CN108333187A - 平板形材料两面差异性视觉鉴别系统 - Google Patents

平板形材料两面差异性视觉鉴别系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，该系统包括：漫射照明装置，用于对平板形材料提供漫射照明；成像装置，用于对平板形材料在漫射照明装置的照射下进行成像扫描；传送装置，用于使得平板形材料与成像装置间产生相对移动；控制器，通信连接漫射照明装置和成像装置，用于控制漫射照明装置和成像装置的工作状态；处理器，与控制器及成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收成像装置生成的图像数据。其为平板形材料的两面差异性的视觉判断提供了硬件基础，提升产线的自动化、智能化检测水平，且满足平板形材料的两面差异性的在线实时鉴别需要，利于降低人工成本，提高产线加工效率，及时排除异常状况，降低维护成本。

Description

平板形材料两面差异性视觉鉴别系统
技术领域
本发明涉及平板形材料加工领域，特别地，涉及一种平板形材料两面差异性视觉鉴别系统。
背景技术
平板形材料通常有两面，两面的颜色、光滑程度、图案等完全相同，如布纹玻璃、大芯板、钢板、PVC板等。但也有部分平板形材料深加工后，两面的颜色、光滑程度、图案存在差异，或完全不同，如太阳能超白布纹玻璃、槽型玻璃、波形玻璃、压花玻璃等，装修中的免漆板、地板砖、大理石板、吊顶铝扣板、吊顶石膏板等，防滑钢板等各类两面差异性平板形材料。
在平板形材料包装、镀膜、切割、点胶、打磨、上漆等生产工序中，有些需要光面朝上，糙面朝下，如布纹玻璃镀膜，有些是一块光面朝上，糙面朝下，下一块光面朝下，糙面朝上，相互间隔，如高端地板两块贴面相对包装，避免运输过程中贴面对迎面的磨损，铝扣板的包装等，有些是相同颜色面朝上，如免漆板包装。若在生产工序中，平板形材料未按要求放置，可能导致包装出错、产品报废，以及对后续的加工带来影响，给企业带来损失。
目前，很多生产工艺没有自动化检测设备，靠人工在线观察，但人工检测的方法存在如下问题：如漏检，视觉疲劳等，主观因素多；不能实时得到所需质量数据，不便于质量数据的统计、查询；检出的效率低，不能自动与机械手联动，自动化程度低，成本高。为了从源头上解决平板形材料在生产和加工中两面差异性鉴别问题，亟需设计一种新型的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，以满足在线对平板形材料的两面差异的实时鉴别需要。
发明内容
本发明提供了一种平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，以解决现有的平板形材料在生产和加工中两面差异性鉴别依赖于人工判断导致容易漏检、且质量数据不可靠的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，包括：
漫射照明装置，用于对平板形材料提供漫射照明；
成像装置，用于对平板形材料在漫射照明装置的照射下进行成像扫描；
传送装置，用于使得平板形材料与成像装置间产生相对移动；
支撑装置，用于安装固定漫射照明装置和成像装置；
控制器，通信连接漫射照明装置和成像装置，用于控制漫射照明装置和成像装置的工作状态；
处理器，与控制器及成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收成像装置生成的图像数据。
进一步地，漫射照明装置为单光源或者包括多个光源的组合光源，用于为平板形材料表面提供漫射照明。
进一步地，漫射照明装置为组合光源，漫射照明装置在控制器的控制下通过各光源间的不同组合分时切换照明提供N种不同的照明模式：
其中，N为照明模式种类，n为漫射照明装置包含的光源数，m为点亮的光源数。
进一步地，漫射照明装置在控制器的控制下经各光源对应的光谱变换以增加照明模式的切换。
进一步地，漫射照明装置中的各光源排列成圆形、方形或适于检测需要的形状。
进一步地，漫射照明装置设置于平板形材料的上方和/或下方。
进一步地，成像装置的数量为多个，多个成像装置设置于平板形材料的上方和/或下方，且与漫射照明装置同侧对应设置。
