CN107589123A - 一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置，包括：具有相机和镜头的相机调整组件，可六自由度调整相机的位置和姿态，其中，相机和镜头用于待检测盖板的成像；高速直线运动组件，包括：能够吸附盖板的真空吸附组合体，从而带动盖板高速运动；成像触发传感器组件，感应盖板来料；工控机，对采集的图像进行处理和识别。上述装置实现了真空吸附组合体对盖板进行吸附高速检测，极大地降低了盖板被二次损伤的风险。

Description

一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置

技术领域

本申请涉及视觉检测技术领域，具体涉及一种用于智能设备防护盖板检测的装置。

背景技术

随着科技发展和生活水平的进步，智能设备逐渐成为人们生活的必备品之一。智能设备防护盖板主要用于对智能设备的进行外部保护、美观或装饰。例如手机或平板电脑的触摸屏防护玻璃盖板及其背面的后盖板，都是为了对设备内部的芯片电路等核心部件进行防护，同时又能起到美化的作用。

不同材质的智能设备防护盖板的生产过程存在很大差异，但是无一例外都对其外观有着越来越高地要求。比如玻璃表面可能出现划伤、崩边、脏污、丝印不良等缺陷。这些表面外观缺陷都直接影响到智能设备的美观等。

目前传统的检测手段一般是采用人工进行表面质量检测。工人通过测量仪器(如二次元影像测量仪、放大镜、菲林尺等)，读取测量仪器读数，或者是通过在各种光照情况下，利用肉眼观察表面对防护盖板的外观缺陷进行评估和测量。这种传统的人工检测手段由于受到人的主观因素的影响，存在误判率高、检测品质不稳定、检测效率低等缺点，难以保证产品质量稳定，直接影响到用户体验，逐渐成为制约智能设备防护盖板的生产效率和生产质量提高的瓶颈因素。因此行业内急需一种能够替代传统人工检测的高效率、高稳定性的智能化视觉检测系统。

发明内容

本申请在于提供一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置，其解决了智能设备防护盖板生产过程中丝网印刷表面缺陷检测的行业技术问题，具有运行速度高、检测精度高、避免二次损伤的特点，保证持续获取丝印区域表面缺陷清晰图像。

为了实现上述目的，根据提供了以下技术方案：

一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置，所述装置包括：具有相机和镜头的相机调整组件(5)，可六自由度调整相机的位置和姿态，其中，相机和镜头用于待检测盖板的成像；高速直线运动组件(8)，包括：能够吸附盖板的真空吸附组合体，从而带动盖板高速运动；成像触发传感器组件(4)，感应盖板来料；工控机(1)，对采集的图像进行处理和识别。

优选地，所述相机可以是线阵相机。

优选地，所述相机调整组件(5)包括：相机立柱(11)、L形角件(13)、手动位移台(14)，实现相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置调整；和/或包括第一旋转组合件(12)、第二旋转组合件(15)、第三旋转组合件(18)可实现相机三个方向的姿态调整。

优选地，所述高速直线运动组件(8)还包括：高速直线位移台(28)。

优选地，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体可以是具有吸附功能的真空吸附装置。

优选地，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体还包括：定制背光源(29)

优选地，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体包括：真空吸盘(30)、中空支柱(31)、第一光源支撑(32)、第二光源支撑(33)、T型底座(34)、运动底板(35)。

上述用于智能设备防护盖板外观检测的装置，其还可包括升降结构，通过机械手或人工可将盖板放置于升降结构上，带动盖板上升下降实现与真空吸附组合体的吸附。

优选地，所述升降结构包括：第一暂存位组件(2)和第二暂存位组件(7)，通过上述暂存位组件其一的升降完成盖板的上料直至被真空吸附组合体吸附，通过上述暂存位组件其二的升降带动盖板解除与真空吸附组合体吸附直至盖板下料。

