄博市。就佛山而言，陶瓷生产厂家已达1500多家，工业年产值超过200亿元。本发明提供的大幅面瓷砖快速检测仪可以有效的提高检测瓷砖质量的精准率和效率，具有十分重要的社会意义和广阔的市场潜力。
附图说明
图1所示为本发明提供的快速检测仪结构示意图。
图2所示为图1的左视图。
图3所示为图1的前视图。
附图标记说明：
1：检测平台，2：升降导轨，3：升降支架，4：扫描装置安装支架，5：CCD相机，6：激光位移传感器，7：第三电机。
具体实施方式
为方便本领域技术人员更好地理解本发明的实质，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。
如图1-图3所示，一种大幅面瓷砖快速检测仪，适用于600×600mm以上规格的大幅面瓷砖检测，包括：检测平台1、升降导轨2、升降支架3、扫描装置安装支架4、CCD相机5、激光位移传感器6、PLC和工控机。
其中，所述检测平台1为平面度小于0.1mm的金属板。金属板具备耐腐蚀、耐磨损和长久使用的特性，安装更换容易。
所述升降导轨2包括安装在检测平台1两侧的一对，一第一电机与两个升降导轨2连接使两个升降导轨2分别在检测平台两侧同步移动，以便实现扫描装置的水平移动。
所述升降支架3安装在升降导轨2上，一第二电机与升降支架3连接使升降支架3沿升降导轨2上下移动，以便实现扫描装置的上下移动。
所述扫描装置安装支架4为条形杆，条形杆的中部转动安装在升降支架3上，一第三电机7与条形杆连接使条形杆绕安装点转过±90°，以实现对瓷砖不同侧平整度的检测。
所述CCD相机5、激光位移传感器6都转动安装在扫描装置安装支架4上，以便实现全方位的拍照及调整激光位移传感器6与检测平台之间的垂直度。
所述第一电机、第二电机、第三电机7与PLC连接，所述CCD相机5、激光位移传感器6、PLC都与工控机连接。
本实施例中，优选CCD相机为Basler200万像素黑白CCD相机或Basler130万像素彩色CCD相机。在同等测量精度的要求下，这两款相机测量范围更大，且易于满足实时、在线测量的要求；该检测仪可以实现对被测对象高精度、高效率的采集，具有目标简单，价格低廉等优点。同时，Basler 200万像素黑白CCD相机，通过串口与Labview软件结合，单行最大4096像素，每个像素为10*10um。摄像机具有高灵敏度、高信噪比、Anti-blooming抑制过度曝光功能、多摄像机同步、串口通信控制灵活等特点。基于CCD相机的高精度测量技术和图像处理检测概念，是应用一个标准物体的图像检测过程中的计算处理过程和图像采集过程和总共需数十毫秒的时间，与其他测量方法相比效率更高，适于大批量零件的分级检测。应用像素细分技术进行的图像比较测量精度可达到微米级，是一种高精度、非接触、高效测量的新方法。
优选激光位移传感器5为2+N个松下HC-G030激光位移传感器；其中2个设置在条形杆的两端，用来测量瓷砖侧面的平面度和直线度；根据瓷砖的幅面尺寸，按需设置N(N≥2)个用来采集瓷砖正面的平面度、直线度、表面缺陷等信息。采用松下HC-G030激光位移传感器，无论被测表面是明是暗、粗糙还是光滑、透明与否都能获得非常高的线性度与分辨率。微型激光传感器无需控制器即可单独使用，安装调节方便。
优选PLC为三菱FX3U系列PLC。优选工控机为研华工控机。由于陶瓷生产工厂环境相对恶劣(潮湿、粉尘、高温)，研华工控机性能稳定，可以长时间工作，且对外界环境的适应性强，适合在陶瓷生产工厂这种恶劣的环境下超长时间工作。
实际工作时，首先，PLC启动第一电机使扫描装置(CCD相机、激光位移传感器)运动回到原点，原点可以自定义，本实施例中，设定在检测平台台面中心点正上方，然后等待瓷砖传输到检测平台上，当瓷砖到达检测平台的设定区域后，PLC启动第二电机使升降支架到达指定位置，紧接着CCD摄像机光电触发，开始进行快速拍摄，然后将拍摄好的图像通过数据接口等传送至工控机的Labview软件，开始进行图像识别和分析，采集完成后将图像数据进行图像处理使图像界限更加分明，接下来由我们编好的程序自动进行尺寸计算，尺寸的计算是通过标定瓷砖数据与所拍摄图像数据的比较从而进行瓷砖尺寸计算，计算完成后根据设置等级将瓷砖划分成不同等级，接着Labview软件会将瓷砖的尺寸数据分析所得出的数据处理传送至PLC。
PLC根据工控机反馈的瓷砖尺寸，启动第一电机使扫描装置运动到瓷砖中心，接着启动激光位移传感器开始进行快速扫描，快速扫描包括第一次扫描和通过第三电机使扫描装置转过90°之后的第二次扫描。激光位移传感器在扫描过程中根据光线反射得出瓷砖表面起伏的高度而得出数据传输给工控机，经过工控机处理后将这个数据读入与工控机连接的数据采集卡，数据采集卡通过所采集的模拟量进行A/D模式的转换，得出转换后的数字量，然后根据这个数据量开始瓷砖质量平面度组分级。
以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大幅面瓷砖快速检测仪，适用于600×600mm以上规格的大幅面瓷砖检测，其特征在于，包括：检测平台、升降导轨、升降支架、扫描装置安装支架、CCD相机、激光位移传感器、PLC和工控机；
所述检测平台为金属平台；
所述升降导轨包括安装在检测平台两侧的一对，一第一电机与两个升降导轨连接使两个升降导轨分别在检测平台两侧同步移动；
所述升降支架安装在升降导轨上，一第二电机与升降支架连接使升降支架沿升降导轨上下移动；
所述扫描装置安装支架为条形杆，条形杆的中部转动安装在升降支架上，一第三电机与条形杆连接使条形杆绕安装点转过±90°；
所述CCD相机、激光位移传感器安装在扫描装置安装支架上；
所述第一电机、第二电机、第三电机与PLC连接，所述CCD相机、激光位移传感器、PLC与工控机连接。
2.根据权利要求1所述的一种大幅面瓷砖快速检测仪，其特征在于，所述激光位移传感器转动安装在扫描装置安装支架上，以便调整激光位移传感器与检测平台之间的垂直度。
3.根据权利要求1所述的一种大幅面瓷砖快速检测仪，其特征在于，所述激光位移传感器共为2+N个；其中2个设置在条形杆的两端，用来测量瓷砖侧面的平面度和直线度；另外N个用来采集瓷砖正面的平面度、直线度、表面缺陷信息；N≥2。
4.根据权利要求1所述的一种大幅面瓷砖快速检测仪，其特征在于，所述CCD相机转动安装在扫描装置安装支架上。
5.根据权利要求1所述的一种大幅面瓷砖快速检测仪，其特征在于，所述工控机为研华I5工控机。
6.根据权利要求1所述的一种大幅面瓷砖快速检测仪，其特征在于，所述PLC为三菱FX3U系列PLC。
7.根据权利要求1所述的一种大幅面瓷砖快速检测仪，其特征在于，所述CCD相机为Basler200万像素黑白CCD相机或Basler 130万像素彩色CCD相机。
8.根据权利要求1所述的一种大幅面瓷砖快速检测仪，其特征在于，所述激光位移传感器为松下HC-G030激光位移传感器。
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