进一步地，处理器还包括：
图像差异比较模块，用于对接收的平板形材料对应的图像数据与预置的标准平板形材料模板图像数据比对以判断平板形材料对应的检测面是否与标准平板形材料模板图同面。
进一步地，处理器还通信连接生产线上用于翻转放反的平板形材料的机械手。
进一步地，漫射照明装置经角度转换机构连接于支撑装置上。
进一步地，图像差异比较模块用于对获取到的平板形材料影像进行分析，通过软光栅格图像灰度和面积计算方法，将图像分割成以像元为倍数的光栅格，汇集所有灰度值趋同且位置连续的光栅格，从而计算出漫射照明装置在平板形材料中影像的灰度值和面积；然后，依此办法连续检测多块平板形材料，统计面积和灰度值的误差区间，作为后续检测模板图片的基准值，后续检测数据与基准值进行匹配，若二者面积和/或灰度值的差在误差范围内，则与标准平板形材料同面，反之异面。
本发明具有以下有益效果：
本发明平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，通过设置漫射照明装置、成像装置、传送装置、控制器及处理器，从而为平板形材料的两面差异性的视觉判断提供了硬件基础，有力提升产线的自动化、智能化水平，且满足平板形材料的两面差异性的在线实时鉴别需要，且数据准确可靠，利于降低人工成本，提高产线加工效率，及时排除异常状况，降低维护成本，具有极大的推广应用价值。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例平板形材料两面差异性视觉鉴别系统的结构示意图；
图2是本发明优选实施例中太阳能布纹玻璃的绒面或布纹面朝上光面朝下时的成像示意图；
图3是本发明优选实施例中太阳能布纹玻璃的绒面或布纹面朝下光面朝上时的成像示意图。
附图标记说明：
1、漫射面光源；2、相机；3、支架；4、传送装置；5、被测平板材料；6、控制器；7、数字图像处理装置；8、第一通信线缆；9、第二通信线缆。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
应当理解，本实施例的附图和描述已经简化，以示例有助于清楚地理解本发明的系统和各个组件，同时出于重点描述本发明的目的，除去了平板形材料两面差异性视觉鉴别系统中的非关键组件。本领域技术人员将认识到，为了实施本发明，其他组件可以是希望的和/或是必需的。然而，由于这些组件是本领域所公知的，并且由于它们并不助于更好地理解本发明，所以本文中并不给出关于这些组件的描述。还应当理解，本文所包括的附图仅仅给出了对于本发明的当前示例的图形表示，落入本发明的范围内的结构可包括不同于这些附图中示出的结构。在附图中，对类似的结构给予类似的附图标记。
图1示出了根据本实施例平板形材料两面差异性视觉鉴别系统。该系统包括：
支撑装置：支架3；
平板形材料：被测平板形材料5；
漫射照明装置：漫射面光源1；
成像装置：相机2；
传送装置：传送装置4；
控制器：控制器6；
处理器：数字图像处理装置7。
在本实施例中，被测平板形材料5可以是玻璃、钢板、地板砖、大芯板等任何平板形材料。
传送装置用于让被测平板形材料5相对于支架3之间产生相对移动。例如，如图1中所示，通过将被测平板形材料5相对于支架3移动来产生上述相对移动。也可以通过相对于被测平板形材料5移动支架3来获得上述相对移动。例如当被检测的平板形材料质量很大、尺寸很大高时，移动支架3要比移动被测平板形材料5更容易。本示例中的传送装置为传送带式传送装置。出于示例而非限制的目的，下文中将假设支架3保持固定，而令被测平板形材料5相对其移动。
图1示出了平板形材料两面差异性视觉鉴别系统中的支架3、被测平板形材料5、漫射面光源1、相机2、传送装置4、控制器6、数字图像处理装置7，以及它们与被测平板形材料5的相对位置关系，其中，数字图像处理装置7经第一通信电缆8与控制器6、漫射面光源1、相机2通信连接，控制器6经第二通信电缆9与漫射面光源1、相机2通信连接。如图1所示，在该平板形材料两面差异性视觉鉴别系统中，被测平板形材料5沿垂直于平面图的方向以速度V移动。成像装置为相机2，相机2负责收集光，并将收集到的光成像到其光敏面上，并转化电信号。本示例中，相机2可采用CCD线阵成像组件、CCD面阵成像组件、CMOS线阵成像组件、CMOS面阵成像组件或其它成像组件。优选地，相机2还集成相应图像处理功能，输出相关缺陷数据信息等。
