CN109765231A - 一种基于机器视觉的外观检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于机器视觉的外观检测系统，该系统包括线阵相机扫描系统、传动系统和若干拍摄系统，线阵相机扫描系统包括扫描拍摄组件和水平移动组件，扫描拍摄组件设置于水平移动组件上，并由水平移动组件带动在水平方向上进行水平扫描拍摄；若干拍摄系统分别设置于靠近待拍摄物体的合适位置处，每个拍摄系统包括面阵相机拍摄系统和棱镜组系统，面阵相机拍摄系统通过棱镜组系统运动反射待拍摄物体的多个面进行多面拍摄；传动系统包括传送辊道和定位机构，用于传送和定位待拍摄物体。本发明系统可以拍摄待拍摄物体的内外侧、各种倾角的表面，且能有效减少拍摄次数和时间，简化拍摄过程，降低拍摄成本。

Description

一种基于机器视觉的外观检测系统

技术领域

本发明涉及工业检测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的外观检测系统。

背景技术

目前，随着工业的自动化、智能化发展，基于机器视觉的工业相机越来越多的被应用在自动生产线上。利用工业相机对产品进行拍摄，拍摄后的图像经过采集、处理、分析之后，得到的数据以实现检测、测量、监督、识别、定位等功能。但是目前对于油烟机等外形相对复杂且需检测多个内侧面的外罩壳类的检测，工业面阵相机很难完成全面检测。工业面阵相机一次只能拍摄物体的一个外表面，对于物体的多个待拍摄内侧面，则面阵相机不能直接拍摄。针对以上情况，当前的油烟机等外罩壳类产品的生产还多由人工进行检测。虽然有人发明了相关检测系统，但都需要多个面阵相机组合的相机群或者通过复杂的机械臂控制移动面阵相机或者控制移动待拍摄的物体。这些方法或者发明都使拍摄过程变得更复杂，使拍摄成本增加，对不同规格的待拍摄物体有着缺乏普实性等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对油烟机、外罩壳类产品等外形相对复杂且需检测多个内侧面的工件的检测项目，通过一个线阵扫描系统和四个面阵拍摄系统以及一个传送系统，通过简单的装置和动作，进行极少次数的拍摄就能拍摄完待拍摄物体的多个内外侧面。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于机器视觉的外观检测系统，该系统包括线阵相机扫描系统、传动系统和若干拍摄系统，其中：

所述线阵相机扫描系统包括扫描拍摄组件和水平移动组件，所述扫描拍摄组件设置于水平移动组件上，并由所述水平移动组件带动在水平方向上进行水平扫描拍摄；

若干所述拍摄系统分别设置于靠近待拍摄物体的合适位置处，并以能拍摄到待拍摄物体外侧面和内侧面为宜，每个拍摄系统包括面阵相机拍摄系统和棱镜组系统，所述面阵相机拍摄系统通过棱镜组系统运动反射待拍摄物体的多个面进行多面拍摄；

所述传动系统包括传送辊道和定位机构，用于传送和定位待拍摄物体，便于线阵相机扫描系统和拍摄系统的扫描拍摄。

进一步的，所述线阵相机扫描系统的扫描拍摄组件包括线阵扫描相机、以及相应的线阵相机镜头和线阵相机光源，线阵相机扫描系统的水平移动组件包括安装板，所述安装板设置在水平滑台上，所述水平滑台由设置于龙门架上的带编码器的滑台步进电机驱动水平运动，所述线阵扫描相机设置于安装板上。

进一步的，所述面阵相机拍摄系统包括面阵相机、以及相应的面阵相机镜头和面阵相机光源，所述棱镜组系统包括两个不同角度的第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜分别设置在一棱镜安装架的两端上，所述棱镜安装架设置在一带有编码器的棱镜组步进电机转轴上，并由所述棱镜组步进电机驱动旋转，所述面阵相机设置在第一棱镜和第二棱镜的一侧。

进一步的，所述棱镜安装架的中部通过相应的轴承转动地安装于面阵支架上，所述棱镜组步进电机的机体固定于面阵支架上，棱镜组步进电机的转轴连接并驱动棱镜安装架旋转，所述面阵相机、以及相应的镜头和光源也设置在面阵支架上并位于棱镜安装架的一侧。

进一步的，若干个所述拍摄系统包括结构相同的：

两个拍摄待拍摄物体外侧面的拍摄系统；

一个拍摄待拍摄物体内侧四面的拍摄系统；

一个拍摄待拍摄物体前端面的拍摄系统。

进一步的，所述传动系统中的定位机构包括两个分置于待拍摄物体两侧的第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸各自对应连接第一推板和第二推板，所述第一推板和第二推板分别抵紧待拍摄物体的两侧面，所述传送辊道由相应的辊道步进电机驱动，所述传送辊道间隙设置有光电传感器。

本发明的有益效果是:

