CN108426892A - 一种检测家居板表面缺陷的机器视觉装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种检测家居板表面缺陷的机器视觉装置。所述检测家居板表面缺陷的机器视觉装置包括：控制设备；与所述控制设备连接的传送带，用于传送待检测的家居板；与所述传送带连接的色泽预检器，用于确定待检测家居板的成像曝光量；与所述传送带连接的LED线性聚焦光源，用于为待检测家居板提供成像照明；与所述控制设备和色泽预检器连接的彩色线扫描相机，用于获取所述待检测家居板的图像；与所述彩色线扫描相机和控制设备连接的人工智能工作站，用于接收和识别彩色线扫描相机送来的图像；与控制设备连接的剔除装置，用于剔除有表面缺陷的家居板。
Description
技术领域
本发明涉及检测自动化技术领域，具体而言，涉及一种检测家居板表面缺陷的机器视觉装置。
背景技术
表面缺陷检测是家居板生产过程和质量控制的重要环节。近年来，随着刨花板、纤维板等人工压制板在家居行业的大量推广使用，家居板已经进入了个性化定制、大规模自动化生产的阶段。其颜色、图案、纹理多种多样，常见的缺陷包括色差、污迹、裂纹、划痕、鼓包、压痕、杂点、崩缺等等，大多数尺寸很小而且颜色和背景相同或相近。现有的缺陷检测主要由手工和人眼完成，速度慢、精度低、大量的表面缺陷无法在线识别和剔除，无法适应现代化大规模生产的要求。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种检测家居板表面缺陷的机器视觉装置。
本发明实施例提供的一种检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，包括：
控制设备；
与所述控制设备连接的传送带，用于传送待检测家居板；
与所述传送带连接的LED线性聚焦光源，用于为待检测家居板提供成像照明；
与所述传送带连接的色泽预检器，用于确定待检测家居板的成像曝光量；
与所述控制设备和色泽预检器连接的彩色线扫描相机，用于获取所述待检测家居板的正面图像和明场图像；
与所述彩色线扫描相机和控制设备连接的人工智能工作站，用于识别所述彩色线扫描相机获取的家居板图像；
与所述控制设备连接的剔除装置，用于剔除有表面缺陷的家居板；
使用时，所述传送带水平传送待检测家居板，所述LED线性聚焦光源为待检测家居板提供成像照明，所述色泽预检器检测所述待检测家居板的颜色和亮度并确定成像曝光参数，所述彩色线扫描相机按照所述色泽预检器确定的成像曝光参数获取所述待检测家居板的数字图像，所述人工智能工作站接收所述彩色线扫描机获取的图像并识别，所述控制设备控制所述传送带和彩色线扫描相机的速度并根据人工智能工作站的识别结果发出剔除或通过指令，所述剔除装置根据控制设备的指令剔除有表面缺陷的家居板。
可选地，所述传送带可以为中间没有成像缝隙的一条传送带，用于先检测家居板的上表面；上表面检测完成之后，下表面翻转朝上再进入传送带以同样的方式完成其检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置的立体结构示意图。
图3为本发明实施例提供的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置的剔除装置的结构示意图。
图标：10-测量家居板尺寸的机器视觉装置；100-控制设备；210-上表面LED线性聚焦光源；220-下表面LED线性聚焦光源；310-上表面斜向彩色线扫描相机；320-上表面铅垂向彩色线扫描相机；330-下表面斜向彩色线扫描相机；340-下表面铅垂向彩色线扫描相机；410-第一传送带；420-第二传送带；500-人工智能工作站；600-色泽预检器；700-剔除装置；710-翻转板；720-枢接轴；800-支撑柱；900-支撑架；20-待检测家居板。
具体实施方式
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对的重要性。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“正面”、“斜向”、“铅垂向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是所述发明产品使用时惯常表征的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，不能解释为本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接。本领域的技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1和2所示，所述检测家居板表面缺陷的机器视觉装置10包括：控制设备100；LED(Light Emitting Diode)线性聚焦光源；彩色线扫描相机；传送带；人工智能工作站500、色泽预检器600、剔除装置700和待检测家居板20。
