CN110715935A - 一种瓷砖缺陷检测设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瓷砖缺陷检测设备及方法，包括整机框架，整机框架内部下侧穿插设置有用于输送瓷砖的传送机构，整机框架的前端设置有鼓风机以及自动对中机，整机框架内部前侧壁上装有线阵相机和相机除尘装置，整机框架内部后侧壁的上部安装有同步控制器，下部安装有条形的LED光源和用于控制线阵相机场扫描和LED光源的第一光电开关，线阵相机的输出端通过电缆连接至控制台，整机框架外侧安装有用于对完成检测的瓷砖进行标记的喷码机和用于控制喷码机的第二光电开关，且控制台通过电缆与喷码机相连，整机框架外传送机构底部安装控制线阵相机行扫描的编码器。本发明能够提高瓷砖缺陷检测效率、准确度和精度，使产品满足自动剔除残次品以及自动分级。
Description
技术领域
本发明涉及瓷砖检测领域，具体涉及一种瓷砖缺陷检测设备及方法。
背景技术
瓷砖作为一种建筑材料，已经广泛使用到室内、外装修和装饰中。在瓷砖生产中，对于瓷砖表面存在的表面缺陷，如裂纹、划痕、凸点、凹点、蜡痕等的检测，主要还是依赖人眼观察进行。一般是在成品传输线用日光灯照明，由人眼对缺陷进行分辨，对于较大和特征比较明显的缺陷，人眼容易分辨，而对于接近于0.1mm的裂纹、划痕、凸点、凹点、蜡痕等，由于受到观察光线以及观察角度的影响，漏检率较高。同时受到人的精神状态的影响也很大，往往难于达到检测要求，会对产品分级及质量造成影响。
CN209043817U、名为“一种瓷砖表面缺陷检测装置”的专利，包括视觉检测组件(两台LED条形光源，一台面阵相机，一台处理器)和支撑架组成。该专利的不足之处：1、使用面阵相机检测瓷砖尺寸和检测精度受限。目前单台最高分辨率的面阵相机也不能满足大尺寸瓷砖检测精度要求，单台面阵相机只能满足较小尺寸瓷砖检测要求，且高分辨率面阵相机价格昂贵；2、使用型材制作的支撑架稳固性差，周围环境振动会影响检测精度；3、无对中机。生产线上传输的瓷砖不规整，在没有对中机时，每块砖的摄像位置会不确定，后续图像处理需要花费更多的时间，影响检测速度；4、检测前没有除尘装置，瓷砖传输过程中落的灰尘或杂物会造成错检；5、无检测结果标识，后续人无法识别或设备无法自动分拣分类。
发明内容
为了避免人为因素对产品表面缺陷检测的影响，提高检测效率和精度，杜绝漏检和错捡，满足流水线连续实时自动化生产要求，避免背景技术中提到的不足，本专利设计一种分辨率更高、价格较低的一种瓷砖缺陷检测设备及方法，对尺寸不小于1m×1m的瓷砖的缺陷检测精度达到0.1mm，传输带速度不小于1m/s，能自动除尘，自动对中，自动标识检测结果，结构牢固可靠，提高瓷砖缺陷检测效率、准确度和精度，使产品满足自动剔除残次品以及自动分级。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种瓷砖缺陷检测设备，包括整机框架，整机框架内部下侧穿插设置有用于输送瓷砖的传送机构，整机框架的前端设置有吹去瓷砖灰尘的鼓风机和用于使瓷砖进入检测前准确自动定位的自动对中机，整机框架内部前侧壁上装有线阵相机，整机框架内部后侧壁的上方安装有同步控制器、下部安装有条形的LED光源和用于控制线阵相机和LED光源的第一光电开关，第一光电开关的输出通过电缆连接到同步控制器，所述同步控制器用于同步线阵相机场扫描和LED光源工作，线阵相机的输出端通过电缆连接至控制台，整机框架外侧安装有用于对完成检测的瓷砖进行标记的喷码机、用于控制喷码机的第二光电开关以及控制线阵相机行扫描的编码器，且控制台通过RS232总线与喷码机相连。
进一步地，线阵相机的下侧安装有用于对线阵相机镜头除尘的除尘装置。
进一步地，编码器设置在传送机构的下侧，所述编码器用于控制线阵相机行扫描来采集瓷砖图像。
进一步地，控制台内部安装有主机，上部安装有显示器，线阵相机的输出端通过电缆连接至主机，所述显示器用于显示检测结果。
