CN110530265A - 一种通过式板件尺寸检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过式板件尺寸检测装置，属于机器视觉检测技术领域。所述检测装置包括传送设备、多个检测探头、高速相机及处理器；传送设备用于带动待测板件沿一个方向传送；检测探头包括激光发射单元和光纤传输线，二者成对地设置在待测板件的上方和下方；激光发射单元向光纤传输线发射点聚焦激光，光纤传输线将接收到的激光信号传送到高速相机的成像区；高速相机将激光信号和拍摄到的图像转换成数字信号；处理器再对所述数字信号进行计算处理，从而测得待测板件的尺寸。本发明利用检测探头和高速相机获取待测板件的位移信号并通过处理器结合图像计算板件的尺寸，提高了检测的精度、速度和性价比。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉检测技术领域，尤其是涉及一种通过式板件尺寸检测装置。
背景技术
家居板、塑料板、玻璃板、金属板、装饰墙板、地板砖等的高精度几何尺寸在线测量是其加工质量控制的关键。目前主要采用数字式高速工业相机获取板件的数字图像，并利用编码器测定板件传送的实时速度，再根据图像的成像参数、像素分布和传送机构的运动参数计算板件的尺寸。鉴于成像技术和图像处理技术的限制，加之板件传送机构和编码器之间的摩擦力随环境温度、湿度等因素而变化，编码器对传送板件的相互关系不稳定；同时，板件和传送表面之间的摩擦力随板件的大小和速度而变化，导致传送机构相对于板件的位置关系波动变化，最终导致现有的用数字图像和编码器技术测量的板件尺寸精度较低，达不到现代化大生产对传输板件几何尺寸的精准在线检测要求。
针对上述现有技术中的板件尺寸机器视觉检测精度低的问题，此前尚未有人提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过式的板件尺寸检测装置，用于提高板件尺寸的在线检测精度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种通过式板件尺寸检测装置，包括：
传送设备，所述传送设备包括平行设置的多列传送带，多列传送带之间留有安装检测探头的间隙；
多个检测探头，每个所述检测探头包括一个激光发射单元及一个光纤传输线，所述光纤传输线包括信号输入端及信号输出端，所述激光发射单元和所述信号输入端成对地设置在待测板件的上方和下方，所述信号输出端以预设的方式排列在高速相机的成像区；
高速相机，设置在所述传送设备的上方，用于对所述多个检测探头的输出信号拍摄成像并将其转换成数字信号；
处理器，与所述高速相机相连，用于对所述数字信号进行计算处理，从而测得待测板件的尺寸。
一种通过式板件尺寸检测装置，包括：
传送设备，用于承载和传输待测板件使其沿着一个方向运动；所述传送设备包括平行设置的多列传送带，多列传送带之间留有间隙；
多个检测探头，用于对待测板件的前、后边缘进行探测；所述多个检测探头沿着板件的传送路径设置；每个所述检测探头均包括一个激光发射单元及一个光纤传输线，所述光纤传输线包括信号输入端及信号输出端，所述激光发射单元和所述信号输入端成对地设置在待测板件的上方和下方，所述信号输出端以预设的方式排列在高速相机的成像区；
高速相机，用于对多个检测探头的输出信号和待测板件拍摄成像并将其转换成数字信号；
处理器，与所述高速相机相连，用于对所述数字信号进行计算处理，从而测得待测板件的尺寸。
作为进一步的改进，还包括编码器，所述编码器包括摩擦轮，所述摩擦轮与所述传送设备的表面滚动连接，或者与所述传送设备的驱动轴同轴连接；所述编码器与所述传送设备的速度同步，用于向所述高速相机发出采样脉冲信号；高速相机的采样频率与所述编码器发出的脉冲信号始终保持频率一致。
作为进一步的改进，所述高速相机设置两个，一个是面阵相机，用于拍摄多个检测探头的输出信号并将其转换成数字信号，另一个是线扫描相机，用于拍摄待测板件的图像并将其转换为数字信号；所述处理器接收所述两个高速相机发来的数字信号并将二者结合计算待测板件的尺寸。
