CN110560377A - 一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，包括基座，依次安装在基座上且相衔接的下料道、输送装置、上料道；输送装置包括固定架，安装在固定架内转向、转速均相同的四个输送轮，安装在固定架一侧并通过输出轴与输送轮相连接的传动装置，该传动装置的输入端与固设在基座上的伺服电机的输出轴相连接，每个输送轮的圆周面上均设有多个用于调整工件形态并用来输送工件的仿形槽，每个输送轮均通过与之连接的吸附装置来实现对工件的吸附，所述四个输送轮依次形成上料检测工位、侧面检测工位和剔除工位，所述侧面监测工位一侧的基座上还安装有拍摄装置，本发明不仅提高了检测效率和检测的精度，还可对不同圆柱形金属侧表面不同种类缺陷的检测。

Description

一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置

技术领域

本发明涉及表面缺陷检测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置。

背景技术

由于形状限制的原因，圆柱形金属的端面缺陷检测较为方便，通常采用普通的CCD面阵相机就可以采集金属表面缺陷信息，机械结构也较为简单。对于金属的圆柱表面缺陷的检测目后常用的方式主要分为接触式检测和非接触式检测。其中接触式检测是通过探针与旋转的待检工件表面接触的方式，观察探针的跳动程度来检测有深度的缺陷。该方法操作简单，成本较低，技术难度不高，可以快速检测出有较大深度的缺陷，但是对于那些没有深度的缺陷就束手无策了，并且效率极低,(例如：表面浅划伤、表面脏污)。非接触式检测为目后主流的检测方式，主要有激光声波检测和线阵相机检测，激光声波检测是脉冲激光激发的沿柱面周向传播的声表面波可以用于金属柱状材料表面缺陷检测，这种方法成本高、效率低，且只可以检测大部分带有深度的凹坑以及划伤。

目后对圆柱形金属侧表面的缺陷检测以人工居多，但对于高反光度的圆柱形金属侧表面的检测用人眼很难识别，并且容易识别错误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，本发明所采用的方法是采用线阵相机采集金属表面图像信息的方法进行缺陷检测，通过对采集到的图像进行算法处理的方式去识别金属表面的各种缺陷，这种方法的检测效果与适应性都很好，并且还可以对不同种类圆柱形金属侧表面的不同种类的缺陷进行检测。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，包括基座1，依次安装在基座1上且相互衔接的下料道3、输送装置、上料道8；所述输送装置包括固设在基座1上的固定架29，安装在固定架29内转向、转速均相同的四个输送轮4，安装在固定架29一侧并通过输出轴与输送轮4相连接的传动装置，该传动装置的输入端与固设在基座1上的伺服电机13的输出轴相连接，所述每个输送轮4的圆周面上均设有多个用于调整工件7形态并用来输送工件的仿形槽23，每个输送轮4均通过与之连接的吸附装置来实现对工件的吸附，所述每相邻两个输送轮4相切的位置代表一个处理工位，所述四个输送轮4依次形成上料检测工位26、侧面检测工位27和剔除工位28，所述侧面监测工位27一侧的基座1上还安装有拍摄装置。

优选的，拍摄装置包括通过沿工件输送方向延伸的且滑动安装在基座1上的滑台21，安装在滑台21上且沿竖直方向延伸的支撑杆25，沿竖直方向滑动安装在支撑杆25上的设有工业相机18的相机支架6，沿竖直方向滑动安装在支撑杆25上的设有同轴光源17的光源支架5。

优选的，所述传动装置包括安装在固定架29一侧并与输送轮4相连接的输送轮齿轮10，与输送轮齿轮10相啮合的过渡齿轮11，任一过渡齿轮11作为主动轮与安装在伺服电机13输出轴上的电机齿轮12啮合，所述传动装置的外侧安装有齿轮防护罩15。

优选的，所述吸附装置包括分别安装在各个输送轮4转轴上的在输送轮4转动时也保持相对静止的负压管道20，所述每个输送轮4均为中空结构，所述每个输送轮4上的仿形槽23均相互连通。

优选的，剔除工位28的一侧固定架29上安装有用于将不合格工件7吹走的剔除气嘴19，其另一侧固定架29上还安装有用于输送不合格工件7的剔除料道14，所述上料检测工位26、侧面检测工位27和剔除工位28三个处理工位一侧的固定架29上分别安装有用于计数的第一光电传感器、用于触发工业相机18拍照的第二光电传感器、用于触发剔除气嘴19将不合格工件剔除的第三光电传感器。