本实施例中，所述LED线性聚焦光源可包括上表面LED线性聚焦光源210和下表面LED线性聚焦光源220。
本实施例中，所述彩色线扫描相机可包括上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340。
本实施例中，所述传送带可包括图1所示的第一传送带410和第二传送带420。所述传送带包括一条传送皮带，用于传送待检测家居板20。
所述第一传送带410和第二传送带420均与控制设备100连接，用于传送待检测家居板20。
所述上表面LED线性聚焦光源210和下表面LED线性聚焦光源220均与第一传送带410和第二传送带420连接，用于为待检测家居板20提供成像照明。
所述色泽预检器600与第一传送带410连接，用于确定待检测家居板的成像曝光量。
所述上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340均与控制设备100和色泽预检器600连接，用于获取所述待检测家居板的正面图像和明场图像。
所述上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340可以是CCD(Charge-coupledDevice)或CMOS传感器。
所述人工智能工作站500与所述上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340以及控制设备100连接，用于处理识别彩色线扫描相机获取的图像，并在发现缺陷板时发出剔除的激发指令。
所述剔除装置700与控制设备100连接，用于剔除有表面缺陷的家居板。
所述剔除装置700根据人工智能工作站的识别结果和控制设备的指令、通过PLC和气动装置或电磁装置剔除有缺陷的家居板。
在一种实施方式中，所述剔除装置700可以在所述待检测家居板喷射不合格标记。
在另一种实施方式中，所述剔除装置700包括翻转板710、枢接轴720。所述剔除装置700接收到剔除指令时，所述枢接轴720转动以控制所述翻转板710转动，以使所述待检测家居板转送至剔除通道。如图3所示，所述翻转板710可以在方向D上转动。本实施例中，所述翻转板710是板状结构，所述翻转板710的宽度不小于待检测家居板的宽度。在一个实例中，所述枢接轴720的长度与所述翻转板710的宽度相同。
使用时，所述第一传送带410和第二传送带420水平传送待检测家居板20，所述LED线性聚焦光源为待检测家居板20提供成像照明，所述色泽预检器600检测待检测家居板的颜色和亮度并确定成像曝光参数，所述彩色线扫描相机按照所述色泽预检器确定的成像曝光参数获取所述待检测家居板20上下表面的数字图像，所述人工智能工作站500接收所述彩色线扫描机获取的图像并识别，所述控制设备100控制所述传送带和彩色线扫描相机的速度并根据人工智能工作站500的识别结果发出“通过”或“剔除”的指令，所述剔除装置700根据控制设备100的指令剔除有表面缺陷的家居板。
在本实施例中，所述控制设备100由位置传感器、微处理芯片和PLC(ProgrammableLogic Controller，称为：可编程逻辑控制器)构成；所述控制设备100用于协调和控制所述第一传送带410和第二传送带420、所述上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340、所述人工智能工作站500和所述剔除装置700的工作。
在本实施例中，所述第一传送带410和第二传送带420同宽度、同速度、同中心线，两段传送带之间留有成像缝隙；所述第一传送带410和第二传送带420的上表面用于支撑待检测家居板、使之运动到预定位置成像，两段传送带之间的成像缝隙用于待检测家居板的下表面成像。
进一步地，所述第一传送带410和第二传送带420由同一台伺服电机驱动、水平传送待检测家居板，待检测家居板从第一传送带410经过成像缝隙移动到第二传送带420并经过设置在第二传送带420尾端的剔除装置700。
