CN112730421A - 外观瑕疵检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种外观瑕疵检测装置，包括摄像单元、至少一白色光源及至少一红色光源，当待检测的产品放置于所述外观瑕疵检测装置上时，所述摄像单元与产品的待检侧面垂直，与所述待检侧面之间的距离为第一预设距离，所述白色光源与所述待检侧面之间的距离为第二设距离，与所述待检侧面之间的角度为第一预设角度，所述红色光源与所述待检侧面之间的距离为第三预设距离，与所述待检侧面之间的角度为第二预设角度，所述摄像单元用于在所述白色光源及所述红色光源分别开启时拍摄所述待检侧面的图像，以及在所述白色光源开启时拍摄所述待检侧面上的边角的图像。本发明实现产品侧面外观的自动化检测，减少了人力成本，提高了检测精确度。

Description

外观瑕疵检测装置
技术领域
本发明涉及外观瑕疵检测技术领域，尤其涉及一种对产品外观的侧面上的异色、塌边、碰刮伤及打磨痕等瑕疵进行检测的外观瑕疵检测装置。
背景技术
随着生产工艺的发展，工厂段对生产制造的产品的精度要求越来越高。其中，外观是判定产品精度的重要项目。在工业生产过程中，磨损、刮蹭、误差、操作不当等因素都容易对生产产品的外观造成损坏，例如产品侧面产生的异色、塌边、碰刮伤、打磨痕等外观瑕疵，因此，对于这些项目的外观检测是产品出厂前必不可少的程序。然而，许多工厂通常由人工进行这些项目的外观检测，如此增加了工厂的人力成本，还容易出现误差，从而影响外观检测的精确度。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种外观瑕疵检测装置，实现对产品外观的侧面上的异色、塌边、碰刮伤及打磨痕等瑕疵进行检测。
本发明提供一种外观瑕疵检测装置，用于对产品外观的待检侧面上的异色、塌边、碰刮伤及打磨痕瑕疵中的至少一种瑕疵进行检测，所述外观瑕疵检测装置包括摄像单元、至少一白色光源及至少一红色光源，当待检测的产品放置于所述外观瑕疵检测装置上时，所述摄像单元与所述产品的待检侧面垂直，与所述待检侧面之间的距离为第一预设距离H1，所述白色光源与所述待检侧面之间的距离为第二设距离H2，与所述待检侧面之间的角度为第一预设角度θ1，所述红色光源与所述待检侧面之间的距离为第三预设距离H3，与所述待检侧面之间的角度为第二预设角度θ2，所述摄像单元用于在所述白色光源及所述红色光源分别开启时拍摄所述待检侧面的图像，以及在所述白色光源开启时拍摄所述待检侧面上的边角的图像，其中，所述第一预设距离H1＝x*[(a+b)/2]，所述第二预设距离H2＝y*[(a+b)/2]，所述第三预设距离H3＝z*[(a+b)/2]，第一预设角度为θ1，第二预设角度为θ2，a为产品长度，b为产品宽度，1.3<x<1.6，0.3<y<0.6，0.6<z<0.8，30°<θ1<70°，20°<θ2<60°。
优选地，所述外观瑕疵检测装置还包括支架、摄像支架及光源支架，所述摄像支架及光源支架装设于所述支架上，所述摄像单元装设于所述摄像支架上，所述白色光源及所述红色光源装设于所述光源支架上。
优选地，所述外观瑕疵检测装置还包括摄像调节支架，所述摄像调节支架装设于所述支架上，并与所述摄像支架固定连接，用于调节所述摄像单元的位置而使得所述摄像单元与所述待检侧面之间的距离为所述第一预设距离。
优选地，所述摄像支架包括固定部及微调部，所述固定部用于固定所述摄像单元，所述微调部用于精确调整所述摄像单元的位置。
优选地，所述支架包括两个滑轨，所述摄像调节支架包括第一滑动部、第一锁定部及连接部，所述第一滑动部的两端分别套设于所述滑轨上，一端与所述第一锁定部啮合，所述第一锁定部用于锁定所述第一滑动部，所述连接部与所述第一滑动部及所述摄像支架固定连接，当所述第一锁定部被外力驱动而转动时，所述第一滑动部被所述第一锁定部驱动而沿所述滑轨上下滑动，以调整所述摄像单元的位置。
