CN107014825B - 一种用于透明平板外观检测的高精度输送装置 - Google Patents

Abstract

一种用于透明平板外观检测的高精度输送装置，所述装置至少包括：第一阶梯转轴组件、第二阶梯转轴组件、第三阶梯转轴组件、第四阶梯转轴组件、第一皮带支撑组件、第二皮带支撑组件、第一传送皮带、第二传送皮带、第三传送皮带、第四传送皮带、旋转编码器、底板、第一支撑板、第二支撑板、主驱动轴组件等，传送皮带以一定的拉伸率或涨紧力套在第一阶梯转轴组件和第二阶梯转轴组件、第三阶梯转轴组件和第四阶梯转轴组件的圆弧形凹槽内，在每根皮带下方都有皮带支撑组件，防止皮带“塌腰”现象，提高了所传输透明平板的运动平直度，最大程度降低线扫描过程中由透明平板运动引起的误差，并最终保证线扫描图像中透明平板边缘或直线元素的直线度。

Description

一种用于透明平板外观检测的高精度输送装置

技术领域

本申请涉及透明平板传送系统，尤其涉及玻璃检测的高精度输送装置。

背景技术

在日常生活中，玻璃等透明平板的应用日益广泛，相应地对玻璃等透明平板外观的要求不断提高，尤其是对覆盖于显示屏上的玻璃的表面质量的检测提出了更高的要求。目前整个玻璃行业依然采用人工目视法进行表面质量检测。然而市场对玻璃的需求量不断增大，对表面质量要求也是日益提高。由于人工目视法存在着主观性强、误判率高、检测品质不稳定、检测效率低等缺点，所以为了进一步提高玻璃外观质量，客观评价标准一致、检测效率高的机器视觉方法进行玻璃外观检测逐渐成为玻璃检测行业关注的焦点。

基于机器视觉进行玻璃外观检测，是一项集光、机、电、软等多学科交叉的技术方向。为了获取完整准确的玻璃图像，通常采用线阵相机对整个玻璃外观进行扫描成像。线阵相机成像必须使被测物体垂直于CCD方向匀速运动，所以玻璃的输送装置的传送精度直接决定了玻璃图像的质量。

目前被测物体运动的常用方法是使用直线位移台或辊子输送机。辊子输送机是利用按一定间距均匀架设在固定支架上的若干个辊子来输送成件物品的输送机。如果直接采用传统的辊子输送机方式，所获得的线扫图像中沿玻璃运动方向的直线出现严重扭曲，无法满足后续图像处理的要求，其主要原因是以通常的加工和装配精度，无法保证与玻璃接触的十几根辊子时刻处在同一水平面内。如果采用直线位移台的方式需要在玻璃的底部或侧面通过托起、夹持或吸附的方式带动玻璃运动。虽然直线位移台的运动精度能够满足图像的要求，但是在线扫描图像中玻璃的某些部分会被遮挡，其所遮挡的部分就无法进行检测，增大了漏检的风险。另外根据直线位移台自身特点及工业现场的使用要求，直线位移台必须做往复运动，存在空回行程，降低了现场的检测效率。

虽然玻璃生产行业历经数十年的升级改造，自动化程度得到了很大的提高，但是目前在用的玻璃输送装置无法满足玻璃外观检测的需求。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请主要目的在于提供一种可用于透明平板尤其是玻璃外观视觉检测的高精度输送装置，其解决了玻璃线扫描检测过程中部分区域被遮挡和运动不平稳等技术问题，为后续采用机器视觉方法进行玻璃外观质量检测提供了有力的支持。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了以下技术方案：

一种透明平板尤其是玻璃高精度输送装置，可将玻璃进行平稳输送，以利于线阵扫描光学成像系统获取高质量的图像，所述装置至少包括：

4根带有圆弧形凹槽的阶梯转轴。每根阶梯转轴上带有至少2个圆弧形凹槽。

每根阶梯转轴的两端通过轴承和轴承座固定在装置两侧的支撑板上。

两根圆形传送皮带以一定的拉伸率或涨紧力套在第1根和第2根阶梯转轴的圆弧形凹槽内，同样地，另两根圆形传送皮带以一定的拉伸率或涨紧力套在第3根和第4根阶梯转轴的圆弧形凹槽内。通过相同的两根圆形传送皮带连接的2根阶梯转轴称为一对阶梯转轴。

