CN111504458A - 一种工业用3d视觉检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业用3D视觉检测系统，包括：信息采集模块、A/D转换器、微处理模块、显示屏、报警器以及多维机械手；信息采集模块包括3D视觉传感器和颜色传感器；A/D转换器的输入端与信息采集模块的输出端连接，且A/D转换器的输出端与微处理模块的输入端连接；微处理模块包括：数据存储器、数值比较器以及控制器，数值比较器的输入端与数据存储器的输出端单向连接，控制器与数据存储器双向连接，且控制器与数值比较器双向连接；显示屏和报警器均与微处理模块的输出端连接；3D视觉传感器和颜色传感器均设置在多维机械手上，本发明可以实现X、Y、Z三轴联动全方位的数据检测，并实现了数据检测和数据分析的自动化、流水化及规模化作业。
Description
技术领域
本发明涉及视觉检测技术领域，具体而言，涉及一种工业用3D视觉检测系统。
背景技术
视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断，是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，视觉检测适用于生产、装配或包装等多种场所，在检测缺陷、防止缺陷产品、准确配送到消费者等方面具有不可估量的价值。
然而，在现有技术中，视觉检测技术至少存在着如下所述的技术缺陷：
1、不能及时检测到数据，即使能够检测数据，一般也是通过人工采集，浪费了大量的人力和物力；
2、主要靠借助人工来判断检测数据是否正确，不能自动化分析检测数据，费时费力，且人为因素导致分析错误的事情时有发生；
3、检测设备的移动方向有限，不能进行X、Y、Z三轴联动，检测方位过少；
4、检测时，抗干扰性能差，稳定性更弱，检测的准确性低
5、不能进行远程数据检测和数据分析等。
因此，目前关于视觉检测的技术手段有待进一步改进。
发明内容
为解决现有技术中的例如以上所述的技术问题，本发明公开了一种工业用3D视觉检测系统，该视觉检测系统包括：信息采集模块(100)、A/D转换器(200)、微处理模块(300)、显示屏(400)、报警器(500)以及多维机械手(600)；
所述信息采集模块(100)包括3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)；
所述A/D转换器(200)的输入端与所述信息采集模块(100)的输出端连接，且所述A/D转换器(200)的输出端与所述微处理模块(300)的输入端连接；
所述微处理模块(300)包括：数据存储器(310)、数值比较器(320)以及控制器(330)，其中，所述数据存储器(310)预存有评价标准数据，该评价标准数据至少包括长度评价标准数据、宽度评价标准数据、高度评价标准数据、布局评价标准数据以及颜色评价标准数据，所述数值比较器(320)的输入端与所述数据存储器(310)的输出端单向连接，所述控制器(330)与所述数据存储器(310)双向连接，且所述控制器(330)与所述数值比较器(320)双向连接；
所述显示屏(400)和报警器(500)均与所述微处理模块(300)的输出端连接；
所述3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)均设置在所述多维机械手(600)上，所述多维机械手(600)包括：多个支杆(610)、球形万向节(620)、转盘(630)及移动车(640)，相邻的两个所述支杆(610)通过一个球形万向节(620)连接在一起，所述转盘(630)与所述支杆(610)固定连接，且所述转盘(630)旋转连接在所述移动车(640)上。
根据本发明的实施例，优选的，所述球形万向节(620)包括：万向球(621)和球形腔(622)，所述万向球(621)嵌入所述球形腔(622)内，且所述万向球(621)和球形腔(622)之间填充有多个滚珠(623)；
相邻两个所述支杆(610)中的一个与所述万向球(621)连接，另外一个与所述球形腔(622)旋转连接。
根据本发明的实施例，优选的，所述球形腔(622)通过转轴(624)与所述支杆(610)旋转连接。
根据本发明的实施例，可选的，所述移动车(640)设置有万向轮(641)。
根据本发明的实施例，优选的，所述3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)均设置在3D相机(700)中。
根据本发明的实施例，优选的，所述3D相机(700)上设置有激光光源。
根据本发明的实施例，可选的，所述数据存储器(310)包括只读存储器ROM。
根据本发明的实施例，可选的，所述数据存储器(310)包括随机存取存储器RAM。
根据本发明的实施例，优选的，所述数据存储器(310)预存的所述颜色评价标准数据为8种颜色的颜色评价标准数据。
根据本发明的实施例，优选的，所述微处理模块(300)连接有无线电收发装置。
本发明的基于工业用3D视觉检测系统的有益技术效果至少如下所述：
1、多维机械手(600)可以实现X、Y、Z三轴联动，带动3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)从多个方位对待检测物品进行检测，可以自动检测到物品的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等，各种检测数据均通过显示屏(400)可以显示出来，方便查看和记录。