优选地，所述第一暂存位组件(2)由第一底座(20)、第一升降气缸(21)、第一定位块(22)、第一升降板(23)组成，第一升降气缸(21)安装固定在第一底座(20)上，第一升降气缸(21)的活塞杆末端安装有第一升降板(23)，第一升降板(23)上开有U形孔；第二暂存位组件(7)由第二底座(24)、第二升降气缸(25)、第二定位块(26)、第二升降板(27)组成，第二升降气缸(25)安装固定在第二底座(31)上，第二升降气缸(25)的活塞杆末端安装有第二升降板(27)，第二升降板(27)上开有U形孔。

更为具体地，一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置，将高分辨率线阵工业相机及高速直线位移台用于盖板的外观检测，其中，相机，优选线阵工业相机，通过相机支架组件与机柜的底板连接。相机支架组件具备六自由度的调节线阵相机的功能。相机支架组件主体件以型钢和钢板焊接而成的桁架结构，表面进行喷塑处理。其底部是长条孔，可调节相机沿盖板运动方向的位置。同时，相机支架组件顶部竖直方向安装有固定板，微调固定板中心孔与微调旋转板的中心凸起圆柱配合，实现旋转调节功能，可保证线阵相机的视场面垂直于盖板表面。相机横梁固定在旋转板连接后，与另一个微调固定板和微调旋转板连接，用于调节线阵相机CCD与盖板表面的平行度。相机直接安装在L形角件的内孔中，通过相机在内孔中可绕光轴旋转，实现盖板运动方向与线阵相机CCD的垂直。L形角件固定在手动直线位移台上，可带动相机上下运动，调整相机与盖板之间的距离，以获取清晰锐利的图像。

为大幅提高盖板的检测效率，减少外围物体与智能设备防护盖板之间的接触面积，采用高速直线位移台和真空吸盘吸附的方式保证盖板水平稳定地高速运动，同时可确保在高速运动过程中盖板与真空吸盘之间无相对滑动，从而避免了盖板被二次损伤的风险。

可采用真空吸盘吸附在盖板的中心位置处。真空吸盘上表面开有多个小孔，以增加吸附盖板的压力。

定制背光源可采用面光源，面光源底部连接光源支架，并固定在滑台转接板上。面光源中心处开有方孔，可方便中空立柱穿过。

中空立柱上端与真空吸盘密封连接，下方真空固定块连接并固定在滑台转接板上。中空立柱上安装有快接插头并通过气管连接至真空发生器。

固定有面光源和真空吸盘的滑台转接板直接安装在高精度直线位移台的滑台上。

在直线位移台的起点和终点处，分别设置上料台组件和下料台组件，两者结构设计完全相同，都是由气缸带动U形平板上下运动。在起点处，上料台组件向下运动，把盖板送至真空吸盘表面，完成上料动作；在终点处，下料台组件抬起，在真空吸盘上取下盖板，完成下料动作。

本装置可有机械手或者人工把盖板放置在上料台上，当高速位移台上的真空吸盘运动至上料台的正下方后，上料台下降；真空吸盘吸附住盖板后，直线位移台带动面光源、真空吸盘、被检测盖板高速运动，当盖板通过线阵相机下方时，触发图像采集启动信号传感器，点亮面光源，相机开始图像采集。

图像采集结束后，关闭光源，运动至终点时，位移台停止，下料台上升，盖板与真空吸盘脱离。机械手或人工可从下料台取走已检测过的盖板。

位移台快速返回起点处，开始下一循环检测。

与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下有益效果：

实施例依据线阵相机成像和结构外形的特点，使用背光源提供照明，运用盖板的位置信息触发光源和相机，可灵活适应多种尺寸被测盖板，最终获取清晰盖板图像，构建了一个完整、可靠、高效的主动光学检测系统。

以高速直线位移台带动面光源和真空吸盘吸附的被检测盖板一起运动，极大提高了盖板运动的速度和精度。面光源中心处开有方孔，可方便真空吸盘的中空立柱穿过，能够有效减少了外围物体与被检测盖板之间的接触面积，也就是增加了盖板可检测区域面积，降低了被遮挡区域漏检的风险，同时也大幅降低盖板的二次损伤率。