如图1所示，在本实施例中，漫射面光源1安装于支架3的横梁上，漫射面光源1装有角度转换机构，用于调整其漫射面与被测平板形材料5平面的夹角，为相机2提供最佳成像场景。优选地，角度转换机构可以为手动转换调节或者经控制器控制的自动调节，如角度转换机构经电动、液压或者气动驱动器驱动调节。漫射面光源1由多个漫射光源组合成圆面形、方形或者其他适于检测的形状，漫射光源和/或漫射面光源1前置粗糙表面的透明材料，光源发出的光经粗糙表面两轮无规则折向后向各个方向反射，弥漫地射向不同方向，从而形成漫射光源。在控制器6的控制下，它通过各光源间的不同组合分时切换照明提供N种不同亮度的照明模式，为被测平板形材料5提供各种不同的亮度选择。
本实施例中，漫射面光源1由一个或多个光源组成的组合光源，各光源排列成圆形、方形或适于检测需要的形状，具体要求，根据检测需要确定。单光源前置和/或组合光源前置粗糙表面的透明材料，光源发出的光经粗糙表面无规则向各个方向反射，弥漫地射向不同方向，从而形成漫射光源。在控制器6的控制下，它通过各光源间的不同组合分时切换照明提供N种不同的照明模式，计算公式如下：
其中，N为照明模式种类，n为漫射照明装置包含的光源数，m为点亮的光源数。
优选地，漫射面光源1在控制器6的控制下，还能进行多种光谱变换，若光谱变换的可选数为S，那么漫射面光源1总的照明模式将增加S倍，满足被测平板形材料对照明亮度、光谱的选择要求。本实施例中，漫射照明装置可安装在被测平板形材料的上方，也可在下方，考虑工程可行性，优选安装在被测平板形材料的上方。
本实施例中，在通过切换光源数量提供N种不同的照明模式下，相机2则采集不同亮度下的影像。优选地，漫射面光源1在控制器6的控制下，进行多种光谱变换，满足被测平板形材料5对不同光谱的敏感性，为被测平板形材料5提供各种不同的光谱选择，相机2则采集不同光谱下的影像。如图2所示，被测平板形材料5为太阳能布纹玻璃，当绒面或布纹面朝上光面朝下时，获得如图2所示的影像；当光面朝上绒面或布纹面朝下时，获得如图3所示的影像。比较两面图像，图2中漫射面光源1在被测平板形材料5的表面影像相较于图3中漫射面光源1在被测平板形材料5的表面影像的清晰度要低，但面积会要大。
本实施例中，为了通过视觉检测得出平板形材料两面差异性的判断结果，处理器还包括：图像差异比较模块，用于对接收的所述平板形材料对应的图像数据进行数据与预置的标准平板形材料模板图像数据比对以判断所述平板形材料对应的检测面是否与标准平板形材料模板图同面。
本实施例中，数字图像处理装置7还对获取到的平板形材料影像进行分析，通过软光栅格图像灰度和面积计算方法，将图像分割成以像元为倍数的光栅格，汇集所有灰度值趋同且位置连续的光栅格，从而计算出漫射照明装置在平板形材料中影像的灰度值和面积，然后，依此办法连续检测多块平板形材料，统计面积和灰度值的误差区间，作为后续检测模板图片的基准值，后续检测数据与其进行匹配，若二者面积和/或灰度值的差在误差范围内，则与标准平板形材料同面，反之异面。当然也可通过比较整帧影像的灰度值，鉴别平板形材料两面的差异性，但精确度不如面积和灰度值同时比较。
可选地，数字图像处理装置7与生产线机械手联动，发送指令给机械手，翻转经鉴别不符合放置面朝向要求的被测平板形材料5，以符合后生产环节要求。
需要说明的是，本实施例中的漫射面光源1可为半导体光源，也可为普通光源；光谱范围无限制，但需处于成像装置的感光范围之内；光源可选择为单色光也可为白光。在本示例中，漫射面光源1的各个光源不同时开通，光谱变换，而是通过控制器6对组合光源进行分时切换实现对被测平板形材料5进行照明，相机2则连续实时扫描，交替获取各照明模式下的数据信息，当然照明模式交替、光谱变换，并不是穷尽所有组合，也不需按固定的顺序，而是根据检测要求选取几种最佳的变换。为了控制相机2和漫射面光源1的工作时序，在图1的平板形材料检测视觉鉴别系统中提供了控制器6。控制器6作为外部触发源用于控制漫射面光源1、相机2中每一个的触发时序。相机2与控制器6可以包括任何类型的脉冲触发器，例如但不限于，编码器。检测过程中，相机2与控制器6感测被测平板形材料5的位移并控制各光源和相机2的操作，使得在一个照明周期内至少完成一轮检测。