每对阶梯轴之间均增加支撑结构，支撑结构对与玻璃接触的圆皮带起到支撑作用，防止出现圆皮带中间塌腰的现象。支撑结构采用偏心轴的调节方式，通过旋转可调节支撑点的高低位置。

第2根和第3根阶梯转轴之间无任何连接，以便于线阵相机扫描图像。上述两根中的其中一根阶梯转轴与高精度旋转编码器连接，用于测量阶梯转轴的转速，为相机拍摄图像提供外触发信号。

阶梯转轴的其中一端连接有齿轮。主驱动轴的旋转通过齿轮副传递到阶梯转轴，阶梯转轴带动圆形传送皮带运动，从而使玻璃沿皮带直线运动。

电机与主驱动轴之间通过同步带传递动力。

与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下有益效果：

本申请根据柔性体的传动特性，采用两对带有凹槽的阶梯转轴上安装圆皮带方式进行玻璃的传送，同时在每对阶梯轴之间增加偏心支撑结构，以防止皮带“塌腰”现象的出现，极大地提高所传输玻璃的运动平直度，能够最大程度降低线扫描过程中由玻璃运动引起的误差，并最终可保证线扫描图像中玻璃边缘或直线元素的直线度。

所有的阶梯转轴的旋转运动都由主驱动轴通过齿轮副传递，保证了所有阶梯转轴的运动的同步性。其中一根阶梯转轴与高精度旋转编码器连接，可以实时测量阶梯转轴的转速，进而可以高效而准确的获取玻璃在圆形传送皮带上的实时速度。

第2根和第3根阶梯转轴之间无任何物体与玻璃接触，可以保证线阵相机采集的图像是玻璃的真实完成图像，玻璃图像无被遮挡的区域。

本申请解决了工业现场玻璃高精度输送的技术难题，既避免了直线位移台传输过程中的往复运动，又能够保证玻璃检测过程中运动的直线度，传输精度高，完全可以满足玻璃现场检测的要求，为线阵相机的精确测量和检测提供有力保证。

当然，实施本申请的任一产品不一定需要同时实现以上所述的所有优点。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本申请的进一步的理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但不构成对本申请的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1为高精度玻璃输送装置的示意图；

图2为阶梯转轴的示意图；

图3为阶梯转轴位置布局示意图；

图4为皮带支撑组件结构图

图5为偏心支撑部件装配图

图6为六角偏心轴示意图

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、第一阶梯转轴组件；2、第二阶梯转轴组件；3、第三阶梯转轴组件；4、第四阶梯转轴组件；5、第三传送皮带；6、第二皮带支撑组件；7、第四传送皮带；8、第一轴承压板；9、第二轴承压板；10、旋转编码器；11、主驱动轴组件；12、电机组件；13、第一支撑板；14、第二传送皮带；15、第一皮带支撑组件；16、第一传送皮带；17、底板；18、第二支撑板；19、阶梯转轴；20、轴承；21、传动齿轮；22、皮带支撑组件底座；23、偏心支撑部件；24、支撑转轮；25、六角偏心轴；26、光轴。

这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本申请的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本申请实施例解决的技术问题、所采用的技术方案以及实现的技术效果进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，并不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下，所获的所有其它等同或明显变型的实施例均落在本申请的保护范围内。本申请实施例可以按照权利要求中限定和涵盖的多种不同方式来具体化。

需要说明的是，在下面的描述中，为了方便理解，给出了许多具体细节。但是很明显，本申请的实现可以没有这些具体细节。

需要说明的是，在没有明确限定或不冲突的情况下，本申请中的各个实施例及其中的技术特征可以相互组合而形成技术方案。

本申请实施例的基本思想是：利用4个圆形传送皮带和4根带有圆弧形凹槽的阶梯转轴，实现透明平板尤其是玻璃的高精度直线传输。为提高圆形皮带的运动直线度，降低设备装调难度，需要在其与玻璃接触的下方增加偏心支撑结构。为保证线阵相机采集的图像与玻璃真实状态相同，在相机视场内，无其他外物与玻璃接触，即中间两根阶梯转轴之间无任何连接。由于四根阶梯转轴与同一根主驱动轴分别通过齿轮副传递动力，因此能够保证所有阶梯转轴的速度同步性。通过第2根阶梯转轴与旋转编码器相连，实现了玻璃运动速度的精确测量。通过上述各项措施，能够大幅提高玻璃在线检测图像的准确性和检测效率。