实施例实现了基于线阵工业相机的智能设备防护盖板外观主动光学检测硬件系统的搭建，具有成像效果稳定，结构简洁，装调难度小，大幅提高了工业外观检测的检测效率。

当然，实施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

图1为的整体示意图；

图2为相机调整组件示意图；

图3为第一暂存位组件示意图；

图4为第二暂存位组件示意图；

图5为高速直线运动组件示意图；

图6为光源真空吸附组合体示意图；

图7为成像触发传感器组件示意图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、工控机；2、第一暂存位组件；3、防护盖板；4、成像触发传感器组件；5、相机调整组件；6、手动按钮操作台；7、第二暂存位组件；8、高速直线运动组件；9、电气安装板；10、机柜；11、相机立柱；12、第一旋转组合件；13、L形角件；14、手动位移台；15、第二旋转组合件；16、线阵相机；17、相机安装底板；18、第三旋转组合件；19、镜头；20、第一底座；21、第一升降气缸；22、第一定位块；23、第一升降板；24、第二底座；25、第二升降气缸；26、第二定位块；27、第二升降板；28、高速直线位移台；29、定制背光源；30、真空吸盘；31、中空支柱；32、第一光源支撑；33、第二光源支撑；34、T型底座；35、运动底板；36、传感器L形调整基座；37、悬臂调整件；38、光纤传感器。

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

具体实施方式

一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置，所述装置包括：具有相机和镜头的相机调整组件(5)，可六自由度调整相机的位置和姿态，其中，相机和镜头用于待检测盖板的成像；高速直线运动组件(8)，包括：能够吸附盖板的真空吸附组合体，从而带动盖板高速运动；成像触发传感器组件(4)，感应盖板来料；工控机(1)，对采集的图像进行处理和识别。

上述装置还可包括手动按钮操作台(6)、电气安装板(9)、机柜(10)等。

优选实施例，所述相机可以是线阵相机。

优选实施例，所述相机调整组件(5)包括：相机立柱(11)、L形角件(13)、手动位移台(14)，实现相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置调整；和/或包括第一旋转组合件(12)、第二旋转组合件(15)、第三旋转组合件(18)可实现相机三个方向的姿态调整。

更为具体地，相机调整组件(5)可通过相机立柱(11)底部的长条孔固定在机柜(10)的底板上，并且能够实现线阵相机(16)沿X方向的位置调整；相机调整组件(5)的上端与L形角件(13)连接，L形角件(13)的长条孔设计可实现线阵相机(16)沿Y方向的位置调整；手动位移台(14)主要目的是满足相机焦距调节，可在一定高度范围内精确调节线阵相机(16)与被测物之间的距离，获取清晰的图像。第一旋转组合件(12)是为了调整线阵相机(16)绕Y轴的姿态。第二旋转组合件(15)、第三旋转组合件(18)安装在手动位移台(14)的侧面方向上，两者同步旋转调节线阵相机(16)绕X轴的姿态。通过第一旋转组合件(12)、第二旋转组合件(15)、第三旋转组合件(18)的联合调节可保证线阵相机(16)底面与盖板(3)表面平行。线阵相机(16)通过底部安装的方式固定在相机安装底板(17)上。相机安装底板(17)有四个弧形腰孔，能允许相机绕Z轴旋转，使线阵相机(16)的CCD垂直于盖板(3)的运动方向。相机安装底板(17)直接安装于第二旋转组合件(15)和第三旋转组合件(18)的底部边缘。上述具有六自由度调节功能的相机调整组件(5)能够灵活的调整线阵相机(16)的位置和姿态，具有设计简洁、调节方便快捷、刚度强等优点，完全可以满足线扫描成像的要求。

优选实施例，所述高速直线运动组件(8)还包括：高速直线位移台(28)。

优选实施例，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体可以是具有吸附功能的真空吸附装置。

优选实施例，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体还包括：定制背光源(29)

优选实施例，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体包括：真空吸盘(30)、中空支柱(31)、第一光源支撑(32)、第二光源支撑(33)、T型底座(34)、运动底板(35)。