优选地，所述外观瑕疵检测装置还包括光源调节支架，所述光源调节支架装设于所述支架上，并与所述光源支架固定连接，用于调节所述白色光源的位置而使得所述白色光源与所述待检侧面之间的距离为所述第二预设距离及与所述待检侧面之间的角度为所述第一预设角度，以及调节所述红色光源的位置而使得所述红色光源与所述待检侧面之间的距离为所述第三预设距离及与所述待检侧面之间的角度为所述第二预设角度。
优选地，所述光源调节支架包括第二滑动部及第二锁定部，所述第二滑动部的两端分别套设于所述滑轨上，一端与所述第二锁定部啮合，所述光源支架包括两个支撑部，分别装设于所述第二滑动部上，所述白色光源装设于所述支撑部上，所述红色光源架设于所述两个支撑部上，当所述第二锁定部被外力驱动而转动时，所述第二滑动部被所述第二锁定部驱动而沿所述滑轨上下滑动，以调整所述白色光源及所述红色光源的位置。
优选地，所述外观瑕疵检测装置还包括机械手，所述机械手用于控制所述产品移动及旋转而分别使得所述产品的每一待检侧面及每一边角进入所述摄像单元的拍摄范围。
优选地，所述外观瑕疵检测装置还包括分析单元及显示单元，所述分析单元用于利用外观瑕疵神经网络算法函数对摄像单元所拍摄的图像进行分析，从而判断所拍摄的待检侧面是否有异色、塌边、碰刮伤或打磨痕瑕疵，所述显示单元用于显示所述分析单元分析得到的外观检测结果。
优选地，所述摄像单元的焦距为15-17mm，所述摄像单元曝光时间为4400-4800μs，所述白色光源和所述红色光源均为条形光源，延长方向设置为与待检侧面平行，所述白色光源及红色光源的亮度为6500-7600lm。
上述外观瑕疵检测装置通过摄像单元及光源搭配机械装置实现产品侧面外观的自动化检测，无需人工进行外观检测，减少了人力成本，还有效提高了产品外观检测的精确度。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式中外观瑕疵检测装置的整体图。
图2为本发明较佳实施方式中外观瑕疵检测装置的分解图。
图3为本发明较佳实施方式中所述外观瑕疵检测装置检测产品待检平面的元件布局示意图。
图4为本发明较佳实施方式中产品待检侧面的检测区域示意图。
图5为本发明较佳实施方式中外观瑕疵检测装置的应用结构图。
图6为本发明另一实施方式中外观瑕疵检测装置的整体图。
图7为本发明另一实施方式中所述外观瑕疵检测装置检测产品待检平面及待检侧面的元件布局示意图。
图8为本发明另一实施方式中产品待检平面的检测区域示意图。
图9为本发明另一实施方式中外观瑕疵检测装置的整体图。
图10为本发明另一实施方式中所述外观瑕疵检测装置检测产品待检3D面的元件布局示意图。
图11为本发明另一实施方式中产品待检3D面的检测区域示意图。
主要元件符号说明
Figure BDA0002232897610000041
Figure BDA0002232897610000051
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参考图1，为本发明较佳实施方式所提供的外观瑕疵检测装置1。在本实施方式中，所述外观瑕疵检测装置1通过摄像单元拍摄并分析产品的待检侧面及边角的图像的方式对所述待检侧面进行外观检测，以检测产品的待检侧面是否存在异色、塌边、碰刮伤、打磨痕等瑕疵。所述产品2可以为路由器、调制解调器、电视盒子等电子设备的外壳。
