CN111855659A - 一种圆柱形物料的光学检测系统 - Google Patents

一种圆柱形物料的光学检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种圆柱形物料的光学检测系统，其包括安装台、上位机、可旋转地设置于所述安装台上且能够沿圆周方向间隔放置圆柱形物料的透明检测平台以及环绕所述透明检测平台依次设置且均与所述上位机电连接的理料装置、立料装置、用于对圆柱形物料进行定位的定位装置、直径检测装置、高度检测装置、底部检测装置、顶面检测装置和下料装置。当圆柱形物料放置于透明检测平台上并跟随运动一周时，便可以通过上位机和定位装置的配合对特定圆柱形物料进行跟踪定位，并对各个圆柱形物料进行直径、高度、底部和顶面的全面外观检测。

Description

一种圆柱形物料的光学检测系统
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种圆柱形物料的光学检测系统。
背景技术
圆柱形物料的外观一般采用光学检测设备进行检测，但是对圆柱形物料尤其是对大高径的圆柱形物料进行外观检测时，常常会因为不能快速整理和放置物料而影响检测效率。现有的光学检测设备通过振动盘将圆柱形物料整理后排列在透明检测平台上，再由检测设备对圆柱形物料进行多项数据检测，但检测的基本数据通常不够完善，不足以对圆柱形物料的外观进行准确的把控。对各项数据进行检测时需要对圆柱形物料进行全方位的扫描，因此，将圆柱形物料竖立在透明检测平台上尤为重要。然而现有的圆柱形物料外观检测设备中，缺少立料稳定且立料效率高的上料设备，严重影响了对圆柱形物料的检测效率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种圆柱形物料的光学检测系统，其解决了现有设备无法对圆柱形物料的外观进行全面检测且圆柱形物料上料过程中立料稳定性差的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明提供一种圆柱形物料的光学检测系统，其包括：安装台、上位机、可旋转地设置于所述安装台上且能够沿圆周方向间隔放置圆柱形物料的透明检测平台以及环绕所述透明检测平台依次设置且均与所述上位机电连接的理料装置、立料装置、用于对圆柱形物料进行定位的定位装置、直径检测装置、高度检测装置、底部检测装置、顶面检测装置和下料装置；
所述理料装置包括理料安装架、振动盘机构以及装料仓，所述理料安装架设置于安装台上，所述振动盘机构和所述装料仓均设置于所述理料安装架上，所述装料仓的出口与所述振动盘机构的入口连接；
所述立料装置包括立料安装架和立料盘机构，所述立料安装架设置于所述安装台上；所述立料盘机构包括圆盘、伺服电机以及导料器；所述伺服电机和所述导料器均设置于所述立料安装架上，所述圆盘与所述立料安装架转动连接；所述圆盘套设于所述导料器内，所述伺服电机的输出轴与所述圆盘的旋转轴连接以驱动所述圆盘旋转，所述导料器的出口对应所述透明检测平台的边缘设置；所述圆盘的圆周侧壁上开设有多个间隔分布的立料槽，所述立料槽连通所述圆盘的上表面和下表面；所述振动盘机构的出口设置于所述圆盘的上方，所述圆盘能够通过旋转使每一个所述立料槽处于所述振动盘机构的出口的正下方。
可选地，所述振动盘机构包括底盘、料斗、直线输送器以及振动器，所述底盘和所述直线输送器设置于所述理料安装架上，所述料斗叠置于所述底盘上，所述料斗通过多个弹簧片与所述底盘连接，所述振动器设置于所述料斗的底部且位于所述料斗和所述底盘之间；
所述料斗内设置有螺旋轨道，所述装料仓的出口与所述螺旋轨道的入口连接；
所述直线输送器包括直轨和输送管道，所述直轨的入口与所述螺旋轨道的出口连接，所述直轨的出口与所述输送管道的入口连接，所述输送管道的出口设置于所述圆盘的上方，所述圆盘能够通过旋转使每一个所述立料槽处于所述输送管道的出口的正下方。
可选地，所述导料器包括导料板和底板，所述底板设置于所述立料安装架上，所述导料板叠置于所述底板上，所述底板和所述导料板均与水平面平行；
所述导料板上开设有圆形通孔，所述圆盘套设在所述圆形通孔内能够在所述圆形通孔内旋转，所述圆形通孔的中轴线与所述圆盘的中轴线重合，所述底板上开设有底板通孔，所述伺服电机的输出轴穿出所述底板通孔后与所述圆盘的旋转轴连接；
所述圆形通孔的侧壁和所述底板均设置有缺口使所述圆盘能够部分露出于所述导料板外。
可选地，所述圆柱形物料的光学检测系统还包括导正装置；
所述导正装置包括导正安装架和导正块，所述导正安装架设置于所述安装台上，所述导正块设置于所述导正安装架上且对应所述圆形通孔的侧壁上的所述缺口设置。
可选地，所述高度检测装置包括设置于所述安装台上的安装支架以及均设置于所述安装支架上的高度检测相机、背光光源和侧面光源；
所述背光光源能够发射出平行的背光从圆柱形物料的后方射向所述高度检测相机的镜头，所述侧面光源位于所述透明检测平台的边缘处的上方且位于所述高度检测相机与所述背光光源之间，所述高度检测相机与所述透明检测平台的边缘之间存在检测夹角，且所述检测夹角小于90°，所述检测夹角是指所述高度检测相机的镜头的朝向与所述透明检测平台的边缘的检测切线之间的夹角，所述检测切线是镜头朝向延伸线与所述透明检测平台的边缘的相交点处的切线；
所述上位机包括相互电连接的图片分析器和显示器，所述高度检测相机能够与所述图片分析器进行通信，所述图片分析器能够根据所述高度检测相机拍摄得到的图片分析计算出圆柱形物料的高度。
可选地，所述定位装置包括设置于所述安装台上的定位支架和与所述上位机电连接的光纤传感器；
所述定位支架包括立杆、支臂、微调单元；