更为具体地，高速直线运动组件(8)主要目的是带动盖板进行高速直线运动，保证盖板在图像采集过程中的姿态的稳定，提高工业现场的校测效率。对于上述优选实施例中的主要组成部分有高速直线位移台(28)、定制背光源(29)、真空吸盘(30)、中空支柱(31)、第一光源支撑(32)、第二光源支撑(33)、T型底座(34)、运动底板(35)。根据光学成像的设计，采用平行背光源的成像方式。定制背光源(29)中间开有方孔。真空吸盘(30)的上表面开有规律的小圆孔，以便于盖板(3)平面之间形成负压，稳定地吸附至盖板(3)。真空吸盘(30)与中空支柱(31)密封连接，穿过定制背光源(29)中间的方孔，通过T型底座(34)固定在运动底板(35)上。中空支柱(31)和T型底座(34)也需要密封连接，并通过T型底座(34)侧面的孔与气管快接插头连接。定制背光源(29)通过第一光源支撑(32)和第二光源支撑(33)固定在运动底板(35)上。第一光源支撑(32)和第二光源支撑(33)结构完全一致。最后上述结构固定在高速直线位移台(28)的滑台上表面。真空吸盘(30)吸附盖板(3)后，由高速直线位移台(28)驱动，通过线阵相机(16)下方进行图像采集。真空吸盘(30)能够以最小的接触面积，提供足够的力，以保证盖板高速起动或停止的加速度，有效避免了盖板与其接触面之间的相对滑动，极大降低盖板二次划伤的风险。

优选实施例，上述用于智能设备防护盖板外观检测的装置，其还可包括升降结构，通过机械手或人工可将盖板放置于升降结构上，带动盖板上升下降实现与真空吸附组合体的吸附。

优选实施例，所述升降结构包括：第一暂存位组件(2)和第二暂存位组件(7)，通过上述暂存位组件其一的升降完成盖板的上料直至被真空吸附组合体吸附，通过上述暂存位组件其二的升降带动盖板解除与真空吸附组合体吸附直至盖板下料。

优选实施例，所述第一暂存位组件(2)由第一底座(20)、第一升降气缸(21)、第一定位块(22)、第一升降板(23)组成，第一升降气缸(21)安装固定在第一底座(20)上，第一升降气缸(21)的活塞杆末端安装有第一升降板(23)，第一升降板(23)上开有U形孔；第二暂存位组件(7)由第二底座(24)、第二升降气缸(25)、第二定位块(26)、第二升降板(27)组成，第二升降气缸(25)安装固定在第二底座(31)上，第二升降气缸(25)的活塞杆末端安装有第二升降板(27)，第二升降板(27)上开有U形孔。

更为具体地，上述优选实施例中涉及到的：第一暂存位组件(2和第二暂存位组件(7的结构和实现原理基本类似。第一暂存位组件(2)由第一底座(20)、第一升降气缸(21)、第一定位块(22)、第一升降板(23)等组成。第一升降气缸(21)安装固定在第一底座(20)上，与机柜(10)的底板连接。第一升降气缸(21)的活塞杆末端安装有第一升降板(23)，可带动盖板升降。第一升降板(23)上开有U形孔，可便于高速直线运动组件(8)中的真空吸盘(30)和中空支柱(31)的高速运动防止撞机发生。同理，第二暂存位组件(7)由第二底座(24)、第二升降气缸(25)、第二定位块(26)、第二升降板(27)等组成。第二升降气缸(25)安装固定在第二底座(31)上，与机柜(10)的底板连接。第二升降气缸(25)的活塞杆末端安装有第二升降板(27)，可带动盖板升降。