优选的，上料道8和下料道3内还滑动安装有用于调节料道的宽度的调节板24。

优选的，上料道8和下料道3的底部安装有多个用于统计工件数量的接近传感器2。

本发明提出的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置具有如下优点：

1、本发明可适应于不同种类圆柱形金属侧表面不同种类的缺陷的检测。

2、本发明不仅提高了检测效率、检测精度，还可以记录缺陷数量，有利于企业改进生产工艺、提高生产效率。

以上说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置实施例的整体示意图。

图2为本发明一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置实施例的整体结构示意图(另一方向)。

图3为本发明一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置实施例的主视图。

图4为本发明一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置实施例的前视图。

图5为本发明一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置实施例的右视图。

图6为本发明一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置实施例中PLC控制的流程图。

【附图标记】

1-基座，2-接近传感器，3-下料道，4-输送轮，5-光源支架，6-相机支架，7-工件，8-上料道，9-垫块，10-输送轮齿轮，11-过渡齿轮，12-电机齿轮，13-伺服电机，14-剔除料道，15-齿轮防护罩，16-底板，17-同轴光源，18-工业相机，19-剔除气嘴，20-负压管道，21-滑台，22-光电传感器，23-仿形槽，24-调节板，25-支撑杆，26-上料检测工位，27-侧面检测工位，28-剔除工位,29-固定架。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采用的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实例，对依据本发明提出的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如前。

在本发明的描述中，需要说明的是，按照工件输送的顺序定义“后”“前”，工件从“前端”往“后端”输送，在本实施例中以上料道8所在的位置为“前端”，以下料道3所在的位置为“后端”；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“后”“前”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者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，因而不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1至图5，一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，包括基座1，基座1上安装有底板16，从后往前依次衔接且均安装在底板16上的下料道3、输送装置、上料道8，还包括安装在基座1一侧的拍摄装置，上料道8通过垫块9安装在底板16上，垫块9对上料道8起支撑作用并可以调节上料道8的倾斜度，使上料道8的前端高于后端，便于工件7上料，下料道3和上料道8的底部均匀分布有多个用来统计工件数的接近传感器2，上料道8和下料道3可以根据工件的尺寸加工成合适的宽度，也可以通过滑动安装在上料道8和下料道3内的调节板24来调节料道的宽度，从而满足不同尺寸工件输送的需要。

在本实施例中，基座1和底板16采用分体式结构，当然在本发明其他的实施例中可以采用一体式结构，统称为基座1。

请参阅图2，所述拍摄装置包括通过沿工件输送方向延伸且滑动安装在底板16上的滑台21，安装在滑台21上且沿竖直方向延伸的支撑杆25，所述支撑杆25沿竖直方向延伸位于输送装置一侧，所述支撑杆25上安装有沿竖直方向滑动的设有工业相机18的相机支架6，支撑杆25上还安装有沿竖直方向滑动的设有同轴光源17的光源支架5，相机支架6和光源支架5通过锁紧螺栓实现位置锁紧,在本实施例中，所述工业相机18选用线阵相机。

请参阅图1、图2，所述输送装置包括固设在基座1底板16上的固定架29，安装在固定架29内用于对工件起传递作用的转速、转向均相同的多个输送轮4，安装在固定架29一侧并通过输出轴与输送轮4相连接的传动装置，所述传动装置可为齿轮传动，也可采用同步带传动或者其他传动方式，在本实施例中该传动装置采用齿轮传动，所述传动装置包括安装在固定架29一侧并与输送轮4相连接的输送轮齿轮10、与输送轮齿轮10相啮合的过渡齿轮11，任选其中一个过渡齿轮11作为主动轮与安装在伺服电机13输出轴上的电机齿轮12啮合，从而带动传动装置转动；所述传动装置外侧设有齿轮防护罩15，所述输送轮4的数量为4个，所述伺服电机13固定在基座1上。

在本实施例中，输送轮齿轮10的数量与输送轮4的数量一致均为4个，过渡齿轮11的数量为3个。请参阅图3，每相邻两个输送轮4相切的位置代表一个处理工位，该输送装置从前端到后端依次形成了上料检测工位26、侧面检测工位27、剔除工位28三个工位，每两个相邻输送轮4相切的位置的缝隙宽度小于工件的宽度，以防止工件从输送轮4之间的缝隙中滑落。