本申请实施例提供了一种用于透明平板尤其是玻璃传送的高精度输送装置。该装置至少包括第一阶梯转轴组件1、第二阶梯转轴组件2、第三阶梯转轴组件3、第四阶梯转轴组件4、第一皮带支撑组件15、第二皮带支撑组件6、第一传送皮带16、第二传送皮带14、第三传送皮带5、第四传送皮带7、旋转编码器10、底板17、第一支撑板13、第二支撑板18、主驱动轴组件11等。

第一阶梯转轴组件1和第二阶梯转轴组件2上的2个相对应的圆形凹槽内分别装有第一传送皮带16和第二传送皮带14；其中第一传送皮带16和第二传送皮带14的上方由第一皮带支撑组件15提供向上支撑。同样地，第三阶梯转轴组件3和第四阶梯转轴组件4上的2个相对应的圆形凹槽内分别装有第三传送皮带5和第四传送皮带7；其中第三传送皮带5和第四传送皮带7上方由第二皮带支撑组件6提供向上皮带支撑。第二阶梯转轴组件2和第三阶梯转轴组件3之间无任何连接。

第一皮带支撑组件15和第二皮带支撑组件6的设计结构完全相同，都分别由1个支撑底座22和4个偏心支撑部件23组成。偏心支撑部件23共包括支撑转轮24、六角偏心轴25、光轴26等。支撑转轮24安装在六角偏心轴25上，其轴向通过卡簧定位。光轴30的一端插入六角偏心轴25的偏心孔内并通过紧定螺钉固定，另一端固定在皮带支撑组件底座22的侧面孔内。通过扳手旋转六角偏心轴25，可带动支撑转轮24竖直方向上的高度调节。偏心支撑部件的使用使得皮带支撑更为平稳，皮带传动的直线性更好。

第一皮带支撑组件15和第二皮带支撑组件6的主要目的是分别支撑第一传送皮带16和第二传送皮带14、第三传送皮带5和第四传送皮带7。由于各阶梯轴的轴间距太长，皮带作为柔性体，必然有中间“塌腰”的现象，进而使输送过程中玻璃出现明显的上下颠簸和左右摆动，直接影响到玻璃的检测精度。通过第一皮带支撑组件15的支撑调节，即调节支撑点P2、P3的水平高度，可保证支撑点P2、P3在点P1和点P4连接的直线上，同理，通过第二皮带支撑组件6的支撑调节，即调节支撑点P6、P7的水平高度，也可保证支撑点P6、P7在点P5和点P8连接的直线上。通过第一皮带支撑组件15和第二皮带支撑组件6对传送皮带的支撑以及第一阶梯转轴组件1、第二阶梯转轴组件2、第三阶梯转轴组件3、第四阶梯转轴组件4的安装位置精度，可极大地提高所传输玻璃的运动平直度，能够最大程度降低线扫描过程中由玻璃运动引起的误差，进而最终可保证线扫描图像中玻璃边缘或直线元素的直线度。

第一支撑板13和第二支撑板18固定在底板17上。第一阶梯转轴组件1、第二阶梯转轴组件2、第三阶梯转轴组件3、第四阶梯转轴组件4按照相应的顺序安装在第一支撑板13和第二支撑板18的U形轴承孔内，第一阶梯转轴组件1、第二阶梯转轴组件2、第三阶梯转轴组件3、第四阶梯转轴组件4上的齿轮分别与主驱动轴组件11的齿轮配合，保证所有转轴速度的同步性。其中第一阶梯转轴组件1、第四阶梯转轴组件4分别由2块第一轴承压板8把轴承固定在U形轴承孔内；第二阶梯转轴组件2、第三阶梯转轴组件3共由2块第二轴承压板9把轴承固定在U形轴承孔内。

第一阶梯转轴组件1与第二阶梯转轴组件2之间的轴间距为a，第二阶梯转轴组件2与第三阶梯转轴组件3之间的轴间距为b，第三阶梯转轴组件3与第四阶梯转轴组件4之间的轴间距为c。假定在传输方向上，玻璃的长度为L，一般地，

上述公式中，轴间距a、c取值主要依据是防止玻璃检测过程中同时接触3对传输皮带，有效地保证了玻璃运动的精度。另外a、c的上限值不允许超过传输平皮带的弹性范围，一般可根据皮带拉伸5％～20％时的长度，确定a、c的详细取值。如果皮带的拉伸率过大，必然导致其旋转过程中弹性滑动增大，极大降低玻璃直线运动的精度。