2、现有技术中，不能及时检测物品的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等，即使能够检测到这些数据，一般也是通过人工采集，并且还要借助人工判断是否正常，费时费力，并且由于数据数量巨大，人为误差因素导致分析错误的事情时有发生。
与现有技术中不同的是，本发明的微处理模块(300)可以自动检测到物品的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等，并与各自对应的评价标准数据进行对比，自动判断检测的数据是否处于正常范围内？自动生成“数据正常信号和数据警报信号”两种信号，从而实现了数据检测和数据分析的自动化、流水化及规模化作业，不仅节省了大量的人力物力，还有效的避免了人为因素导致分析错误事情的发生。
3、数据警报信号会传递给报警器(500)，报警器(500)会自动启动报警，提示工作人员待检测物品不合格，工作人员通过显示屏(400)可以看到该不合格物品的具体数据，有利于工作人员及时采取更恰当的应对措施。
4、本发明在使用时，利用移动车(640)靠近待检测物品即完成检测，不需要对现有的生产设备和生产工艺进行任何改造或变化，进而使本发明具有更加广阔的应用范围。
5、本发明可以对待检测物品的8种颜色进行检测，适用范围极其广泛，并且3D相机(700)还安装有激光光源，检测时使图像的色彩还原性真实，图像噪音小，抗干扰性能好，检测的稳定性更强，检测的准确性更高。
6、本发明的微处理模块(300)连接有无线电收发装置，检测时可以实现远程操控，使适用场所不受任何时间或空间的限制，进而使本发明拥有更加巨大的实施应用范围和市场推广价值。
本发明的技术特征和有益技术效果，将在以下部分得到进一步的阐述。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例中的工业用3D视觉检测系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例中的信息采集模块的结构示意图；
图3是根据本发明实施例中的微处理模块的结构示意图；
图4是根据本发明实施例中的多维机械手的结构示意图；
图5是根据本发明实施例中的球形万向节的结构示意图。
标记说明：
100-信息采集模块、110-3D视觉传感器、120-颜色传感器、200-A/D转换器、300-微处理模块、310-数据存储器、320-数值比较器、330-控制器、400-显示屏、500-报警器、600-多维机械手、610-支杆、620-球形万向节、621-万向球、622-球形腔、623-滚珠、624-转轴、630-转盘、640-移动车、641-万向轮、700-3D相机。
具体实施方式
下面通过具体的实施例，并结合附图对本发明做进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，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。
在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是机械连接，也可以是电路连接等。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。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，限定有“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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。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申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
本发明公开了一种工业用3D视觉检测系统，如图1所示，该系统包括：信息采集模块(100)、A/D转换器(200)、微处理模块(300)、显示屏(400)、报警器(500)以及多维机械手(600)；
如图2所示，信息采集模块(100)包括3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)；
如图1所示，A/D转换器(200)的输入端与信息采集模块(100)的输出端连接，且A/D转换器(200)的输出端与微处理模块(300)的输入端连接；
如图3所示，微处理模块(300)包括：数据存储器(310)、数值比较器(320)以及控制器(330)，其中，数据存储器(310)预存有评价标准数据，该评价标准数据至少包括长度评价标准数据、宽度评价标准数据、高度评价标准数据、布局(组件分布)评价标准数据以及颜色评价标准数据，数值比较器(320)的输入端与数据存储器(310)的输出端单向连接，控制器(330)与数据存储器(310)双向连接，且控制器(330)与数值比较器(320)双向连接；
如图1所示，显示屏(400)和报警器(500)均与微处理模块(300)的输出端连接；
如图4所示，3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)均设置在多维机械手(600)上，多维机械手(600)包括：多个支杆(610)、球形万向节(620)、转盘(630)及移动车(640)，相邻的两个支杆(610)通过一个球形万向节(620)连接在一起，转盘(630)与支杆(610)固定连接，且转盘(630)旋转连接在移动车(640)上。