需要注意的是，本发明的上述示例仅仅是出于例示和说明的目的，而非旨在将本发明限制在所公开的具体形式内。本领域技术人员通过阅读本说明书，完全能够构想出各种形式的修改和变型。例如，在本发明的缺陷视觉鉴别系统中，成像组件不限于一个，可以为多个，多角度部署。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，包括：
漫射照明装置，用于对所述平板形材料提供漫射照明；
成像装置，用于对所述平板形材料在所述漫射照明装置的照射下进行成像扫描；
传送装置，用于使得所述平板形材料与所述成像装置间产生相对移动；
支撑装置，用于安装固定所述漫射照明装置和所述成像装置；
控制器，通信连接所述漫射照明装置和所述成像装置，用于控制所述漫射照明装置和所述成像装置的工作状态；
处理器，与所述控制器及所述成像装置通信连接，用于生成控制指令给所述控制器并接收所述成像装置生成的图像数据。
2.根据权利要求1所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述漫射照明装置为单光源或者包括多个光源的组合光源，用于为所述平板形材料表面提供漫射照明。
3.根据权利要求2所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述漫射照明装置为组合光源，所述漫射照明装置在所述控制器的控制下通过各光源间的不同组合分时切换照明提供N种不同的照明模式：
其中，N为照明模式种类，n为漫射照明装置包含的光源数，m为点亮的光源数。
4.根据权利要求3所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述漫射照明装置在所述控制器的控制下经各光源对应的光谱变换以增加照明模式的切换。
5.根据权利要求2所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述漫射照明装置中的各光源排列成圆形、方形或适于检测需要的形状。
6.根据权利要求2所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述漫射照明装置设置于所述平板形材料的上方和/或下方。
7.根据权利要求1所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述成像装置的数量为多个，多个所述成像装置设置于所述平板形材料的上方和/或下方，且与所述漫射照明装置同侧对应设置。
8.根据权利要求1所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述处理器还包括：
图像差异比较模块，用于对接收的所述平板形材料对应的图像数据与预置的标准平板形材料模板图像数据比对以判断所述平板形材料对应的检测面是否与标准平板形材料模板图同面。
9.根据权利要求8所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述处理器还通信连接生产线上用于翻转放反的平板形材料的机械手。
10.根据权利要求1所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述漫射照明装置经角度转换机构连接于所述支撑装置上。
11.根据权利要求8所述的平板形材料两面差异性视觉鉴别系统，其特征在于，
所述图像差异比较模块用于对获取到的平板形材料影像进行分析，通过软光栅格图像灰度和面积计算方法，将图像分割成以像元为倍数的光栅格，汇集所有灰度值趋同且位置连续的光栅格，从而计算出漫射照明装置在平板形材料表面影像的灰度值和面积；然后，依此办法连续检测多块平板形材料，统计面积和灰度值的误差区间，作为后续检测模板图片的基准值，后续检测数据与所述基准值进行匹配，若二者面积和/或灰度值的差在误差范围内，则与标准平板形材料同面，反之异面。
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