本发明外观检测系统可以拍摄待拍摄物体的内外侧、各种倾角的表面，且能有效减少拍摄次数和时间，简化拍摄过程，降低拍摄成本。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中检测系统的整体示意图；

图2为本发明具体实施方式中两个拍摄外侧面的拍摄系统以及传送系统的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中的线阵相机扫描系统的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式中的拍摄系统示意图。

图中标号说明：101-水平滑台，102-滑台步进电机，103-线阵扫描相机，104-线阵相机光源，105-线阵相机镜头，106-龙门架，107-安装板，201、401、501、508-面阵相机，202、402、504、509-面阵相机镜头，203、403、505、510-面阵相机光源，301-棱镜支架，302-第一棱镜，303-第二棱镜，304-棱镜组步进电机，305-编码器，502-第一推板，503-第一气缸，506-第二推板，507-第二气缸，601-油烟机，602-传送辊道，603-辊道支架，604-光电传感器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1和图2所示，一种基于机器视觉的外观检测系统，该系统包括线阵相机扫描系统、传动系统和若干拍摄系统，其中：

所述线阵相机扫描系统包括扫描拍摄组件和水平移动组件，所述扫描拍摄组件设置于水平移动组件上，并由所述水平移动组件带动在水平方向上进行水平扫描拍摄；

若干所述拍摄系统分别设置于靠近待拍摄物体的合适位置处，并以能拍摄到待拍摄物体外侧面和内侧面为宜，每个拍摄系统包括面阵相机拍摄系统和棱镜组系统，所述面阵相机拍摄系统通过棱镜组系统运动反射待拍摄物体的多个面进行多面拍摄，在本实施例中，如图1和图2所示，待拍摄物体以油烟机601为例；

所述传动系统包括传送辊道602和定位机构，用于传送和定位待拍摄物体，便于线阵相机扫描系统和拍摄系统的扫描拍摄。

如图3所示，所述线阵相机扫描系统的扫描拍摄组件包括线阵扫描相机103、以及相应的线阵相机镜头105和线阵相机光源104，在本实施例中，线阵相机光源104采用工业线阵相机专用光源，其打出的光为一条直线，线阵相机扫描系统的水平移动组件包括安装板107，所述安装板107设置在水平滑台101上，所述水平滑台101由设置于龙门架106上的带编码器的滑台步进电机102驱动水平运动，所述线阵扫描相机103设置于安装板107上。

若干个所述拍摄系统包括结构相同的：

两个拍摄待拍摄物体外侧面的拍摄系统；

一个拍摄待拍摄物体内侧四面的拍摄系统；

一个拍摄待拍摄物体前端面的拍摄系统。

如图4所示，所述面阵相机拍摄系统包括面阵相机201、以及相应的面阵相机镜头202和面阵相机光源203，面阵相机镜头202安装在面阵相机201上，面阵相机光源203固定在面阵相机镜头202上，在本实施例中，面阵相机拍摄系统一共设有四个，四个面阵相机光源采用环形光源，相同的部件名称在图上用不同的标号来进行表示，以示区分，其中，面阵相机501、面阵相机镜头504、面阵相机光源505、以及面阵相机508、面阵相机镜头509、面阵相机光源510，这两组面阵相机拍摄系统以及相应的棱镜组系统用来拍摄待拍摄物体外侧面，这两套外侧面的拍摄系统分别安装固定在传送辊道602的两侧，传送辊道602上有本实施例采用的待拍摄物体油烟机；其中，面阵相机401、面阵相机镜头402、面阵相机光源403，这组面阵相机拍摄系统以及相应的棱镜组系统用来拍摄待拍摄物体的前端面；其中，剩下的面阵相机201、面阵相机镜头202、面阵相机光源203，这组面阵相机拍摄系统以及相应的棱镜组系统用来拍摄待拍摄物体的内侧四面；棱镜组系统也设有四个并与前面的面阵相机拍摄系统一一配对，所述棱镜组系统包括两个不同角度的第一棱镜302和第二棱镜303，所述第一棱镜302和第二棱镜303分别设置在一棱镜安装架301的两端上，所述棱镜安装架301设置在一带有编码器305的棱镜组步进电机304转轴上，并由所述棱镜组步进电机304驱动旋转，所述面阵相机201设置在第一棱镜302和第二棱镜303的一侧。

所述棱镜安装架301的中部通过相应的轴承转动地安装于面阵支架306上，所述棱镜组步进电机304的机体固定于面阵支架306上，棱镜组步进电机304的转轴连接并驱动棱镜安装架301旋转，所述面阵相机201、以及相应的镜头202和光源203也设置在面阵支架306上并位于棱镜安装架301的一侧。

所述传动系统中的定位机构包括两个分置于待拍摄物体两侧的第一气缸503和第二气缸507，所述第一气缸503和第二气缸507各自对应连接第一推板502和第二推板507，所述第一推板502和第二推板506分别抵紧待拍摄物体的两侧面，所述传送辊道602由相应的辊道步进电机驱动，在本实施例中，传送辊道602设置在辊道支架603上，所述传送辊道602间隙设置有光电传感器604。