根据本发明的实施例，本发明的工业用3D视觉检测系统还可以做如下所述的进一步改进：
根据本发明的实施例，如图5所示，球形万向节(620)包括：万向球(621)和球形腔(622)，万向球(621)嵌入球形腔(622)内，且万向球(621)和球形腔(622)之间填充有多个滚珠(623)；
相邻两个支杆(610)中的一个与万向球(621)连接，另外一个与球形腔(622)旋转连接。
根据本发明的实施例，如图5所示，球形腔(622)通过转轴(624)与支杆(610)旋转连接。
根据本发明的实施例，如图4所示，所述移动车(640)设置有万向轮(641)。
根据本发明的实施例，如图4所示，所述3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)均设置在3D相机(700)中。
根据本发明的实施例，如图4所示，所述3D相机(700)上设置有激光光源。
根据本发明的实施例，如图3所示，所述数据存储器(310)包括只读存储器ROM(未示出，下同)。
根据本发明的实施例，如图3所示，所述数据存储器(310)包括随机存取存储器RAM(未示出，下同)。
根据本发明的实施例，如图3所示，所述数据存储器(310)预存的所述颜色评价标准数据为8种颜色的颜色评价标准数据，从而可以对8种颜色进行检测。
根据本发明的实施例，如图1所示，所述微处理模块(300)连接有无线电收发装置(未示出，下同)。
当然，本发明还能够借助一切可以利用的现有设备和方法，以便进一步改进或实施，例如使用伺服电机、支杆设计为液压伸缩杆、使用轴承传动等，关于这些现有设备和方法具体如何操作，在此不予赘述，这些变化均落在本发明的保护范围之内。
本发明的工作过程及技术原理分析
1、部件安装
如图4所示，将信息采集模块(100)的3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)安装多维机械手(600)上，优选的，3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)设置在3D相机(700)中，通过移动车(640)移动，靠近待检测物品位置处。
2、X、Y、Z三轴联动
如图4和5所示，由于多维机械手(600)设计有球形万向节(620)，优选的，球形万向节(620)万向球(621)和球形腔(622)之间填充有多个滚珠(623)，以及球形腔(622)与一个支杆(610)旋转连接，如此独特设计，不仅使支杆(610)可以自身360度旋转(如箭头所示)，而且使相邻两个支杆(610)之间也可以相对旋转移动(如箭头所示)，再加上转盘(630)与移动车(640)之间也可以相对旋转(如箭头所示)，因此，多维机械手(600)可以实现X、Y、Z三轴联动，进而能够带动信息采集模块(100)对待检测物品进行全方位的检测。
3、数据检测
如图4所示，多维机械手(600)带动3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)不断移动，从多个方位对待检测物品进行检测，检测指标包括长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等相关检测数据。
4、数据处理
如图1所示，信息采集模块(100)将检测到的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等全部输入到A/D转换器(200)进行转换，A/D转换器(200)转换后再输入到微处理模块(300)进行处理，微处理模块(300)处理数据时，会生成“数据正常信号和数据警报信号”两种信号数据，具体处理过程如下：
由于微处理模块(300)设置有数据存储器(310)、数值比较器(320)以及控制器(330)，在数据存储器(310)中预存有评价标准数据，包括长度评价标准数据、宽度评价标准数据、高度评价标准数据、布局(组件分布情况)评价标准数据以及颜色评价标准数据等，数值比较器(320)可以将信息采集模块(100)检测到的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据与各自对应的评价标准数据进行对比，判断检测数据是否处于正常范围之内？
如果检测数据处于正常范围之内，则生成数据正常信号，如果检测数据不处于正常范围之内，则生成数据警报信号，正常和警报时，各种检测数据均可以均通过显示屏(400)显示出来。
生成的数据警报信号会传递给报警器(500)，报警器(500)会启动报警，提示工作人员该待检测物品不合格，工作人员通过显示屏(400)可以看到该不合格物品的具体数据。
本发明的有益技术效果及分析
1、多维机械手(600)可以实现X、Y、Z三轴联动，带动3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)从多个方位对待检测物品进行检测，可以自动检测到物品的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等，各种检测数据均通过显示屏(400)可以显示出来，方便查看和记录。
2、现有技术中，不能及时检测物品的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等，即使能够检测到这些数据，一般也是通过人工采集，并且还要借助人工判断是否正常，费时费力，并且由于数据数量巨大，人为误差因素导致分析错误的事情时有发生。