所述立杆的第一端与所述安装台垂直连接，所述支臂的第一端通过所述微调单元与所述立杆的第二端垂直连接，所述光纤传感器设置于所述支臂的第二端；
所述微调单元能够对所述支臂进行竖直方向和水平方向上的调节。
可选地，所述直径检测装置包括设置于所述安装台上的直径检测支架以及均设置于所述直径检测支架上的直径检测正光源、直径检测背光源和与所述上位机电连接的直径检测相机；
所述直径检测正光源位于所述透明检测平台的上方且朝向所述透明检测平台的边缘发出光线；
所述直径检测相机位于所述直径检测正光源的上方且所述直径检测相机的镜头朝向所述透明检测平台的边缘；
所述直径检测背光源位于所述透明检测平台的下方且朝向所述直径检测相机发出光线。
可选地，所述底部检测装置包括设置于所述安装台上的底部检测支架以及均设置于所述底部检测支架上的底部检测正光源、底部检测背光源和与所述上位机电连接的底部检测相机；
所述底部检测正光源位于所述透明检测平台的下方且朝向所述透明检测平台的边缘发出光线；
所述底部检测相机位于所述底部检测正光源的下方且所述底部检测相机的镜头朝向所述透明检测平台的边缘；
所述底部检测背光源位于所述透明检测平台的上方且朝向所述底部检测相机发出光线。
可选地，所述顶面检测装置包括设置于所述安装台上的顶面检测支架以及均设置于所述顶面检测支架上的顶面检测正光源、顶面检测背光源和与所述上位机电连接的顶面检测相机；
所述顶面检测正光源位于所述透明检测平台的上方且朝向所述透明检测平台的边缘发出光线；
所述顶面检测相机位于所述顶面检测正光源的上方且所述顶面检测相机的镜头朝向所述透明检测平台的边缘；
所述顶面检测背光源位于所述透明检测平台的下方且朝向所述顶面检测相机发出光线。
可选地，所述下料装置包括设置于所述安装台上的下料支架以及均设置于所述下料支架上的多个吹料机构和多个收料框，所述吹料机构与所述收料框一一对应设置；所述吹料机构包括设置于所述下料支架上的吹料支架以及设置于所述吹料支架上的吹料嘴，所述吹料嘴位于所述透明检测平台的上方且朝向所述收料框。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：由于环绕透明检测平台依次分布有定位装置、直径检测装置、高度检测装置、底部检测装置、顶面检测装置和下料装置，当圆柱形物料放置于透明检测平台上并跟随运动一周时，便可以通过上位机和定位装置的配合对特定圆柱形物料进行跟踪定位，并对各个圆柱形物料进行直径、高度、底部和顶面的全面外观检测。而且，由于采用立料装置和理料装置的共同配合，相对于现有技术而言，理料装置能够快速有效地将圆柱形物料排序并定量、定向地输送到圆盘上开设的立料槽中，有效地提高了圆柱形物料的输送效率。圆盘在伺服电机的驱动下旋转，圆盘的圆周侧壁上开设有多个间隔分布的立料槽，能够将理料装置排列输送过来的圆柱形物料快速竖立，并通过圆盘自身的旋转运动配合透明检测平台的运动，快速将圆柱形物料竖直放置于运动中的透明检测平台上，立料稳定性高，有效地提高了立料的效率，进而提高了对圆柱形物料的检测效率。
附图说明
图1为本发明的圆柱形物料的光学检测系统的俯视图；
图2为本发明的圆柱形物料的光学检测系统的去掉显示器后的结构示意图；
图3为本发明中的理料装置和立料装置的结构示意图；
图4为本发明中的立料装置的结构示意图；
图5为本发明中的立料装置的俯视图；
图6为本发明中的圆盘的侧壁的局部放大图；
图7为本发明中的导正装置的结构示意图。
图8为本发明中的高度检测装置的结构示意图；
图9为一种实施方式中的高度检测装置的第一状态的示意图；
图10为一种实施方式中的高度检测装置的第二状态的示意图；
图11为一种实施方式中的高度检测装置的第三状态的示意图；
图12为优选实施方式中的高度检测装置的检测状态示意图；
图13为本发明中的高度检测相机的聚焦平面的示意图；
图14为本发明中的检测夹角的示意图。
【附图标记说明】
1000：安装台；1100：显示器；
100：透明检测平台；110：圆柱形物料；
200：理料装置；210：理料安装架；221：底盘；222：振动器；223：料斗；224：直轨；225：输送管道；250：装料仓；
300：立料装置；310：立料安装架；321：圆盘；322：立料槽；3221：底面；3222：第一侧面；3223：上侧面；3224：下侧面；340：导料器；341：导料板；350：伺服电机；361：吹气嘴；362：挡料臂；
370：导正装置；371：导正安装架；372：支臂；373：第一固定板；374：第一活动板；375：第一千分头；376：第一千分头座；377：第二固定板；378：第二活动板；379：第二千分头；380：第二千分头座；390：导正块；
400：定位装置；410：定位支架；420：光纤传感器；
500：直径检测装置；510：直径检测支架；520：直径检测正光源；530：直径检测背光源；540：直径检测相机；
600：高度检测装置；610：安装支架；611：支板；612：第一滑板；6121：第一凹槽；61210：第一滑块；6122：第二凹槽；61220：第二滑块；613：第二滑板；6131：第三凹槽；61310：第三滑块；6132：反射支架；6133：反射镜；6134：遮光板；620：高度检测相机；630：背光光源；640：侧面光源；1000：安装台；1-1：聚焦平面。
700：底部检测装置；710：底部检测支架；720：底部检测正光源；730：底部检测背光源；
800：顶面检测装置；810：顶面检测支架；820：顶面检测正光源；840：顶面检测相机；