作为进一步的改进，所述高速相机设置为多个排成一横排的线扫描相机，用于对所述多个检测探头的输出信号和所述待测板件进行分区协同的线扫描成像。
作为进一步的改进，多个所述高速相机设置为多个沿着传送方向排成多列的面阵相机，用于对所述多个检测探头的输出信号和所述待测板件进行分区面阵成像。
作为进一步的改进，所述传送带包括同步带、传送皮带和辊筒传送线中的任一种。
作为进一步的改进，所述传送设备在传送方向上分为两段，两段之间留有间隙；所述间隙的正下方设有所述高速相机，用于从下方对待测板件进行拍摄成像。
作为进一步的改进，所述处理器包括发送模块，所述发送模块用于向显示终端发送检测结果。
作为进一步的改进，所述显示终端包括手机、PC或PAD。
相比于现有技术，本发明带来如下有益的效果：
本发明的激光发射单元和光纤传输线分别设置在待测板件传送路径的上方和下方，当待测板件经过所述激光发射单元和光纤传输线构成的连续光路时，待测板件遮断激光信号，所述高速相机将检测探头发出的连续或遮断的激光信号转换为数字信号，并获取待测板件图像，处理器接收到上述数字信号和图像信号并根据预设的程序计算出待测板件的尺寸。采用本发明的技术方案，可获得大量高精度的板件数字信号，从而提高在线传输板件的尺寸检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本发明一种实施例提供的通过式板件尺寸检测装置的结构示意图；
图2为本发明另一种实施例提供的通过式板件尺寸检测装置的结构示意图；
图3为本发明第三种实施例提供的通过式板件尺寸检测装置的结构示意图；
图4为本发明第四种实施例提供的通过式板件尺寸检测装置的结构示意图；
图5为本发明第五种实施例提供的通过式板件尺寸检测装置的结构示意图。
附图中的主要元件符号说明：
10-传送带；12-检测探头；14-高速相机；14-1-面阵相机；14-2-线扫描相机；16-处理器；18-待测板件；20-激光发射单元；22-光纤传输线；30-编码器；50-传送机构；52-成像装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明揭示的一种通过式板件尺寸检测装置，用于对家居板、塑料板、玻璃板、墙砖、地板砖等板件的几何尺寸进行检测，所述的几何尺寸包括板件的长度、宽度，板件表面的槽、孔的位置、形状和大小等等。
一般的，待测板件的外轮廓呈矩形，并且预知其设计尺寸；实际板件尺寸与设计尺寸之间存在误差，需要高速、高精度地检测。
待测板件的尺寸范围较广，从几十毫米到几米不等。
实施例一
请参阅图1，本实施例揭示了一种通过式板件尺寸检测装置，包括传送设备、检测探头12、高速相机14和处理器16。
所述传送设备包括多列平行且同步传输的传送带10，用于将待测板件18沿着水平方向进行传送，多列传送带10之间留有供检测探头12安装的间隙。
所述检测探头12设置在所述传送带10之间的间隙内，检测探头由激光发射单元20和光纤传输线22构成；所述光纤传输线22包括信号输入端和信号输出端，所述激光发射单元20与所述光纤传输线22的信号输入端分别设置在待测板件18传送路径的上方和下方，二者构成连续的光路。所述信号输出端以预设的方式排列在所述高速相机14的成像区。当所述待测板件18未经过所述激光发射单元20及所述信号输入端构成的光路时，所述激光发射单元20发出的激光直接照射在信号输入端上，从而光纤传输线22获得连续的激光信号。当所述待测板件18经过所述激光发射单元20及所述信号输入端构成的光路时，待测板件18遮断光路，所述光纤传输线22不能获得激光。
所述检测探头通过光纤传输线将连续或遮断的激光信号传送到有序排列在高速相机14成像区的信号输出端。所述高速相机14以每秒上万次的速度拍摄检测探头发出的激光信号，并将其转换为数字信号。