一种瓷砖缺陷检测方法，瓷砖在传送机构上运动，运行到鼓风机时吹去瓷砖上的灰尘，运行到自动对中机时，自动对中机对运动中的瓷砖进行位置和方向矫正，经过位置矫正的瓷砖继续向前运动，进入整机框架的下方，瓷砖继续运动触发第一光电开关时，第一光电开关信号输入到同步控制器，在同步控制器控制下先打开LED光源，再给线阵相机发送场触发信号，线阵相机在场和行触发信号控制下采集瓷砖的图像，，将采集到的图像传输到控制台，最后控制台根据图像的检测结果给喷码机发送指令，标记瓷砖的不同等级。
进一步地，线阵相机的下侧安装有用于对线阵相机镜头除尘的除尘装置，除尘装置定时向线阵相机的镜头吹气除尘。
进一步地，传送机构的下侧设置有编码器，控制台内部安装有主机，上部安装有显示器，线阵相机的输出端通过电缆连接至主机，线阵相机在同步控制器的场扫描信号和编码器的行扫描信号的控制下采集图像，将采集到的图像传输到控制台的主机中存储、进行机器视觉图像处理并将检测结果通过显示器显示出来，最后主机根据图像的检测结果给喷码机发送指令，标记瓷砖的不同等级。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
1、本发明自动化程度高，整个过程不需要人工参与，能节省人力；2、检测精度高，本缺陷检测设备的检测精度可达到0.1mm，比人工和其他技术具有更高精度；3、检测速度快，整个检测过程不需要频繁启停传送装置，能在不影响传送带运行速率的前提下，实现瓷砖检测的目标；4、检测结果更加全面，能同时检测多种缺陷，并对不同缺陷分类，最后根据瓷砖分级管理要求规则，实现更加精细的瓷砖分类分级目标。
附图说明
图1为瓷砖表面缺陷检测设备的主视结构图。
图2为图1中A-A剖视结构图。
图3为瓷砖表面检测设备的工作流程图。
其中，1、控制台；2、传送机构；3、鼓风机；4、自动对中机；5、线阵相机；7、除尘装置；6、整机框架；8、第一光电开关；9、LED光源；10、第二光电开关；11、喷码机；12、编码器；13、同步控制器。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明：
参阅图1至图3，一种瓷砖缺陷检测设备，包括整机框架6，整机框架6内部下侧穿插设置有用于输送瓷砖的传送机构2，整机框架6的前端设置有用于吹去瓷砖表面灰尘的鼓风机3及用于使瓷砖进入检测前准确自动定位的自动对中机4，整机框架6内部前侧壁上装有线阵相机5，线阵相机5的下侧安装有用于对线阵相机镜头除尘的除尘装置7，整机框架6内部后侧壁的上部安装有控制线阵相机5场扫描和LED光源9打开的同步控制器13、下部安装有条形的LED光源9和用于控制线阵相机5和LED光源9的第一光电开关8，线阵相机5的输出端通过电缆连接至控制台1，控制台1内部安装有主机，上部安装有显示器，线阵相机5的输出端通过电缆连接至主机，所述显示器用于显示检测结果，整机框架6外侧安装有用于对完成检测的瓷砖进行标记的喷码机11和用于控制喷码机11的第二光电开关10，且控制台1通过RS232总线与喷码机11相连，传送机构2的下侧设置有编码器12，所述编码器12用于控制线阵相机5行扫描采集图像。
一种瓷砖缺陷检测方法，瓷砖在传送机构2上运动，运行到鼓风机3时自动吹去瓷砖表面灰尘，运行到自动对中机4时，自动对中机4对运动中的瓷砖进行位置和方向矫正，经过位置矫正的瓷砖继续向前运动，进入整机框架6的下方，瓷砖继续运动触发第一光电开关8，通过同步控制器13触发线阵相机5的场扫描和LED光源9的打开，传送机构2的下侧设置有触发线阵相机5行扫描的编码器12，控制台1内部安装有主机，上部安装有显示器，线阵相机5的输出端通过电缆连接至主机，线阵相机5在同步控制器13的场扫描信号和编码器12的行扫描信号控制下采集图像，将采集到的图像传输到控制台1的主机中存储、处理并将检测结果通过显示器显示出来，最后主机根据图像的检测结果给喷码机11发送打印字符，当瓷砖到达第二光电开关10时，控制喷码机打印，标记瓷砖的等级字符。其中线阵相机5的侧方安装有用于对线阵相机镜头除尘的除尘装置7，除尘装置7定时向线阵相机5的镜头吹气除尘。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