900：下料装置；910：下料支架；920：吹料机构；930：收料框。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”等方位名词以图2的定向为参照。
如图1和图2所示，本发明提供一种圆柱形物料的光学检测系统，其包括安装台1000、上位机(其可以是电脑)、可旋转地设置于安装台1000上且能够沿圆周方向间隔放置圆柱形物料110的透明检测平台100以及环绕透明检测平台100依次设置且均与上位机电连接的理料装置200、立料装置300、用于对圆柱形物料110进行定位的定位装置400、直径检测装置500、高度检测装置600、底部检测装置700、顶面检测装置800和下料装置900。由于环绕透明检测平台依次分布有定位装置400、直径检测装置500、高度检测装置600、底部检测装置700、顶面检测装置800和下料装置900，当圆柱形物料110放置于透明检测平台上并跟随运动一周时，便可以通过上位机和定位装置400的配合对特定圆柱形物料110进行跟踪定位，并对各个圆柱形物料110进行直径、高度、底部和顶面的全面外观检测。其中，透明检测平台100可以通过轴承安装于安装台1000，并由电机驱动透明检测平台100旋转。
如图3所示，理料装置200包括理料安装架210、振动盘机构以及装料仓250，理料安装架210设置于安装台1000上，振动盘机构和装料仓250均设置于理料安装架210上，装料仓250的出口与振动盘机构的入口连接。振动盘机构能够快速有效地将圆柱形物料110排序并定量、定向地输送到圆盘321上开设的立料槽322中，有效地提高了圆柱形物料110的输送效率。
立料装置300包括立料安装架310和立料盘机构，立料安装架310设置于安装台1000上。立料盘机构包括圆盘321、伺服电机350以及导料器340。伺服电机350和导料器340均设置于立料安装架310上，圆盘321与立料安装架310转动连接，圆盘321的转轴通过轴承与立料安装架310连接，圆盘321能够在立料安装架310上旋转。圆盘321套设于导料器340内，伺服电机350的输出轴与圆盘321的旋转轴连接以驱动圆盘321旋转，导料器340的出口对应透明检测平台100的边缘设置。圆盘321与水平面平行，圆盘321的圆周侧壁上开设有多个间隔分布的立料槽322，立料槽322连通圆盘321的上表面和下表面，圆形物料从立料槽322在圆盘321的上表面上的开口进入立料槽322，再由立料槽322在圆盘321的下表面上的开口掉出并竖立在透明检测平台100上；振动盘机构的出口设置于圆盘321的上方，圆盘321能够通过旋转使每一个立料槽322处于振动盘机构的出口的正下方，振动盘输送过来的圆柱形物料110垂直掉落在立料槽322中，圆盘321通过旋转能使每一个立料槽322中均放置有圆柱形物料110，再通过与透明检测平台100的旋转运动配合，将竖立的圆柱形物料110依次有序地放置到透明检测平台100上。
圆盘321在伺服电机350的驱动下旋转，圆盘321的圆周侧壁上开设有多个间隔分布的立料槽322，能够将理料装置200排列输送过来的圆柱形物料110快速竖立，并通过圆盘321自身的旋转运动配合透明检测平台100的运动，快速将圆柱形物料110竖直放置于运动中的透明检测平台100上，立料稳定性高，有效地提高了立料的效率，进而提高了对圆柱形物料110的检测效率。
如图3所示，振动盘机构包括底盘221、料斗223以及振动器222，底盘221安装在理料安装架210上，料斗223设置于底盘221的上方，料斗223通过多个倾斜设置的弹簧片与底盘221连接，弹簧片对料斗223起到支撑作用，振动器222设置于料斗223的底部且位于料斗223和底盘221之间。振动器222内设置有脉冲电磁铁，脉冲电磁铁可以使料斗223产生垂直方向振动，由于弹簧片倾斜设置，使料斗223绕其垂直轴做扭摆振动。料斗223内设置有螺旋轨道，装料仓250的出口与螺旋轨道的入口连接。装料仓250内放置的圆柱形物料110进入料斗223后受扭摆振动而沿螺旋轨道上升，能够将圆柱形物料110输送到振动盘机构的出口。
如图3所示，振动盘机构还包括直线输送器，直线输送器设置于理料安装架210上，直线输送器包括直轨224和输送管道225，直轨224可以是内径略大于圆柱形物料110的直径的直管，输送管道225优选为内壁光滑的软管，直轨224的入口与螺旋轨道的出口连接，直轨224的出口与输送管道225的入口连接，输送管道225的出口设置于圆盘321的上方，圆盘321能够通过旋转使每一个立料槽322处于输送管道225的出口的正下方。具体地，直轨224与水平面平行，直轨224的内部开设有横截面为圆形的轨道，圆柱形物料110的直径小于圆形的轨道的直径，且圆柱形物料110的直径大于圆形轨道的直径的一半，以使得圆柱形物料110不会在圆形轨道内叠置而产生卡滞现象。输送管道225优选为内壁光滑的软管，输送管道225弯曲成一定的弧度，并通过固定件将输送管道225的出口对准圆盘321上多个立料槽322中的一个，圆盘321通过旋转能够使每一个立料槽322处于输送管道225的出口的正下方。
优选地，如图4和图5所示，立料槽322的延伸方向与水平面垂直，保证进入立料槽322后的圆柱形物料110保持竖直状态。立料槽322的深度和宽度均大于圆柱形物料110的直径，立料槽322的宽度从上至下逐渐缩小。在圆柱形物料110从输送管道225的出口出来并进入立料槽322的过程中，圆盘321一直处于旋转状态，立料槽322在转盘上表面的开口大于圆柱形物料110的直径，避免圆柱形物料110处于输送管道225与立料槽322之间时，也即圆柱形物料110的第一端在输送管道225内而第二端在立料槽322内时，由于转盘运动导致圆柱形物料110无法进入立料槽322内而阻挡圆盘321转动的情况发生。