所述处理器16与所述高速相机14连接，用于根据接收到的数字信号进行计算：待测板件18传输经过检测探头12时，从前边缘到末边缘这一段时间内，都将遮断光路，因此，在这段时间内由所述光纤传输线22接收的光信号都是遮断的，处理器获取这个遮断的光信号的时间差，结合传送设备的传送速度，即可计算出待测板件的长度或宽度。
实施例二
请结合参阅图2，本实施例揭示一种通过式板件尺寸检测装置，所述通过式板件尺寸检测装置包括传送设备、多个检测探头12、高速相机14和处理器16。
请参阅图2，在本实施例中，所述传送设备包括五列平行间隔设置并且同步运行的传送带10，每相邻两列传送带10之间留有一定的间隙。五列传送带10的前后两端分别设有传送轴，其中一个传送轴与驱动装置连接，用于驱动整个传送设备运转。待测板件18放置在五列传送带10上，并随着五列传送带10的传送一起向前移动。
所述检测探头12设有6个，6个检测探头12分布在所述多列传送带10的皮带间隙内。检测探头12的具体数量取决于待测板件18的长度、检测的精度等要求，在其它实施例还可以设为其它的数目。每个检测探头12的结构与实施例一中的结构一致，均包括位于待测板件上方的激光发射单元20以及位于传送板件下方的光纤传输线22。每个检测探头12的激光发射单元向光纤传输线22发射点聚焦激光，光纤传输线22的信号输出端将接收到的连续或遮断的激光信号有序排列在高速相机14的成像区。
所述高速相机14设置有两个，一个是面阵相机14-1，用于拍摄由多个检测探头的信号输出端传来的激光信号并将其转换成数字信号；另一个是线扫描相机14-2，用于拍摄待测板件的图像并将其转换为数字信号。所述处理器16接收所述两个高速相机发来的数字信号并将二者结合，计算出待测板件的尺寸。
需要说明的是，所述激光发射单元20发射的激光光斑的直径可以达到0.01mm级或更小，激光信号沿所述光纤传输线进行传输，可以远距离汇集到高速相机14的成像区。高速相机14每秒采样可达数万个像素点，当高速相机14对多个光纤传输线22对应的信号输出端排列而成的阵列高速成像时，不同时刻、不同检测探头12发出的激光信号被快速转换成数字信号，其速度和精度的一致性提高了尺寸检测的精度。
所述高速相机14的成像方式有内触发或外触发可选，操作人员可以预设高速相机14的成像频率。所述内触发方式是指高速相机14以固有的时间间隔获取图像；所述外触发方式是指高速相机14的采样频率由外来的触发信号决定，其跟随外触发的信号频率一起变化。本发明不限定高速相机14成像的触发方式。
实施例三
请参阅图3，本实施例揭示一种通过式板件尺寸检测装置，所述通过式板件尺寸检测装置包括传送设备、多个检测探头12、高速相机14、编码器30和处理器16。
所述传送设备和多个检测探头12的结构设置与实施例二一致，区别之处在于：
所述高速相机14设置于传送设备的正上方。所述高速相机14除了用于接收检测探头12发过来的光信号之外，还能通过拍照直接获取待测板件18的图像。
所述编码器30分别连接所述传送带10和所述高速相机14。
具体的，所述编码器30的摩擦轮与所述传送带10的驱动轴同轴连接，或者与所述传送带的传送表面滚动摩擦连接。由此，所述编码器30可实时监测传送带10的传送速度，同时，传送带10由于各种不确定因素带来的传送速度的波动也能被编码器30获取，并同步反映在编码器30发出的脉冲信号中。
本实施例中，所述高速相机14以外触发的方式工作，其采样频率与所述编码器30发出的脉冲信号的频率一致。由此，所述高速相机14的采样频率与传送机构的传送速度始终保持同步，以避免高速相机14获得的待测板件图像因传送速度的变化而失真并由此影响尺寸计算精度。
因此，本实施例中的处理器16不仅能通过检测探头12传来的激光信号获得待测板件18在传送方向的长度信息，还能通过拍摄得来的图像获得待测板件18表面的槽、孔等结构的几何信息，从而扩展本检测装置的功能。
作为进一步的改进，所述处理器16还包括发送模块，所述发送模块用于将测得的结果发送至显示终端。所述显示终端可以为操作人员的手机、PC机或PAD，用以实现操作人员对待测板件18尺寸和加工质量的实时监控。