在本实施例中，所述色泽预检器600，所述上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340，以及所述上表面LED线性聚焦光源210和下表面LED线性聚焦光源220按照所述待检测家居板的移动方向顺序安装在所述第一传送带410和第二传送带420的上方，并且各自相对于传送带的上表面设置对应的预留位置和安装角度。
本实施例中，所述色泽预检器600用于获取检测家居板的颜色和亮度，并根据所述待检测家居板的颜色和亮度计算彩色线扫描相机的最佳曝光量。
进一步地，所述色泽预检器600经由CCD或CMOS传感器检测家居板的颜色和亮度并由此计算所述上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340的最佳曝光量。
其中，所述CCD或CMOS传感器可以是与所述色泽预检器600外接的设备，也可以是属于所述色泽预检器600的一部分。
在本实施例中，所述上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320、下表面斜向彩色线扫描相机330及下表面铅垂向彩色线扫描相机340的成像扫描线均垂直于所述第一传送带410和第二传送带420的运动方向；
进一步地，所述检测家居板表面缺陷的机器视觉装置包括上、下表面成像组，每一成像组至少有两台同分辨率、同扫描频率的彩色线扫描相机、二者以协同的方式成像。在图1中，上表面铅垂向彩色线扫描相机320和下表面铅垂向彩色线扫描相机340的成像中轴线沿所述传送带的法线方向以获取待检测家居板的正面图像；上表面斜向彩色线扫描相机310和下表面斜向彩色线扫描相机330倾斜安装在LED线性聚焦光源的反射角方向以获取待检测家居板的明场图像。
进一步地，根据检测对缺陷图像分辨率的要求，所述彩色线扫描相机可以是高分辨率、高扫描频率的两台相机；也可以是偶数对、并列为两行设置的多台相机，其中一半相机并列成一行、其成像中轴线沿传送带的法线方向以便获取待检测家居板的正面图像；另外一半相机并列成另一行、安装在LED线性聚焦光源的反射方向以获取待检测家居板的明场图像。
在本实施例中，所述上表面LED线性聚焦光源210和下表面LED线性聚焦光源220分别以预设的角度投射到待测家居板的上、下表面，二者的投射线均垂直于所述传送带的运动方向。
在本实施例中，所述人工智能工作站500包括多个高速CPU、GPU和深度学习芯片等。所述人工智能工作站500采用卷积人工神经网络等算法完成各种家居板缺陷图集的学习训练和在线检测家居板图像的缺陷识别。
在本实施例中，所述剔除装置700根据人工智能工作站的识别结果和控制设备的指令剔除有缺陷的家居板。
进一步地，如图2所示，所述检测家居板表面缺陷的机器视觉装置10还包括支撑柱800，用于支撑所述第一传送带410和第二传送带420。
进一步地，如图2所示，所述检测家居板表面缺陷的机器视觉装置10还包括支撑架900，所述支撑架900用于安装设置在所述第一传送带410和第二传送带420上方的上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320。
进一步地，所述测量家居板表面缺陷的机器视觉装置10还可以包括用于控制所述第一传送带410和第二传送带420运作的电机(图未标号)。
在其他实施例中，所述传送带可以仅包括图1所示的第一传送带410。或者所述第一传送带410和第二传送带420连接在一起，中间没有成像缝隙，用于待检测家居板的单面缺陷检测；上表面检测完成之后，下表面翻转朝上再进入传送带、以同样的方式完成其检测。进一步地，所述彩色线扫描相机可包括上表面斜向彩色线扫描相机310、上表面铅垂向彩色线扫描相机320。所述LED线性聚焦光源可包括上表面LED线性聚焦光源210。
关于本实施例的其它细节可以参考前面实施例中的描述，在此不再赘述。
本发明提供的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，本实施例提供一个检测家居板的装置，通过扫描相机采集待检测家居板的图像就能够实现对家居板的检测，减少人工检测的操作，提高家居板缺陷检测的效率，避免因为人为的因素导致识别误差。
以上所述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，包括：
控制设备；
与所述控制设备连接的传送带，用于传送待检测家居板；
与所述传送带连接的色泽预检器，用于确定待检测家居板的成像曝光量；