进一步地，如图6所示，立料槽322包括底面3221以及基于底面3221相对设置的第一侧面3222和第二侧面，底面3221相对于第一侧面3222或第二侧面更靠近圆盘321的圆心。其中，第一侧面3222与水平面垂直，第一侧面3222所在的平面通过圆盘321的圆心。圆盘321在转动过程中，第一侧面3222对圆柱形物料110的作用力将垂直于第一侧面3222，避免圆柱形物料110受侧向作用力而滑离立料槽322。底面3221与水平面垂直且底面3221与第一侧面3222垂直。第二侧面包括相互对接的上侧面3223和下侧面3224，上侧面3223与底面3221垂直，上侧面3223与圆盘321的上表面的夹角小于90°，上侧面3223与底面3221之间形成有倒圆角。当圆柱形物料110进入立料槽322时，圆柱形物料110的下端先与上侧面3223接触，上侧面3223具有倾斜的坡度，圆柱形物料110会沿着上侧面3223快速滑入立料槽322内。上侧面3223优选为凹形侧面，降低圆柱形物料110接触上侧面3223时产生弹跳而无法进入立料槽322内的可能性，提高了圆柱形物料110进入立料槽322的可靠性。下侧面3224为圆弧面，圆弧面与水平面垂直，且圆弧面的远离底面3221的一侧朝远离第一侧面3222的方向延伸。圆柱形物料110脱离立料槽322进入透明检测平台100时，圆柱形物料110沿着下侧面3224的弧度滑出立料槽322，并且在滑出过程中受竖直的圆弧面限制，圆柱形物料110一直处于竖直状态，圆柱形物料110能够稳定的竖立于透明检测平台100上，有效地提高了立料的稳定性。
更进一步地，参见图4和图5，导料器340包括导料板341和底板，底板设置于立料安装架310上，导料板341叠置于底板上，底板和导料板341均与水平面平行。导料板341上开设有圆形通孔，圆盘321套设在圆形通孔内能够在圆形通孔内旋转，圆形通孔的中轴线与圆盘321的中轴线重合，底板上开设有底板通孔，伺服电机350的输出轴穿出底板通孔后与圆盘321的旋转轴连接。圆形通孔的侧壁和底板均设置有缺口使圆盘321能够部分露出于导料板341外。导料板341的厚度大于圆盘321的厚度，导料板341的下表面的水平高度不高于圆盘321的下表面的水平高度，导料板341的上表面的水平高度高于圆盘321的上表面的水平高度。底板用于阻挡圆柱形物料110在到达缺口前就从立料槽322中掉出，底板与圆盘321的下表面之间设置一定间隙，因此底板不会干涉圆盘321的正常旋转。底板和导料板341均设置有缺口，圆盘321的圆周侧壁能够部分露处于导料器340，圆盘321露出的部分的立料槽322由于没有底板和导料板341的限制，处于立料槽322内的圆柱形物料110能够脱离立料槽322。
优选地，底板上还设置有活动板(未图示)，活动板与底板可拆卸连接，活动板设置于输送管道225的出口的正下方。当输送管道225送料过快时，会出现一个立料槽322内有两根圆柱形物料110而使圆盘321卡住无法旋转的情况。此时通过拆除活动板，能够快速地将立料槽322中的圆柱形物料110取出，圆盘321能够继续正常旋转，进一步提高立料的效率。底板上开设有孔，孔的直径大于圆柱形物料110的直径，保证圆柱形物料110能穿管底板上的孔，底板上还设置有滑槽，活动板与滑槽滑动连接，活动板通过滑槽设置于底板上时能够遮挡住底板上的孔。
接着，参阅图4和图5，立料装置300包括吹气机构，吹气机构包括吹气嘴361和挡料臂362，吹气机构用于将蹦出到圆盘321上的圆柱形物料110吹走，挡料臂362用于将圆盘321上物料引导至吹气嘴361的出气口处，便于吹气嘴361快速地将圆盘321上的物料吹走。吹气嘴361设置于导料板341上，吹气嘴361的入口连接供气装置，吹气嘴361的出口为自由端且朝向圆盘321的上表面。优选的实施方式中，在导料板341的缺口下方放置有接料盒，吹气嘴361正对导料板341缺口的位置设置，圆盘321上的圆柱形物料110被吹走后从导料板341的缺口处掉落接料盒中进行集中回收处理。挡料臂362的第一端设置于导料板341上，挡料臂362的第二端为自由端，挡料臂362靠近圆盘321的上表面设置，能够使圆盘321上的物料完全导入到吹气嘴361的出气方向上。
然后，如图3和图7所示，圆柱形物料110的立料系统还包括导正装置370，导正装置370用于对透明检测平台100上的圆柱形物料110进行位置的微调，使透明检测平台100上的所有圆柱形物料110到透明检测平台100中心点的距离相等，以便于后续对圆柱形物料110进行各项检测。导正装置370包括导正安装架371和导正块390，导正安装架371设置于安装台1000上，导正块390设置于导正安装架371上。导正块390靠近透明检测平台100的上表面设置，圆柱形物料110先由立料装置300放置于透明检测平台100上，再由导正块390进行位置的微调。导正块390与圆柱形物料110接触的面为光滑的弧面且与水平垂直，透明检测平台100上圆柱形物料110沿着光滑的弧面滑动到设定位置后脱离导正块390的限制，导正块390能够对圆柱形物料110进行位置微调，同时能有效地避免导正块390将透明检测平台100上圆柱形物料110推倒而无法进行后续的检测操作。导正块390设置光滑的弧面还不会划伤圆柱形物料110的表面，有效地保护了圆柱形物料110。