本实施例的检测装置，当待测板件18传输至检测探头12时，激光发射单元20发射的激光被通过的待测板件18遮断，光纤传输线22接收到连续或遮断的激光信号并把它们传送到高速相机14的成像区，高速相机14在获取待测板件18图像的同时获取检测探头12的激光信号并将它们转换为数字信号，处理器16结合高速相机14传来的有关图像和激光信号的数字信号计算出板件的几何尺寸，由此提高了检测的精度和性价比。
实施例四
请参阅图4，本实施例揭示一种通过式板件尺寸检测装置，包括多列传送带10、多个检测探头12、多个高速相机14、编码器30及处理器16。在本实施例中，多个高速相机14和多个检测探头12联合使用。
其中，多个高速相机14可以是线扫描相机或面阵相机，根据检测精度要求，多个高速相机14分区排布、协同成像。所述线扫描相机是指多个高速相机14相对于传送方向横向排列成一行；所述面阵相机是指多个高速相机14相对于传送方向纵向排成多列。
例如在其中一个实施例中，所述多个高速相机14的数量为6个，6个高速相机14呈L形分布，沿传送方向分布3个，在其横向上分布4个。
进一步的，所述多个检测探头12设置在传送带10的传送沿线，相邻的每两个检测探头12之间间隔一定的距离。所述多个高速相机14设置在传送带10的起始半段。当待测板件18的前边缘触发其中一个检测探头12时，所述多个高速相机14正好拍摄到该待测板件18尾部的高分辨率图像。
以总长度为1.8米的待测板件18为例阐述本实施例的工作原理如下：
所述多个检测探头12作为触发高速相机14成像的“扳机”布置在待测板件18传输的沿线，检测探头12的位置精度可达0.001mm。多个检测探头12的位置在传送方向上与多个高速相机14相配合，每个高速相机14与数个预先设置的检测探头12相对应。
待测板件18从传送初始位置往前传送，当其前边缘传送至位于1.7米处的检测探头12时，该检测探头12的光路被待测板件18所遮断；此时，多个高速相机14启动并对待测板件18的尾部进行连续的拍摄，获得板件尾部的高分辨率图像；处理器16根据检测探头12提供的待测板件前边缘的位置和拍摄到的板件尾部的高分辨率图像，两者结合后精确计算出待测板件的长度。
本实施例，用检测探头12来确定待测板件18的边缘，利用激光信号的高精度可确保边缘测量的高精度；用高速相机14来确定待测板件18的末尾段的长度，利用高速相机14的高分辨率也可确保测量的高精度。本实施例利用检测探头12和高速相机14的高速度、高精度地获取待测板件18的位置信号并通过处理器结合图像计算板件的尺寸，提高了检测的精度、速度和性价比。
实施例五
请参阅图5，本实施例揭示一种通过式板件尺寸检测装置，包括传送机构50及成像装置52。
所述传送机构50在传送方向上分为两段，两段所述传送机构50之间留有间隙。
所述成像装置52内部设有多个检测探头12及多个高速相机14，所述多个检测探头12及多个高速相机14与实施例一至四的结构设置基本一致，区别在于：
所述传送机构50的上方和下方均设有高速相机14，其中，下方的所述高速相机14沿着两段所述传送机构50之间的间隙排列，用于拍摄待测板件18同一横向位置的图像，并传送给所述处理器16进行处理。
本实施例的工作原理为：
待检测板件被放置在传送机构50的上表面，并随着传送机构50一起向前传送，待测板件18通过两段传送机构50之间的缝隙时，位于下方的所述高速相机14从下至上对待测板件18进行拍照成像，位于上方的所述高速相机14从上至下对待测板件18进行拍照成像；
成像装置52内部的检测探头12与高速相机14之间的配合及工作过程与实施例一至四一致。
最后，处理器16结合图像和检测探头12的信号计算出待测板件18的长度、宽度，以及处于待测板件18的上表面和下表面的几何元素的尺寸信息。
本实施例通过将传送机构50设计为分段的结构，并在相连处形成供高速相机14拍照的间隙，从而可对待测板件18的上表面和下表面同时进行尺寸检测。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，包括：