瑕疵产品的待检侧面上的异色一般为浅灰色，分布无规律，一般片状呈现。瑕疵产品的待检侧面上的塌边一般在棱边位置，高亮色呈现。瑕疵产品的待检侧面上的碰刮伤一般呈高亮点形态。通过本发明所揭露的外观瑕疵检测装置1对产品外观进行拍摄和分析，可以实现对长度尺寸20mm-190mm，宽度3mm-30mm的侧面异色，长度2mm-40mm的侧面塌边，以及直径0.01mm-0.03mm的侧面碰刮伤等甚至人眼难以分辨的微观尺度上的瑕疵进行判断检查。
请一并参考图2，所述外观瑕疵检测装置1包括，但不仅限于，支架10、摄像单元20、摄像支架30、摄像调节支架40、至少一白色光源50、至少一红色光源60、光源支架70、光源调节支架80及底座90。在本实施方式中，所述摄像支架30及光源支架70装设于所述支架10上。所述摄像单元20装设于所述摄像支架30上，所述白色光源50及所述红色光源60装设于所述光源支架70上，所述底座90与所述支架10的端部固定连接。
在本实施方式中，所述摄像单元20为五百万像素的工业相机，配置焦距15-17毫米的定焦工业镜头。所述摄像单元20的焦距f＝镜头倍率*WD。其中，WD为所述摄像单元20的工作距离。所述摄像单元20曝光时间为4400-4800μs。所述外观瑕疵检测装置1包括两个白色光源50及一个红色光源60。所述白色光源50及所述红色光源60均为条形光源，延长方向设置为与产品的待检侧面平行，所述白色光源50及红色光源60的亮度为6500-7600lm。
在本实施方式中，所述产品2包括待检平面201、三个待检侧面202、四个边角203及待检3D面204。当所述产品2放置于所述外观瑕疵检测装置1上时，所述待检侧面202面对所述摄像单元20。所述摄像单元20用于在所述白色光源50开启时拍摄所述待检侧面202及边角203的图像，在所述红色光源60开启时拍摄所述待检侧面202的图像，从而对所述待检侧面202进行外观检测。
请参考图3，在本实施方式中，所述摄像单元20与所述待检侧面202垂直，与所述待检侧面202之间的距离为第一预设距离H1。所述白色光源50与所述待检侧面202之间的距离为第二预设距离H2，与所述待检侧面202之间的角度为第一预设角度θ1。所述红色光源60与所述待检侧面202之间的距离为第三预设距离H3，与所述待检侧面202之间的角度为第二预设角度θ2。
在本实施方式中，当所述产品2的长度为a，宽度b，高度为c时，所述第一预设距离H1＝x*[(a+b)/2]，所述第二预设距离H2＝y*[(a+b)/2]，所述第三预设距离H3＝z*[(a+b)/2]，第一预设角度为θ1，第二预设角度为θ2，其中，1.3<x<1.6，0.3<y<0.6，0.6<z<0.8，30°<θ1<70°，20°<θ2<60°。
如图1及图2所示，在本实施方式中，所述支架10包括两个滑轨101。所述摄像调节支架40包括第一滑动部401、第一锁定部402及连接部403。所述第一滑动部401的两端分别套设于所述滑轨101上，一端与所述第一锁定部402啮合。所述第一锁定部402用于锁定所述第一滑动部401。所述连接部403与所述第一滑动部401及所述摄像支架30固定连接。所述摄像支架30包括固定部301及微调部302。所述固定部301用于固定所述摄像单元20，所述微调部302用于精确调整所述摄像单元20的位置。当所述第一锁定部402被外力驱动而转动时，所述第一滑动部401被所述第一锁定部402驱动而沿所述滑轨101上下滑动，以调整所述摄像单元20的位置，并辅以所述微调部302的调整而使得所述摄像单元20与所述待检侧面202之间的距离为所述第一预设距离H1。