与所述传送带连接的LED线性聚焦光源，用于为待检测家居板提供成像照明；
与所述控制设备和色泽预检器连接的彩色线扫描相机，用于获取所述待检测家居板的正面图像和明场图像；
与所述彩色线扫描相机和控制设备连接的人工智能工作站，用于接收和识别彩色线扫描相机获取的图像；
与控制设备连接的剔除装置，用于剔除有表面缺陷的家居板；
使用时，所述传送带水平传送待检测家居板，所述色泽预检器检测所述待检测家居板的颜色和纹理并确定最佳的曝光参数，所述LED线性聚焦光源为待检测家居板提供成像照明，所述彩色线扫描相机按照所述色泽预检器确定的最佳曝光参数获取所述待检测家居板的数字图像，所述人工智能工作站接收所述彩色线扫描机获取的图像并识别，所述控制设备控制所述传送带和彩色线扫描相机的速度并根据人工智能工作站的识别结果发出剔除或通过指令，所述剔除装置根据控制设备的指令剔除有表面缺陷的家居板。
2.如权利要求1所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述控制设备由位置传感器、微处理芯片和PLC构成；所述控制设备用于协调和控制所述传送带、所述彩色线扫描相机、所述人工智能工作站和所述剔除装置的工作。
3.如权利要求1所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述传送带由两段同宽度、同速度、同中心线的第一传送带和第二传送带构成，所述第一传送带和所述第二传送带之间留有成像缝隙；所述传送带的上表面用于支撑待检测家居板、使之运动到预定位置成像，两段传送带之间的成像缝隙用于待检测家居板的下表面成像；
所述第一传送带和所述第二传送带由一伺服电机驱动，以水平传送待检测家居板，并使待检测家居板从所述第一传送带经过成像缝隙移动到所述第二传送带并经过设置在第二传送带尾端的剔除装置；
所述色泽预检器、所述彩色线扫描相机和所述LED线性聚焦光源按照所述待检测家居板的移动方向顺序安装在所述传送带的上方，并且所述色泽预检器、所述彩色线扫描相机和所述LED线性聚焦光源相对于传送带的上表面设置预留位置。
4.如权利要求1所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述传送带包括一条传送皮带，用于传送所述待检测家居板。
5.如权利要求1所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述色泽预检器用于获取检测家居板的颜色和亮度，并根据所述检测家居板的颜色和亮度计算彩色线扫描相机的最佳曝光量。
6.如权利要求5所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述彩色线扫描相机的成像扫描线垂直于所述传送带的运动方向；
所述检测家居板表面缺陷的机器视觉装置包括上、下表面成像组，每一成像组包括至少有两台同分辨率、同扫描频率的彩色线扫描相机，其中一台彩色线扫描相机的成像中轴线沿所述传送带的法线方向以获取待检测家居板的正面图像；另一台彩色线扫描相机倾斜安装在LED线性聚焦光源的反射角方向以获取待检测家居板的明场图像。
7.如权利要求5所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述彩色线扫描相机由高分辨率、高扫描频率的两台相机扩展为并列成两排设置的偶数对多台相机，其中一半相机并列成一行、其成像中轴线沿传送带的法线方向以便获取待检测家居板的正面图像；另外一半相机并列成另一行、安装在LED线性聚焦光源的反射方向以获取待检测家居板的明场图像。
8.如权利要求1所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述LED线性聚焦光源有相同的两条，分别以预设的角度投射到待测家居板的上、下表面，其投射线垂直于所述传送带的运动方向。
9.如权利要求1所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述人工智能工作站包括多个CPU、GPU和深度学习芯片；所述人工智能工作站采用卷积人工神经网络算法完成各种家居板缺陷图集的学习训练和在线检测家居板图像的缺陷识别。
10.如权利要求1所述的检测家居板表面缺陷的机器视觉装置，其特征在于，所述剔除装置根据人工智能工作站的识别结果和控制设备的指令、通过PLC和气动装置或电磁装置剔除有缺陷的家居板。
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