传送设备，所述传送设备包括平行设置的多列传送带，多列传送带之间留有安装检测探头的间隙；
多个检测探头，每个所述检测探头包括一个激光发射单元及一个光纤传输线，所述光纤传输线包括信号输入端及信号输出端，所述激光发射单元和所述信号输入端成对地设置在待测板件的上方和下方，所述信号输出端以预设的方式排列在高速相机的成像区；
高速相机，设置在所述传送设备的上方，用于对所述多个检测探头的输出信号拍摄成像并将其转换成数字信号；
处理器，与所述高速相机相连，用于对所述数字信号进行计算处理，从而测得待测板件的尺寸。
2.一种通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，包括：
传送设备，用于承载和传输待测板件使其沿着一个方向运动；所述传送设备包括平行设置的多列传送带，多列传送带之间留有间隙；
多个检测探头，用于对待测板件的前、后边缘进行探测；所述多个检测探头沿着板件的传送路径设置；每个所述检测探头均包括一个激光发射单元及一个光纤传输线，所述光纤传输线包括信号输入端及信号输出端，所述激光发射单元和所述信号输入端成对地设置在待测板件的上方和下方，所述信号输出端以预设的方式排列在高速相机的成像区；
高速相机，用于对多个检测探头的输出信号和待测板件拍摄成像并将其转换成数字信号；
处理器，与所述高速相机相连，用于对所述数字信号进行计算处理，从而测得待测板件的尺寸。
3.如权利要求1-2任一项所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，还包括编码器，所述编码器包括摩擦轮，所述摩擦轮与所述传送设备的表面滚动连接，或者与所述传送设备的驱动轴同轴连接；所述编码器与所述传送设备的速度同步，用于向所述高速相机发出采样脉冲信号；高速相机的采样频率与所述编码器发出的脉冲信号始终保持频率一致。
4.如权利要求1-2任一项所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，所述高速相机设置两个，一个是面阵相机，用于拍摄多个检测探头的输出信号并将其转换成数字信号，另一个是线扫描相机，用于拍摄待测板件的图像并将其转换为数字信号；所述处理器接收两个所述高速相机发来的数字信号并将二者结合计算待测板件的尺寸。
5.如权利要求1-2任一项所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，所述高速相机设置为多个排成一横排的线扫描相机，用于对所述多个检测探头的输出信号和所述待测板件进行分区协同的线扫描成像。
6.如权利要求1-2任一项所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，多个所述高速相机设置为多个沿着传送方向排成多列的面阵相机，用于对所述多个检测探头的输出信号和所述待测板件进行分区面阵成像。
7.如权利要求1-2任一项所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，所述传送带包括同步带、传送皮带和辊筒传送线中的任一种。
8.如权利要求7所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，所述传送设备在传送方向上分为两段，两段之间留有间隙；所述间隙的正下方设有所述高速相机，用于从下方对待测板件进行拍摄成像。
9.如权利要求1-2任一项所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，所述处理器包括发送模块，所述发送模块用于向显示终端发送检测结果。
10.如权利要求9所述的通过式板件尺寸检测装置，其特征在于，所述显示终端包括手机、PC或PAD。
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