在本实施方式中，所述光源调节支架80包括第二滑动部801及第二锁定部802。所述第二滑动部801的两端分别套设于所述滑轨101上，一端与所述第二锁定部802啮合。所述光源支架70包括两个支撑部701，分别装设于所述第二滑动部801上。所述白色光源50分别装设于所述支撑部701上。所述红色光源60架设于所述两个支撑部701上。当所述第二锁定部802被外力驱动而转动时，所述第二滑动部801被所述第二锁定部802驱动而沿所述滑轨101上下滑动，以调整所述白色光源50的位置而使得所述白色光源50与所述待检侧面202之间的距离为所述第二预设距离H2及与所述待检侧面202之间的角度为所述第一预设角度θ1，以及调整所述红色光源60的位置而使得所述红色光源60与所述待检侧面202之间的距离为所述第三预设距离H3及与所述待检侧面202之间的角度为所述第二预设角度θ2。
请参考图4，在本实施方式中，所述待检侧面202包括两个检测区域B1、B2，所述摄像单元20用于在所述白色光源50开启时，分别拍摄所述待检侧面202上每个检测区域的图像及所述每个边角203的图像而对所述待检侧面202进行外观检测，以检测所述待检侧面202是否存在异色、塌边、碰刮伤等瑕疵。所述摄像单元20还用于在所述红色光源60开启时，分别拍摄所述待检侧面202上每个检测区域的图像而对所述待检侧面202进行外观检测，以检测所述待检侧面202是否存在打磨痕等瑕疵。
请参考图5，所述外观瑕疵检测装置1还包括机械手91，所述机械手91用于在所述摄像单元20拍摄所述待检侧面202的图像时，控制所述产品2左右平移而使得每一待检侧面202上的每个检测区域进入所述摄像单元20的拍摄范围。此外，每当所述摄像单元20拍摄一待检侧面202的两个检测区域之后，所述机械手91控制所述产品2旋转45度而使得边角203进入所述摄像单元20的拍摄范围。当所述摄像单元20拍摄一边角203的图像之后，控制所述产品2再次旋转45度而使得产品的另一待检侧面202进入所述摄像单元20的拍摄范围。所述摄像单元20在所述白色光源50开启时，拍摄六张待检侧面202的图像及四张边角203的图像，以及在所述红色光源60开启时，拍摄六张待检侧面202的图像，如此共拍摄十六张图像。
请参考图6，在其他实施方式中，所述外观瑕疵检测装置1还包括同轴光源61，所述同轴光源61架设于所述光源支架70上。所述摄像单元20用于在所述同轴光源61开启时拍摄所述产品2的待检平面201及待检侧面202的图像而对所述待检平面201及待检侧面202进行外观检测。
在本实施方式中，在对所述产品2的待检平面201及待检侧面202进行外观检测时，所述摄像单元20为一千两百万像素的工业相机，配置焦距23-27毫米及景深6毫米的定焦工业镜头。所述同轴光源61的色温范围为5000-6000K。
请参考图7，在对所述产品2的待检平面201及待检侧面202进行外观检测时，所述摄像单元20及所述同轴光源61与所述产品2的待检平面201垂直，所述摄像单元20与所述待检平面201之间的距离为第四预设距离H4，所述同轴光源61与所述待检平面201之间的距离为第五预设距离H5。
优选地，当所述产品2的长度为a，宽度b，高度为c时，所述第四预设距离H4＝m*[(a+b)/2]，所述第五预设距离H5＝n*[(a+b)/2]。其中，2.1<m<2.5，0.3<n<0.4。
请一并参考图8，在本实施方式中，所述待检平面201包括六个检测区域，每一待检侧面202包括两个检测区域。所述摄像单元20用于在所述同轴光源61开启时拍摄每一检测区域的图像而对所述待检平面201及待检侧面202进行外观检测。
所述机械手91用于在所述摄像单元20拍摄所述待检平面201的图像时，控制所述产品2进行矩阵式移动以切换进入所述摄像单元20拍摄范围的检测区域，以及在所述摄像单元20拍摄所述待检侧面202的图像时，控制所述产品2在竖直方向上左右移动以切换进入所述摄像单元20拍摄范围的检测区域。