1、设备的整机构成是本发明的技术特征之一。设备包括鼓风机3、传送机构2、自动对中机4、整机框架6、线阵相机5、除尘装置7、LED光源9、第一光电开关8、第二光电开关10、编码器12、控制台1(内部安装主机，上部安装显示器)和喷码机11。
2、设备设计综合图像采集器，是本发明的技术特征之二。图像采集器由一台超高分辨率的线阵相机5、一台主机(安装在控制台1内，包括一块图像采集卡)、一个光电开关8、一台编码器12、一台同步控制器13和一台条形LED光源9等构成。条形LED光源9以一定的角度照射瓷砖表面，在瓷砖表面产生条形光亮区域，超高分辨率线阵工业相机在同步控制器13的场扫描和编码器12的行扫描信号控制下对条形光亮区域扫描，采集瓷砖的高分辨率图像。图像采集在瓷砖行进的过程中进行，图像处理在下块瓷砖到达之前完成，能够达到生产线实时检测的要求，提高了检测效率和精度。
3、设计传送机构，是本发明的技术特征之三。本发明专制的传送机构2比一般的生产线传送装置具有更好的平整度，更好的稳定性，能最大限度地减少因传送装置原因产生的误差。
4、设计鼓风机，是本发明的技术特征之四。专制的鼓风机3能将即将进入检测的瓷砖表面上的灰尘和杂物吹走，尽可能减少由于灰尘引起的缺陷错检测。
5、设备在箱体的前端安装自动对中机是本发明的技术特征之五。自动对中机4能在瓷砖传输运动的过程中自动调整被检测瓷砖的位置，使传送带的中心线与瓷砖中心线重合，减小瓷砖的相对位置偏移，使图像处理软件能准确定位，提高检测速度。
6、设备采用光电开关通过同步控制器与编码器协同触发相机扫描是本发明的技术特征之六。第一光电开关8在瓷砖到达检测位置时，通过同步控制器打开LED光源9和超高分辨率的线阵相机5的场扫描，同时编码器12实时输出与传送带速度匹配的触发脉冲，线阵相机5在场扫描信号和编码器12行扫描信号的共同控制下完成图像采集。
7、设备设计安装自动喷码机是本发明的技术特征之七。自动喷码机11在计算机控制下能喷出多种字符标记，可用于在瓷砖上标记瓷砖信息和检测结果，能满足更详细的分级分类的标记要求。
8、设备设计显示控制台，是本发明的技术特征之八。控制台1主要由显示器、处理图像的主机和鼠标键盘及控制台框架体组成。显示控制台主要用于显示图像和软件界面，处理瓷砖图像，也可通过鼠标、键盘设置主机和软件的参数，能方便检测设备的控制和使用，鼠标键盘能收回控制台内部，避免长时间暴露，积攒灰尘。
9、为设备设计用于存储瓷砖缺陷检测结果的数据库，是本发明的技术特征之九。根据瓷砖最终的检测结果设计的用于存储每块瓷砖对应结果的数据库，可以存储每块瓷砖对应的缺陷检测结果信息，使每块瓷砖都具有一份对应的“缺陷档案”，方便后续的统计和查询操作。
10、设备整机框架设计为钢架构形式，是本发明的技术特征之十。主体采用钢型材焊接，整体为箱式外形，支撑腿用地钉固定在地面上，设备安装在钢架结构上。
技术方案：瓷砖缺陷检测设备包括鼓风机3，传送机构2，自动对中机4、综合图像采集器、整机框架6和喷码机11。鼓风机3安装在自动对中机4前面，自动对中机4安装在整机框架6外面，传送机构2位于整机框架6的内部正下方，整机框架6内部安装有超高分辨率线阵相机5、LED光源9、第一光电开关8、同步控制器13。编码器12安装在传输带下面。自动喷码机11安装在整机框架6外面。第一光电开关8通过同步控制器13和编码器12与线阵相机5连接，线阵相机5输出连接到控制台内主机内采集卡上。自动喷码机与主机相连，可根据需求喷涂不同的字符标记。控制台上的显示器、鼠标、键盘通过接口与计算机机相连。
具体地，本发明设备主要包括传送机构2，鼓风机3，自动对中机4与整机框架6，传送机构2位于整体机构框架6的下方；整机框架前端装有用于吹去瓷砖表面上灰尘的鼓风机3和用来调整瓷砖精确位置的自动对中机3；整机框架的左侧壁上装有超高分辨率的线阵相机5，线阵相机5侧面安装自动除尘装置7；对面框架体壁上部装有同步控制器13，下部装有一条形LED光源9和第一光电开关8，当瓷砖到来时第一光电开关8可通过同步控制器13触发线阵相机5和LED光源9工作；整机框架6后端装有第二光电开关10和喷码机11；编码器11安装在传送机构2的传送带下面，与第一光电开关8协同控制线阵相机5采集图像；控制台1通过电缆与线阵相机连接，用于图像传输。