然后，再次参阅图7，导正安装架371包括立杆、支臂372、微调单元，立杆的第一端与安装台1000垂直连接，支臂372的第一端通过微调单元与立杆的第二端垂直连接，导正块390设置于支臂372的第二端。微调单元能够对支臂372进行竖直方向和水平方向上的调节。微调单元包括第一微调件和第二微调件，第一微调件包括第一固定板373、第一活动板374、第一导轨、第一千分头座376和第一千分头375；第二微调件包括第二固定板377、第二活动板378、第二导轨、第二千分头座380和第二千分头379。第一固定板373设置于立杆上，第一导轨设置于第一固定板373上，第一导轨的延伸方向与水平面垂直，第一活动板374与第一导轨滑动连接，第一千分头375通过第一千分头座376设置于第一固定板373上，第一千分头375的一端抵接于第一活动板374上以推动第一活动板374沿着第一轨道运动。第二固定板377设置于第一活动板374上，第二导轨设置于第二固定板377上，第二导轨的延伸方向与水平面平行，第二活动板378与第二导轨滑动连接，第二千分头379通过第二千分头座380设置于第二固定板377上，第二千分头379的一端抵接于第二活动板378上以推动第二活动板378沿着第二轨道运动。
通过立料装置300和理料装置200将原本堆放在装料仓250内的圆柱形物料110整齐、快速、有序的放置到透明检测平台100上，再通过导正装置370对透明检测平台100上的圆柱形物料110进行位置的微调，便于后续对圆柱形物料110的检测操作。圆盘321上开设的立料槽322具有加大的上开口，圆柱形物料110能够准确且快速的进入立料槽322中，立料槽322的下侧面3224设置成凸出的弧面，能够稳定地将立料槽322中的圆柱形物料110导出到透明检测平台100上而不会倒，保证了立料的稳定性。圆盘321上开设多个间隔分布的立料槽322，圆盘321旋转过程中每一个立料槽322均能将圆柱形性物料放置于透明检测平台100上，有效地提高了立料的效率。
在优选的实施方式中，如图8所示，高度检测装置600包括设置于安装台1000上的安装支架610以及均设置于安装支架610上的高度检测相机620、背光光源630和侧面光源640。
靠近透明检测平台100的边缘处能够放置圆柱形物料110，背光光源630能够发射出平行的背光从圆柱形物料110的后方射向高度检测相机620的镜头，圆柱形物料110能够在背光光源630的照射下，高度检测相机620会采集到圆柱形物料110的阴影。侧面光源640位于透明检测平台100的边缘处的上方且位于高度检测相机620与背光光源630之间。透明检测平台100的边缘在侧面光源640的照射下会反射一部分光线，透明检测平台100的边缘反射的光线被高度检测相机620所接受，使得高度检测相机620在对圆柱形物料110进行照相得到的圆柱形物料110照片中，圆柱形物料110成阴影，透明检测平台100的边缘会呈现一条亮光带，即以亮光带为底部基准，且以阴影的最高点为顶部基准，在现有的上位机中通过分析底部基准与顶部基准之间的高度差即可计算出圆柱形物料110的实际高度。高度检测装置600在检测每个圆柱形物料110的高度时，底部基准会随着圆柱形物料110在透明检测平台100上的位置不同而发生变化，即当透明检测平台100在表面有跳动时，透明检测平台100的边缘处反射的光也会发生对应变化，所以每次确定的底部基准都与圆柱形物料110底部实际所在平面是对应的，所以透明检测平台100的不平整对于圆柱形物料110高度的检测影响可以忽略不计。
在一种实施方式中，仅仅是在圆柱形物料110的后方增加多道平行的背光，如图9至图10所示，当检测装置处于第一状态或第二状态时，即透明检测平台100的表面为理想状态或向上凸时，此时的高度检测相机620能够通过背光B获得圆柱形物料110的全部阴影，并通过阴影的高度计算得到圆柱形物料110的实际高度，此时的计算结果并未受到透明检测平台100的表面不平整的影响，误差较小。但是，当检测装置处于第三状态时，即透明检测平台100的表面向下凹时，如图11所示，由于透明检测平台100的表面向下凹使得圆柱形物料110的H2部分不能被背光B照射到，导致高度检测相机620只能获得H1部分的阴影，此时的底部基准并不等同于圆柱形物料110底部实际所在平面，所以计算得到的圆柱形物料110的实际高度误差大。
在另一种优选的实施方式的高度检测装置600中，不仅在圆柱形物料110的后方加入了背光B，还在透明检测平台100的边缘的上方增加了侧面光源640发射侧光C，如图12所示，即使透明检测平台100向下凹，透明检测平台100在侧面光源640发射的侧光C的照射下，其边缘也会反射一部分光至高度检测相机620，从而在圆柱形物料110照片中呈现一条亮光带，此时的亮光带与圆柱形物料110的底部实际所在平面之间的高度差可以忽略不计，所以以亮光带作为底部基准是准确的，所以本发明提供的高度检测装置600测得的圆柱形物料110的高度误差小，不受透明检测平台100的表面不平整的影响。
参见图13和图14，高度检测相机620与透明检测平台100的边缘之间存在检测夹角α，且检测夹角α小于90°。将高度检测相机620与透明检测平台100的边缘之间设置一定的角度且不垂直，高度检测相机620的聚焦平面1-1为与高度检测相机620的镜头所在的平面平行且与圆柱形物料110在竖直方向上的截面重合的平面，聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘的交点在亮光带上的位置(电脑程序能够根据图像清晰度或其他判断方式来识别该位置)就为底部基准，此时的聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘的交点非常接近透明检测平台100上的圆柱形物料110底部所在的点，所以最后测得的高度误差小。