装置可通过机械手或人工把盖板放置于第一暂存位组件(2)的第一升降板(23)上，之后第一升降板(23下降，真空吸盘(30)完成对盖板的吸附。然后高速直线位移台(28)开始高速运动，当盖板触发光纤传感器(38)时，线阵相机(16)和定制背光源(29)开始工作；直到盖板脱离光纤传感器(38)的感应范围后，线阵相机(16)和定制背光源(29)停止工作，完成对被测盖板的图像采集。盖板高速运动至高速直线位移台(28)的终点后，真空吸盘(30)停止吸附，同时第二暂存位组件(7)的第二升降板(27)抬升，使盖板与真空吸盘(30)脱离。随后由机械手或人工把盖板从第二升降板(27)上取走，完成下料动作。此时高速直线位移台(28)返回起点位置，准备下一循环的检测。

更为具体地，成像触发传感器组件(4)包括传感器L形调整基座(36)、悬臂调整件(37)、光纤传感器(38)等。其主要目的是用于感应盖板来料，无需对盖板(3)进行运动方向的定位，为线阵相机(16)和定制光源(37)开始和停止工作提供信号。因此在真空吸盘(30)可以稳定吸附后，无需对盖板(3)沿运动方向进行定位，也不需要知晓盖板(3)的长度信息，可以最小的成像扫描时间和最小的图像完成对盖板(3)的成像。传感器L形调整基座(36)与机柜(10)的底板相连，能够实现传感器沿盖板(3)运动方向上的调整，悬臂调整件(37)与传感器L形调整基座(36)相连，可实现上下方向的调节，灵活调整光纤传感器(38)和盖板(3)之间的距离。悬臂调整件(37)末端的长条孔可以方便调节光纤传感器(38)在盖板(3)宽度方向上的位置。

Claims (10)

1.一种用于智能设备防护盖板外观检测的装置，所述装置包括：

具有相机和镜头的相机调整组件(5)，可六自由度调整相机的位置和姿态，其中，相机和镜头用于待检测盖板的成像；

高速直线运动组件(8)，包括：能够吸附盖板的真空吸附组合体，从而带动盖板高速运动；

成像触发传感器组件(4)，感应盖板来料；

工控机(1)，对采集的图像进行处理和识别。

2.根据权利要求1所述的装置，所述相机可以是线阵相机。

3.根据权利要求1或2所述的装置，所述相机调整组件(5)包括：相机立柱(11)、L形角件(13)、手动位移台(14)，实现相机在X轴、Y轴、Z轴三个方向的位置调整；和/或包括第一旋转组合件(12)、第二旋转组合件(15)、第三旋转组合件(18)可实现相机三个方向的姿态调整。

4.根据上述任一权利要求所述的装置，所述高速直线运动组件(8)还包括：高速直线位移台(28)。

5.根据上述任一权利要求所述的装置，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体可以是具有吸附功能的真空吸附装置。

6.根据上述任一权利要求所述的装置，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体包括：真空吸盘(30)、中空支柱(31)、第一光源支撑(32)、第二光源支撑(33)、T型底座(34)、运动底板(35)。

7.根据权利要求所述的装置，所述高速直线运动组件(8)中的真空吸附组合体还包括：定制背光源(29)。

8.根据上述任一权利要求所述的装置，其还可包括升降结构，通过机械手或人工可将盖板放置于升降结构上，带动盖板上升下降实现与真空吸附组合体的吸附。

9.根据权利要求8所述的装置，所述升降结构包括：第一暂存位组件(2)和第二暂存位组件(7)，通过上述暂存位组件其一的升降完成盖板的上料直至被真空吸附组合体吸附，通过上述暂存位组件其二的升降带动盖板解除与真空吸附组合体吸附直至盖板下料。

10.根据权利要求9所述的装置，所述第一暂存位组件(2)由第一底座(20)、第一升降气缸(21)、第一定位块(22)、第一升降板(23)组成，第一升降气缸(21)安装固定在第一底座(20)上，第一升降气缸(21)的活塞杆末端安装有第一升降板(23)，第一升降板(23)上开有U形孔；第二暂存位组件(7)由第二底座(24)、第二升降气缸(25)、第二定位块(26)、第二升降板(27)组成，第二升降气缸(25)安装固定在第二底座(31)上，第二升降气缸(25)的活塞杆末端安装有第二升降板(27)，第二升降板(27)上开有U形孔。