与现有技术中不同的是，本发明的微处理模块(300)可以自动检测到物品的长度数据、宽度数据、高度数据、布局数据(组件分布情况)、颜色数据等，并与各自对应的评价标准数据进行对比，自动判断检测的数据是否处于正常范围内？自动生成“数据正常信号和数据警报信号”两种信号，从而实现了数据检测和数据分析的自动化、流水化及规模化作业，不仅节省了大量的人力物力，还有效的避免了人为因素导致分析错误事情的发生。
3、数据警报信号会传递给报警器(500)，报警器(500)会自动启动报警，提示工作人员待检测物品不合格，工作人员通过显示屏(400)可以看到该不合格物品的具体数据，有利于工作人员及时采取更恰当的应对措施。
4、本发明在使用时，利用移动车(640)靠近待检测物品即完成检测，不需要对现有的生产设备和生产工艺进行任何改造或变化，进而使本发明具有更加广阔的应用范围。
5、本发明可以对待检测物品的8种颜色进行检测，适用范围极其广泛，并且3D相机(700)还安装有激光光源，检测时使图像的色彩还原性真实，图像噪音小，检测的稳定性更强，检测的准确性更高。
6、本发明的微处理模块(300)连接有无线电收发装置，检测时可以实现远程操控，使适用场所不受任何时间或空间的限制，进而使本发明拥有更加巨大的实施应用范围和市场推广价值。
需要特别说明的是，对于本领域技术人员易于理解的、或已经阐述过的技术特征和有益技术效果，在此不予赘述，但是这些技术特征和有益技术效果也归属于本发明。
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 (10)
1.一种工业用3D视觉检测系统，其特征在于，该视觉检测系统包括：信息采集模块(100)、A/D转换器(200)、微处理模块(300)、显示屏(400)、报警器(500)以及多维机械手(600)；
所述信息采集模块(100)包括3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)；
所述A/D转换器(200)的输入端与所述信息采集模块(100)的输出端连接，且所述A/D转换器(200)的输出端与所述微处理模块(300)的输入端连接；
所述微处理模块(300)包括：数据存储器(310)、数值比较器(320)以及控制器(330)，其中，所述数据存储器(310)预存有评价标准数据，该评价标准数据至少包括长度评价标准数据、宽度评价标准数据、高度评价标准数据、布局评价标准数据以及颜色评价标准数据，所述数值比较器(320)的输入端与所述数据存储器(310)的输出端单向连接，所述控制器(330)与所述数据存储器(310)双向连接，且所述控制器(330)与所述数值比较器(320)双向连接；
所述显示屏(400)和报警器(500)均与所述微处理模块(300)的输出端连接；
所述3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)均设置在所述多维机械手(600)上，所述多维机械手(600)包括：多个支杆(610)、球形万向节(620)、转盘(630)及移动车(640)，相邻的两个所述支杆(610)通过一个球形万向节(620)连接在一起，所述转盘(630)与所述支杆(610)固定连接，且所述转盘(630)旋转连接在所述移动车(640)上。
2.根据权利要求1所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述球形万向节(620)包括：万向球(621)和球形腔(622)，所述万向球(621)嵌入所述球形腔(622)内，且所述万向球(621)和球形腔(622)之间填充有多个滚珠(623)；
相邻两个所述支杆(610)中的一个与所述万向球(621)连接，另外一个与所述球形腔(622)旋转连接。
3.根据权利要求2所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述球形腔(622)通过转轴(624)与所述支杆(610)旋转连接。
4.根据权利要求1所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述移动车(640)设置有万向轮(641)。
5.根据权利要求1所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述3D视觉传感器(110)和颜色传感器(120)均设置在3D相机(700)中。
6.根据权利要求5所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述3D相机(700)上设置有激光光源。
7.根据权利要求1所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述数据存储器(310)包括只读存储器ROM。
8.根据权利要求1所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述数据存储器(310)包括随机存取存储器RAM。
9.根据权利要求1所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述数据存储器(310)预存的所述颜色评价标准数据为8种颜色的颜色评价标准数据。
10.根据权利要求1所述的工业用3D视觉检测系统，其特征在于，所述微处理模块(300)连接有无线电收发装置。
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