进一步地，靠近透明检测平台100的边缘处能够放置圆柱形物料110，透明检测平台100能够绕圆心自转。其中，透明检测平台100可以为玻璃检测平台，在靠近透明检测平台100的边缘处放置圆柱形物料110，相比于将圆柱形物料110设置在一条直线轨道上，提高了空间利用率。同时利用透明检测平台100自转，可以将高度合格以及不合格的圆柱形物料110转移到不同的收料框930，同时还能重复上料，实现高效率的高度检测。
更进一步地，高度检测相机620与透明检测平台100的边缘的检测夹角α小于90°，参见图14，检测夹角α是指高度检测相机620的镜头的朝向与透明检测平台100的边缘的检测切线之间的夹角，检测切线是镜头朝向的延伸线与透明检测平台100的边缘的相交点处的切线。
如图13和图14所示，检测夹角α小于90°时，当高度检测相机620在照相时的聚焦平面1-1为与高度检测相机620的镜头平行且与圆柱形物料110在竖直方向上的截面重合的平面，聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘的交点A在亮光带上对应的点就为底部基准，此时的底部基准与圆柱形物料110的底部所在的点相距很近，所以误差小。若是高度检测相机620的检测夹角α为90°时，此时聚焦平面1-1与透明检测平台100的边缘相交的点距离圆柱形物料110的底部较远，且高度检测相机620不能拍到，所以检测夹角α不能设置为90°。在本发明中，当检测夹角α为30°至70°时，所测得高度的误差最小。
进一步地，如图2所示，安装支架610均安装在安装台1000上。安装支架610包括支板611、第一滑板612和第二滑板613。参见图8，支板611固定安装在安装台1000上，第一滑板612和第二滑板613安装在支板611的两侧，且第一滑板612和第二滑板613均能够沿支板611上下运动并通过紧固件(例如，螺钉或螺栓等)锁紧于支板611上，进而能够调节高度检测相机620、背光光源630以及侧面光源640的高度，从而使得高度检测相机620获得高质量的照片。
第一滑板612设置有第一凹槽6121和第二凹槽6122，高度检测相机620通过第一滑块61210可滑动地安装在第一凹槽6121内，第一滑块61210与高度检测相机620的安装部位刻有刻度，高度检测相机620不仅能够沿第一滑块61210做微调，还能够通过第一滑块61210在第一凹槽6121内做比较大的位移。其中，高度检测相机620和侧面光源640在进行位置调整后均可以通过紧固件锁定于第一滑板612上。在优选的实施方案中，侧面光源640可以为环形光源，且在拍摄圆柱形物料110的照片时，圆柱形物料110位于环形光源的正下方。通过将环形光源设置在圆柱形物料110的正上方，使得环形光源能够充分照射到圆柱形物料110所在区域的透明检测平台的边缘，使得高度检测相机620能获得更加清楚的照片，从而使高度测量结果更加精确。
侧面光源640通过第二滑块61220可滑动地安装在第二凹槽6122内，侧面光源640能够根据透明检测平台100的边缘所处的空间位置做相应的位移。第二滑板613上设有第三凹槽6131，背光光源630通过第三滑块61310可滑动地安装在第三凹槽6131内，其中第三凹槽6131的方向为竖直方向。其中，第三滑块61310在进行位置调整后均可以通过紧固件锁定于第二滑板613上。第三滑块61310的底端固定安装有反射支架6132，反射支架6132的一端安装有反射镜6133，反射镜6133的镜面与水平面的夹角小于90°，反射镜6133位于背光光源630的正下方，待检测的圆柱形物料110位于反射镜6133的镜面与高度检测相机620之间。通过反射镜6133反射背光光源630射出的光线，光线再从圆柱形物料110的后方射向高度检测相机620。由于背光光源630必定有黑色边框，设置反射镜6133能够避免由背光光源630直接从圆柱形物料110的后方射向高度检测相机620而使成像里出现黑色边框，从而使得高度检测相机620的成像效果更好更简洁。
同时，在反射支架6132的下方固定有遮光板6134，遮光板6134靠近透明检测平台100设置，避免了背光光源630直接照射透明检测平台100，以避免透明检测平台100反射的光线对高度检测相机620的成像造成影响。
此外，上位机包括相互电连接的图片分析器(其可以为处理器)和显示器1100，高度检测装置600与上位机电连接，高度检测相机620能够与图片分析器进行通信，图片分析器能够根据高度检测相机620拍摄得到的圆柱形物料110的照片分析计算出圆柱形物料110的高度，并将照片和高度值显示于显示器1100的屏幕上。
进一步地，在优选的实施方式中，如图2所示，定位装置400包括设置于安装台1000上的定位支架410(定位支架410的结构与导正安装架371的结构类似，在此不再赘述)和与上位机电连接的光纤传感器420。定位支架410包括立杆、支臂、微调单元(此处的微调单元的结构与导正安装架371的微调单元的结构类似，在此不再赘述)。立杆的第一端与安装台1000垂直连接，支臂的第一端通过微调单元与立杆的第二端垂直连接，光纤传感器420设置于支臂的第二端；微调单元能够对支臂进行竖直方向和水平方向上的调节。光纤传感器420是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器。通过光纤传感器420能够对放置于透明检测平台100上的圆柱形物料110进行识别定位，并通过上位机对透明检测平台100的旋转速度进行控制，而能够得到被识别的圆柱形物料110在某一时刻在透明检测平台100上的位置，从而实现对圆柱形物料110的跟踪定位。