瓷砖表面缺陷检测设备的检测过程：瓷砖在传送机构2上随传送带运动，运行到鼓风机3时自动吹去瓷砖表面上的灰尘，运行到自动对中机4时，会对运动中的瓷砖进行位置和方向矫正，经过位置矫正的瓷砖继续向前运动，进入整机框架6的下方，瓷砖继续运动就会触发第一光电开关8，第一光电开关8通过同步控制器打开条形LED光源9并触发超高分辨率的线阵相机5，线阵相机5在第一光电开关8和编码器12的控制下采集图像，将采集到的图像传输到显示控制台1的主机中存储、处理并将检测结果显示出来，最后主机可根据图像的检测结果给喷码机11发送待喷字符，当瓷砖到达第二光电开关10时，喷出待喷的字符标记，标记瓷砖的不同等级。除尘装置7定时向线阵相机5镜头玻璃面吹气除尘。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种瓷砖缺陷检测设备，其特征在于，包括整机框架(6)，整机框架(6)内部下侧穿插设置有用于输送瓷砖的传送机构(2)，整机框架(6)的前端设置有吹去瓷砖灰尘的鼓风机(3)和用于使瓷砖进入检测前准确自动定位的自动对中机(4)，整机框架(6)内部前侧壁上装有线阵相机(5)，整机框架(6)内部后侧壁的上方安装有同步控制器(13)、下部安装有条形的LED光源(9)和用于控制线阵相机(5)和LED光源(9)的第一光电开关(8)，第一光电开关(8)的输出通过电缆连接到同步控制器(13)，所述同步控制器(13)用于同步线阵相机(5)的场扫描和LED光源(9)工作，线阵相机(5)的输出端通过电缆连接至控制台(1)，整机框架(6)外侧安装有用于对完成检测的瓷砖进行标记的喷码机(11)、用于控制喷码机(11)的第二光电开关(10)以及控制线阵相机(5)的行扫描的编码器(12)，且控制台(1)通过RS232总线与喷码机(10)相连。
2.根据权利要求1所述的一种瓷砖缺陷检测设备，其特征在于，线阵相机(5)的下侧安装有用于对线阵相机镜头除尘的除尘装置(7)。
3.根据权利要求1所述的一种瓷砖缺陷检测设备，其特征在于，编码器(12)设置在传送机构(2)的下侧，所述编码器(12)用于控制线阵相机(5)的行扫描来采集瓷砖图像。
4.根据权利要求1所述的一种瓷砖缺陷检测设备，其特征在于，控制台(1)内部安装有主机，上部安装有显示器，线阵相机(5)的输出端通过电缆连接至主机，所述显示器用于显示检测结果。
5.一种瓷砖缺陷检测方法，采用权利要求1所述的一种瓷砖缺陷检测设备，其特征在于，瓷砖在传送机构(2)上运动，运行到鼓风机(3)时吹去瓷砖上的灰尘，运行到自动对中机(4)时，自动对中机(4)对运动中的瓷砖进行位置和方向矫正，经过位置矫正的瓷砖继续向前运动，进入整机框架(6)的下方，瓷砖继续运动触发第一光电开关(8)时，第一光电开关(8)信号输入到同步控制器(13)，在同步控制器(13)控制下先打开LED光源(9)，再给线阵相机(5)发送场触发信号，线阵相机(5)在场和行触发信号控制下采集瓷砖的图像，将采集到的图像传输到控制台(1)，最后控制台(1)根据图像的检测结果给喷码机(11)发送指令，标记瓷砖的不同等级。
6.根据权利要求5所述的一种瓷砖缺陷检测方法，其特征在于，线阵相机(5)的下侧安装有用于对线阵相机镜头除尘的除尘装置(7)，除尘装置(7)定时向线阵相机(5)的镜头吹气除尘。
7.根据权利要求5所述的一种瓷砖缺陷检测方法，其特征在于，传送机构(2)的下侧设置有编码器(12)，控制台(1)内部安装有主机，上部安装有显示器，线阵相机(5)的输出端通过电缆连接至主机，线阵相机(5)在同步控制器(13)的场扫描信号和编码器(12)的行扫描信号的控制下采集图像，将采集到的图像传输到控制台(1)的主机中存储、进行机器视觉图像处理并将检测结果通过显示器显示出来，最后主机根据图像的检测结果给喷码机(11)发送指令，标记瓷砖的不同等级。
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