请参阅图1、图2，所述每个输送轮4均为中空结构，在该输送轮4的圆周面上还均匀分布有多个相互连通的仿形槽23，在本实施例中，仿形槽23的数量为5个，所述每个输送轮4上均安装有吸附装置，该吸附装置包括安装在输送轮4转轴上且与输送轮4的内部腔室相连通的负压管道20，输送轮4在转动时，负压管道20相对输送轮4始终处于相对静止状态，负压管道20开启后，仿形槽23内始终有吸力存在，在该吸力的作用下，输送轮4通过仿形槽23内的吸力将工件吸附在仿形槽23内，工件随着输送轮4的转动而转动，从而实现工件7的拾取和输送，直至工件7旋转至下一个处理工位时，输送轮4继续转动，工件脱离仿形槽23并进入到处理工位中，由于两相邻输送轮上仿形槽23的排布存在相位差，故该工件在相邻两个输送轮4转动的带动下在该处理工位内自转，直至下一个输送轮4上的仿形槽23旋转至该处理工位，并将工件吸附在其仿形槽23上，然前带动工件继续转动，如此往复，从而实现对工件的输送。上述输送轮4的转轴上安装负压管道20的技术为现有技术，在此不再过多的阐述。

输送轮4上的每相邻仿形槽23之间的间距和数量，可根据输送轮4的大小及工件的大小进行计算获知，只要保证每个输送轮4上两个仿形槽23之间的弧长超过工件周长的2倍就可以实现工件在处理工位上至少旋转一周，但是，当工件经前一个输送轮4的仿形槽23吸附旋转至侧面检测工位27时，从工件到达该检测工位27并脱离前一个输送轮4的仿形槽23开始，至设置在后一个输送轮4上的仿形槽23旋转到该检测工位27并将该工件吸附起时，该工件在该检测工位至少自转一周，从而保证工业相机18能将该工件的表面无死角的拍照，防止出现漏拍漏检的情况。

工件在两个运动的输送轮4之间的处理工位转动时，当仿形槽23对工件进行吸附时，工件卡在仿形槽23内，故该处理工位可起到纠正工件姿态的作用，使工件在进入到下一个处理工位时保证正确的姿态以增加稳定运动时间(相机拍照是需要曝光时间的，在这个曝光时间内，工件要保持绝对的稳定，这段时间称之为稳定运动时间)。

所述工业相机18安装在侧面检测工位27的上方，请参阅图6，该工业相机18与PLC电性相连，当光电传感器22感知到工件达到侧面检测工位时，PLC向工业相机18下达打开命令，工业相机18记录该工件在该侧面检测工位27上自转的表面的图像，随后该工件7进被输送至剔除工位28，工业相机18将记录的表面图像传输到PLC进行处理判断，PLC会判断该工件是否存在缺陷。所述剔除工位28一侧的固定架29的侧壁上还安装有剔除气嘴19，与该剔除气嘴19相连通的管路上设有电磁阀，该剔除气嘴19通过电磁阀与PLC电性连接，所述上料检测工位26、侧面检测工位27、剔除工位28一侧的固定架29的侧壁上均安装有与PLC电性连接的光电传感器22，该光电传感器22分别用于计算工件数量、用来触发工业相机18拍照、用来触发剔除气嘴19将不合格工件剔除，光电传感器22也与PLC电性连接。

该剔除工位28的另一侧的固定架29的侧壁上安装有用于输送不合格工件7的剔除料道14，该剔除料道14一端固定在固定架29上、另一端穿过底板16并固定在基座1上。

当表面有缺陷的工件进入到侧面检测工位27时，PLC通过光电传感器22打开工业相机18，工业相机18对该工件的表面进行拍照并将照片传送至PLC，当PLC发现该工件存在缺陷时，作出将该工件剔除的判断，当光电传感器22检测到工件已到达剔除工位28并将该信号传递至PLC，PLC收到该信号前，发出打开剔除气嘴19的命令，剔除气嘴19将该不合规格的工件从剔除工位28吹落至剔除料道14内，从而完成不合格工件的剔除；当工件表面不存在缺陷时，该工件经过剔除工位28前经下一个输送轮4输送至下料道3上。