再次参见图2，直径检测装置500包括设置于安装台1000上的直径检测支架510(直径检测支架510的结构与导正安装架371的结构类似，在此不再赘述)以及均设置于直径检测支架510上的直径检测正光源520(其可以为环形光源)、直径检测背光源530和与上位机电连接的直径检测相机540。直径检测正光源520位于透明检测平台100的上方且朝向透明检测平台100的边缘发出光线；直径检测相机540位于直径检测正光源520的上方且直径检测相机540的镜头朝向透明检测平台100的边缘；直径检测背光源530位于透明检测平台100的下方且朝向直径检测相机540发出光线。通过直径检测正光源520、直径检测背光源530和直径检测相机540的相互配合，能够对圆柱形物料110的直径进行精确的检测，并将圆柱形物料110的端面图片和直径值显示于显示器1100的屏幕上。
如图2所示，底部检测装置700包括设置于安装台1000上的底部检测支架710(底部检测支架710的结构与导正安装架371的结构类似，在此不再赘述)以及均设置于底部检测支架710上的底部检测正光源720(其可以为环形光源)、底部检测背光源730和与上位机电连接的底部检测相机。底部检测正光源720位于透明检测平台100的下方且朝向透明检测平台100的边缘发出光线；底部检测相机位于底部检测正光源720的下方且底部检测相机的镜头朝向透明检测平台100的边缘；底部检测背光源730位于透明检测平台100的上方且朝向底部检测相机发出光线。通过底部检测正光源720、底部检测背光源730和底部检测相机的相互配合，能够对圆柱形物料110的底部外观进行精确的检测，并将圆柱形物料110的底部照片显示于显示器1100的屏幕上。
此外，再次参阅图2，顶面检测装置800包括设置于安装台1000上的顶面检测支架810(顶面检测支架810的结构与导正安装架371的结构类似，在此不再赘述)以及均设置于顶面检测支架810上的顶面检测正光源820(其可以为环形光源)、顶面检测背光源和与上位机电连接的顶面检测相机840。顶面检测正光源820位于透明检测平台100的上方且朝向透明检测平台100的边缘发出光线；顶面检测相机840位于顶面检测正光源820的上方且顶面检测相机840的镜头朝向透明检测平台100的边缘；顶面检测背光源位于透明检测平台100的下方且朝向顶面检测相机840发出光线。通过顶面检测正光源820、顶面检测背光源和顶面检测相机840的相互配合，能够对圆柱形物料110的顶面外观进行精确的检测，并将圆柱形物料110的顶面照片显示于显示器1100的屏幕上。
进一步地，如图2所示，下料装置900包括设置于安装台1000上的下料支架910以及均设置于下料支架910上的多个吹料机构920和多个收料框930，吹料机构920与收料框930一一对应设置。吹料机构920包括设置于下料支架910上的吹料支架以及设置于吹料支架上的吹料嘴，吹料嘴位于透明检测平台100的上方且朝向收料框930。吹料嘴的入口连接供气装置，吹料嘴的出口为自由端且朝向透明检测平台100的的边缘，而且吹料嘴的自由端也一一对准收料框930的入口。
其中，吹料嘴的启闭通过电磁阀控制，而电磁阀与上位机电连接，从而可以根据上位机的指令来控制任意一个吹料嘴的启闭。并且，由于光纤传感器420与上位机的配合实现对各个圆柱形物料110的跟踪定位，而同时各个检测装置能够对各个圆柱形物料110的外观进行检测。当发现特定的圆柱形物料110存在缺陷时，可以在该圆柱形物料110跟随透明检测平台100转动到对应的收料框930面前时，开启对应的电磁阀控制吹料嘴向该圆柱形物料110吹气，使该圆柱形物料110被吹入到对应的收料框930内。其中，不同的收料框930能够对应收集不同的圆柱形物料110，从而能够对无缺陷和有不同缺陷的圆柱形物料110一一进行分类收集。
在本发明的描述中，需要理解的是，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”，可以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低于第二特征。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是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改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述圆柱形物料的光学检测系统包括：安装台、上位机、可旋转地设置于所述安装台上且能够沿圆周方向间隔放置圆柱形物料的透明检测平台以及环绕所述透明检测平台依次设置且均与所述上位机电连接的理料装置、立料装置、用于对圆柱形物料进行定位的定位装置、直径检测装置、高度检测装置、底部检测装置、顶面检测装置和下料装置；
所述理料装置包括理料安装架、振动盘机构以及装料仓，所述理料安装架设置于安装台上，所述振动盘机构和所述装料仓均设置于所述理料安装架上，所述装料仓的出口与所述振动盘机构的入口连接；
所述立料装置包括立料安装架和立料盘机构，所述立料安装架设置于所述安装台上；所述立料盘机构包括圆盘、伺服电机以及导料器；所述伺服电机和所述导料器均设置于所述立料安装架上，所述圆盘与所述立料安装架转动连接；所述圆盘套设于所述导料器内，所述伺服电机的输出轴与所述圆盘的旋转轴连接以驱动所述圆盘旋转，所述导料器的出口对应所述透明检测平台的边缘设置；所述圆盘的圆周侧壁上开设有多个间隔分布的立料槽，所述立料槽连通所述圆盘的上表面和下表面；所述振动盘机构的出口设置于所述圆盘的上方，所述圆盘能够通过旋转使每一个所述立料槽处于所述振动盘机构的出口的正下方。