本发明原理及工作过程

本发明中，本实施例的以油烟机为例的外观检测系统，由传送辊道602将待测油烟机601传送至检测工位，当传送到指定位置时会遮挡安装在辊道间隙的光电传感器607，通过光电传感器607反馈给相应控制系统的信号，控制系统采用常规控制即可，传送辊道602停止转动。油烟机601两侧的第一气缸503和第二气缸507分别推动第一推板502和第二推板506，把待测油烟机601调整定位到指定位置。线阵相机扫描系统和四个拍摄系统同时工作，相机工作时所有相机配合的光源全部打开。由滑台步进电机102驱动，水平滑台101沿轨道水平移动，水平滑台101承载线阵扫描相机103进行水平扫描拍摄。编码器对滑台步进电机102计数，到达指定位置后水平滑台101停止移动，线阵扫描相机103扫描结束，滑台步进电机102反向转动，水平滑台101反向移动至复位。对于内侧四面的拍摄，先将棱镜支架301通过棱镜组步进电机304驱动旋转，使第一棱镜302进入待拍摄内侧面的指定位置，此第一棱镜302用于反射待拍摄组面的左右两个内侧面的光线，反射光经第一棱镜302反射进入面阵相机镜头202，面阵相机201进行拍摄。拍摄完成后，旋转棱镜支架301，将第二棱镜303旋转进入待拍摄组面内指定位置，用此第二棱镜303反射待拍摄组面的上下两个内侧面，反射光经第二棱镜303反射进入面阵相机镜头202，面阵相机201再进行拍摄。

本实施例的以油烟机为例的外观检测系统的图像采集方式：水平滑台101随滑台步进电机102进行若干步距角，则线阵扫描相机103进行一次图像采集，当线阵扫描相机103随水平滑台101扫描一次完毕后，上位机进行图像合成，并对合成的图像进行分析处理。对于几套面阵相机，每次触发拍摄都能取整幅图像，上位机直接对图像进行分析处理。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

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 (6)

1.一种基于机器视觉的外观检测系统，其特征在于，该系统包括线阵相机扫描系统、传动系统和若干拍摄系统，其中：

所述线阵相机扫描系统包括扫描拍摄组件和水平移动组件，所述扫描拍摄组件设置于水平移动组件上，并由所述水平移动组件带动在水平方向上进行水平扫描拍摄；

若干所述拍摄系统分别设置于靠近待拍摄物体的合适位置处，并以能拍摄到待拍摄物体外侧面和内侧面为宜，每个拍摄系统包括面阵相机拍摄系统和棱镜组系统，所述面阵相机拍摄系统通过棱镜组系统运动反射待拍摄物体的多个面进行多面拍摄；

所述传动系统包括传送辊道和定位机构，用于传送和定位待拍摄物体，便于线阵相机扫描系统和拍摄系统的扫描拍摄。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的外观检测系统，其特征在于，所述线阵相机扫描系统的扫描拍摄组件包括线阵扫描相机、以及相应的线阵相机镜头和线阵相机光源，线阵相机扫描系统的水平移动组件包括安装板，所述安装板设置在水平滑台上，所述水平滑台由设置于龙门架上的带编码器的滑台步进电机驱动水平运动，所述线阵扫描相机设置于安装板上。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的外观检测系统，其特征在于，所述面阵相机拍摄系统包括面阵相机、以及相应的面阵相机镜头和面阵相机光源，所述棱镜组系统包括两个不同角度的第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜分别设置在一棱镜安装架的两端上，所述棱镜安装架设置在一带有编码器的棱镜组步进电机转轴上，并由所述棱镜组步进电机驱动旋转，所述面阵相机设置在第一棱镜和第二棱镜的一侧。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的外观检测系统，其特征在于，所述棱镜安装架的中部通过相应的轴承转动地安装于面阵支架上，所述棱镜组步进电机的机体固定于面阵支架上，棱镜组步进电机的转轴连接并驱动棱镜安装架旋转，所述面阵相机、以及相应的镜头和光源也设置在面阵支架上并位于棱镜安装架的一侧。

5.根据权利要求1或3所述的基于机器视觉的外观检测系统，其特征在于，若干个所述拍摄系统包括结构相同的：

两个拍摄待拍摄物体外侧面的拍摄系统；

一个拍摄待拍摄物体内侧四面的拍摄系统；

一个拍摄待拍摄物体前端面的拍摄系统。

6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的外观检测系统，其特征在于，所述传动系统中的定位机构包括两个分置于待拍摄物体两侧的第一气缸和第二气缸，所述第一气缸和第二气缸各自对应连接第一推板和第二推板，所述第一推板和第二推板分别抵紧待拍摄物体的两侧面，所述传送辊道由相应的辊道步进电机驱动，所述传送辊道间隙设置有光电传感器。