当然本发明并不局限于此，在本发明的实施例中可以根据需要设置多个侧面检测工位27，继而提高检测的精准度；也可以将输送轮4设置成非中空结构，在仿形槽23内嵌设磁铁，通过磁铁将工件吸附在输送轮4上，同样也可以达到吸附并输送工件的目的。

工作时，首先调整好工业相机18和同轴光源17的位置，并打开工业相机18和同轴光源17，将待检测的多个工件添加至上料道18上，工件在输送轮4的带动下达到上料检测工位26，工件在该上料检测工位26内自转并调整自身姿态，然前在下一个输送轮4的带动下进入到侧面检测工位27并在该工位内自转，与此同时，工业相机18对该工件的表面进行拍照并将照片输送至PLC，当工件表面无缺陷时，PLC会对电磁阀下达关闭剔除气嘴19的命令，工件经剔除工位28调整姿态前输送至下料道3上；反之，工件表面有缺陷时，当光电传感器22检测到该不合格工件达到剔除工位28时，将该工件已到达该剔除工位28的信号反馈至PLC，PLC发出打开剔除气嘴19的命令，将该不合格工件吹落至剔除料道14内，继续重复上述步骤，直至所有的工件都检查完毕为止。

本发明适应于不同种类圆柱形金属侧表面的不同缺陷检测，如圆柱形金属表面有深度缺陷、表面浅划伤、表面脏污等。采用该检测装置还可以代替人工检测，不仅提高了检测效率和检测精度，还可以通过软件生成报表实时记录缺陷种类以及缺陷数量，进而方便改进生产工艺、提高企业的生产效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，其特征在于：包括基座(1)，依次安装在基座(1)上且相衔接的下料道(3)、输送装置、上料道(8)；

所述输送装置包括固设在基座(1)上的固定架(29)，安装在固定架(29)内转向、转速均相同的四个输送轮(4)，安装在固定架(29)一侧并通过输出轴与输送轮(4)相连接的传动装置，该传动装置的输入端与固设在基座(1)上的伺服电机(13)的输出轴相连接，所述每个输送轮(4)的圆周面上均设有多个用于调整工件(7)形态并用来输送工件的仿形槽(23)，每个输送轮(4)均通过与之连接的吸附装置来实现对工件的吸附，所述每相邻两个输送轮(4)相切的位置代表一个处理工位，所述四个输送轮(4)依次形成上料检测工位(26)、侧面检测工位(27)和剔除工位(28)，所述侧面监测工位(27)一侧的基座(1)上还安装有拍摄装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，其特征在于：所述拍摄装置包括通过沿工件输送方向延伸的且滑动安装在基座(1)上的滑台(21)，安装在滑台(21)上且沿竖直方向延伸的支撑杆(25)，沿竖直方向滑动安装在支撑杆(25)上的设有工业相机(18)的相机支架(6)，沿竖直方向滑动安装在支撑杆(25)上的设有同轴光源(17)的光源支架(5)。

3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，其特征在于：所述传动装置包括安装在固定架(29)一侧并通过输出轴与输送轮(4)相连接的输送轮齿轮(10)，与输送轮齿轮(10)相啮合的过渡齿轮(11)，任一过渡齿轮(11)作为主动轮与安装在伺服电机(13)输出轴上的电机齿轮(12)啮合，所述传动装置的外侧安装有齿轮防护罩(15)。

4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，其特征在于：所述吸附装置包括分别安装在各个输送轮(4)转轴上的在输送轮(4)转动时也保持相对静止的负压管道(20)，所述每个输送轮(4)均为中空结构，所述每个输送轮(4)上的仿形槽(23)均相互连通。

5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，其特征在于：剔除工位(28)的一侧固定架(29)上安装有用于将不合格工件(7)吹走的剔除气嘴(19)，其另一侧固定架(29)上还安装有用于输送不合格工件(7)的剔除料道(14)，所述上料检测工位(26)、侧面检测工位(27)和剔除工位(28)三个处理工位一侧的固定架(29)上分别安装有用于计数的第一光电传感器、用于触发工业相机(18)拍照的第二光电传感器、用于触发剔除气嘴(19)将不合格工件剔除的第三光电传感器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，其特征在于：上料道(8)和下料道(3)内还滑动安装有用于调节料道的宽度的调节板(24)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的一种基于机器视觉的圆柱金属表面缺陷检测装置，其特征在于：上料道(8)和下料道(3)的底部安装有多个用于统计工件(7)数量的接近传感器(2)。