2.如权利要求1所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述振动盘机构包括底盘、料斗、直线输送器以及振动器，所述底盘和所述直线输送器设置于所述理料安装架上，所述料斗叠置于所述底盘上，所述料斗通过多个弹簧片与所述底盘连接，所述振动器设置于所述料斗的底部且位于所述料斗和所述底盘之间；
所述料斗内设置有螺旋轨道，所述装料仓的出口与所述螺旋轨道的入口连接；
所述直线输送器包括直轨和输送管道，所述直轨的入口与所述螺旋轨道的出口连接，所述直轨的出口与所述输送管道的入口连接，所述输送管道的出口设置于所述圆盘的上方，所述圆盘能够通过旋转使每一个所述立料槽处于所述输送管道的出口的正下方。
3.如权利要求1所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述导料器包括导料板和底板，所述底板设置于所述立料安装架上，所述导料板叠置于所述底板上，所述底板和所述导料板均与水平面平行；
所述导料板上开设有圆形通孔，所述圆盘套设在所述圆形通孔内能够在所述圆形通孔内旋转，所述圆形通孔的中轴线与所述圆盘的中轴线重合，所述底板上开设有底板通孔，所述伺服电机的输出轴穿出所述底板通孔后与所述圆盘的旋转轴连接；
所述圆形通孔的侧壁和所述底板均设置有缺口使所述圆盘能够部分露出于所述导料板外。
4.如权利要求3所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述圆柱形物料的光学检测系统还包括导正装置；
所述导正装置包括导正安装架和导正块，所述导正安装架设置于所述安装台上，所述导正块设置于所述导正安装架上且对应所述圆形通孔的侧壁上的所述缺口设置。
5.如权利要求1-4任意一项所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述高度检测装置包括设置于所述安装台上的安装支架以及均设置于所述安装支架上的高度检测相机、背光光源和侧面光源；
所述背光光源能够发射出平行的背光从圆柱形物料的后方射向所述高度检测相机的镜头，所述侧面光源位于所述透明检测平台的边缘处的上方且位于所述高度检测相机与所述背光光源之间，所述高度检测相机与所述透明检测平台的边缘之间存在检测夹角，且所述检测夹角小于90°，所述检测夹角是指所述高度检测相机的镜头的朝向与所述透明检测平台的边缘的检测切线之间的夹角，所述检测切线是镜头朝向延伸线与所述透明检测平台的边缘的相交点处的切线；
所述上位机包括相互电连接的图片分析器和显示器，所述高度检测相机能够与所述图片分析器进行通信，所述图片分析器能够根据所述高度检测相机拍摄得到的图片分析计算出圆柱形物料的高度。
6.如权利要求1-4任意一项所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述定位装置包括设置于所述安装台上的定位支架和与所述上位机电连接的光纤传感器；
所述定位支架包括立杆、支臂、微调单元；
所述立杆的第一端与所述安装台垂直连接，所述支臂的第一端通过所述微调单元与所述立杆的第二端垂直连接，所述光纤传感器设置于所述支臂的第二端；
所述微调单元能够对所述支臂进行竖直方向和水平方向上的调节。
7.如权利要求1-4任意一项所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述直径检测装置包括设置于所述安装台上的直径检测支架以及均设置于所述直径检测支架上的直径检测正光源、直径检测背光源和与所述上位机电连接的直径检测相机；
所述直径检测正光源位于所述透明检测平台的上方且朝向所述透明检测平台的边缘发出光线；
所述直径检测相机位于所述直径检测正光源的上方且所述直径检测相机的镜头朝向所述透明检测平台的边缘；
所述直径检测背光源位于所述透明检测平台的下方且朝向所述直径检测相机发出光线。
8.如权利要求1-4任意一项所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述底部检测装置包括设置于所述安装台上的底部检测支架以及均设置于所述底部检测支架上的底部检测正光源、底部检测背光源和与所述上位机电连接的底部检测相机；
所述底部检测正光源位于所述透明检测平台的下方且朝向所述透明检测平台的边缘发出光线；
所述底部检测相机位于所述底部检测正光源的下方且所述底部检测相机的镜头朝向所述透明检测平台的边缘；
所述底部检测背光源位于所述透明检测平台的上方且朝向所述底部检测相机发出光线。
9.如权利要求1-4任意一项所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述顶面检测装置包括设置于所述安装台上的顶面检测支架以及均设置于所述顶面检测支架上的顶面检测正光源、顶面检测背光源和与所述上位机电连接的顶面检测相机；
所述顶面检测正光源位于所述透明检测平台的上方且朝向所述透明检测平台的边缘发出光线；
所述顶面检测相机位于所述顶面检测正光源的上方且所述顶面检测相机的镜头朝向所述透明检测平台的边缘；
所述顶面检测背光源位于所述透明检测平台的下方且朝向所述顶面检测相机发出光线。
10.如权利要求1-4任意一项所述的圆柱形物料的光学检测系统，其特征在于，所述下料装置包括设置于所述安装台上的下料支架以及均设置于所述下料支架上的多个吹料机构和多个收料框，所述吹料机构与所述收料框一一对应设置；所述吹料机构包括设置于所述下料支架上的吹料支架以及设置于所述吹料支架上的吹料嘴，所述吹料嘴位于所述透明检测平台的上方且朝向所述收料框。
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