第二阶梯转轴组件2或第三阶梯转轴组件3之间无任何物体与玻璃接触，可以保证线阵相机采集的图像是玻璃的真实完成图像，玻璃图像无被遮挡的区域。

旋转编码器10可直接与第二阶梯转轴组件2或第三阶梯转轴组件3相连接，用于测量第二阶梯转轴组件2或第三阶梯转轴组件3的转速，进而计算出玻璃运动的速度。

以上对本申请实施例所提供的技术方案进行了详细的介绍。虽然本文应用了具体的个例对本申请的原理和实施方式进行了阐述，但是，上述实施例的说明仅适用于帮助理解本申请实施例的原理；同时，对于本领域技术人员来说，依据本申请实施例，在具体实施方式以及应用范围之内均会做出改变。

需要说明的是：附图中的标记只是为了更清楚地说明本申请，不视为对本申请保护范围的不当限定。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

本文中使用了“第一”、“第二”等这样的表述，这种表述仅仅是为了区别类似的对象，并非是用于表述特定的顺序或先后次序。

本申请并不限于上述实施方式，在不背离本申请实质内容的情况下，本领域普通技术人员可以想到的任何变形、改进或替换均落入本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于透明平板外观检测的高精度输送装置，其特征在于，所述装置至少包括：

4根带有圆弧形凹槽的阶梯转轴组件，包括阶梯转轴(19)、传动齿轮(21)、轴承(20)，4根阶梯转轴组件安装在第一支撑板(13)和第二支撑板(18)的轴承座孔内，第一支撑板(13)和第二支撑板(18)固定在底板(17)上；所述4根带有圆弧形凹槽的阶梯转轴组件分别为第一阶梯转轴组件(1)、第二阶梯转轴组件(2)、第三阶梯转轴组件(3)和第四阶梯转轴组件(4)；

所述装置还包括主驱动轴组件（11）；所述第一阶梯转轴组件(1)、所述第二阶梯转轴组件(2)、所述第三阶梯转轴组件(3)和所述第四阶梯转轴组件(4)上的齿轮分别与所述主驱动轴组件（11）的齿轮配合，保证所有转轴速度的同步性；

所述第一阶梯转轴组件(1)和所述第二阶梯转轴组件(2)上的其中2个圆形凹槽内分别装有第二传送皮带(14)、第一传送皮带(16)，同样地，所述第三阶梯转轴组件(3)和所述第四阶梯转轴组件(4)上的其中2个圆形凹槽内分别装有第三传送皮带(5)、第四传送皮带(7)，第一皮带支撑组件(15)用于支撑第一传送皮带(16)、第二传送皮带(14)；第二皮带支撑组件(6)用于支撑第三传送皮带(5)、第四传送皮带(7)；

其中，所述第二阶梯转轴组件(2)或所述第三阶梯转轴组件(3)直接与旋转编码器(10)连接；

所述第一皮带支撑组件(15)和第二皮带支撑组件(6)的设计结构完全相同，都分别由1个皮带支撑组件底座(22)和4个偏心支撑部件(23)组成；所述第一皮带支撑组件(15)的支撑点与所述第一阶梯转轴组件(1)、所述第二阶梯转轴组件(2)保持在同一水平面上；所述第二皮带支撑组件(6)的支撑点与所述第三阶梯转轴组件(3)、所述第四阶梯转轴组件(4)保持在同一水平面上；

所述偏心支撑部件(23)包括支撑转轮(24)、六角偏心轴(25)和光轴(26)，其中支撑转轮(24)安装在六角偏心轴(25)上，其轴向通过卡簧定位；

所述光轴(26)的一端插入六角偏心轴(25)的偏心孔内并通过紧定螺钉固定，另一端固定在皮带支撑组件底座(22)的侧面孔内，通过旋转六角偏心轴(25)，带动支撑转轮(24)竖直方向上的高度调节。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：透明平板选为玻璃平板或是透明塑料平板。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一阶梯转轴组件(1)与第二阶梯转轴组件(2)之间的轴间距为a，第二阶梯转轴组件(2)与第三阶梯转轴组件(3)之间的轴间距为b，第三阶梯转轴组件(3)与第四阶梯转轴组件(4)之间的轴间距为c，设定在传输方向上，玻璃的长度为L，其中，b＜L/2，a＞L，c＞L。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，a、c的上限值不超过传输平皮带的弹性范围。

5.根据上述权利要求任一权利要求所述的装置，其特征在于，并且所述第二阶梯转轴组件(2)和第三阶梯转轴组件(3)之间无能够影响透明平板成像的遮挡物。