具体的，在初始状态下，所述待检平面201的检测区域A在所述摄像单元20的拍摄范围内，所述同轴光源61开启，所述摄像单元20拍摄所述检测区域A的图像。然后，所述机械手91控制所述产品2进行矩阵式移动而依次使得检测区域B-F在所述摄像单元20的拍摄范围内，如此所述摄像单元20共拍摄六张所述待检平面201的图像。
如图4所示，所述机械手91还控制所述产品2旋转90度而使得待检侧面202的检测区域B1在所述摄像单元20的拍摄范围内，在所述摄像单元20拍摄检测区域B1的图像后，所述机械手91控制所述产品2平移而使得检测区域B2在所述摄像单元20的拍摄范围内。然后，所述机械手91控制所述产品2再次旋转90度并重复上述动作，从而拍摄每一待检侧面202的两个检测区域的图像。如此，所述摄像单元20共拍摄六张所述待检侧面202的图像。此时，所述摄像单元20检测所述待检平面201及待检侧面202是否存在滴酸、脏污、腐蚀点、染色不均、白点、材料异色、水印等瑕疵。
请参考图9，在其他实施方式中，所述外观瑕疵检测装置1还可以对所述产品2的待检3D面204进行外观检测。在对所述待检3D面204进行外观检测时，所述摄像单元20为一千两百万像素的工业相机，配置焦距33-37毫米及景深4毫米的定焦工业镜头。所述同轴光源61的色温范围为5000-6000K。
请参考图10，在对所述产品2的待检3D面204进行外观检测时，所述摄像单元20及所述同轴光源61与所述待检3D面204的法向切线垂直。所述摄像单元20与所述待检3D面204之间的距离为第六预设距离H6，所述同轴光源61与所述待检3D面204之间的距离为第七预设距离H7。
优选地，当所述产品2的长度为a，宽度b，高度为c时，所述第六预设距离H6＝i*[(a+b)/2]，所述第七预设距离H7＝j*[(a+b)/2]。其中，1.8<i<2.2，0.1<j<0.2。
请参考图11，所述待检3D面204包括八个检测区域，所述摄像单元20用于在所述同轴光源61开启时拍摄每一检测区域的图像而对所述待检3D面204进行外观检测。所述机械手91在所述摄像单元20拍摄所述待检3D面204的图像时，控制所述产品2进行矩阵式移动以切换进入所述摄像单元20拍摄范围的检测区域。
具体的，在初始状态下，所述待检3D面204的检测区域A1在所述摄像单元20的拍摄范围内，所述同轴光源61开启，所述摄像单元20拍摄所述检测区域A1的图像。然后，所述机械手91控制所述产品2按顺时针方向进行矩阵式移动，而依次使得检测区域B1-H1在所述摄像单元20的拍摄范围内，如此所述摄像单元20共拍摄八张所述待检3D面204的图像。
需要说明的是，在所述机械手91控制产品2进行移动时，由于所述待检3D面204具有一定的弧度，对每个检测区域进行检测时需要保证弧面的法向切线垂直于所述摄像单元20。
如图5所示，进一步地，所述外观瑕疵检测装置1还包括分析单元92及显示单元93。在本实施方式中，所述分析单元92为处理器，所述显示单元93为显示屏。所述分析单元92用于利用外观瑕疵神经网络算法函数对所述摄像单元20所拍摄的图像进行分析，从而判断所拍摄的待检侧面202是否有异色、塌边、碰刮伤或打磨痕瑕疵，所述显示单元93用于显示所述分析单元92分析得到的外观检测结果。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种外观瑕疵检测装置，用于对产品外观的待检侧面上的异色、塌边、碰刮伤及打磨痕瑕疵中的至少一种瑕疵进行检测，其特征在于：所述外观瑕疵检测装置包括摄像单元、至少一白色光源及至少一红色光源，当待检测的产品放置于所述外观瑕疵检测装置上时，所述摄像单元与所述产品的待检侧面垂直，与所述待检侧面之间的距离为第一预设距离H1，所述白色光源与所述待检侧面之间的距离为第二设距离H2，与所述待检侧面之间的角度为第一预设角度θ1，所述红色光源与所述待检侧面之间的距离为第三预设距离H3，与所述待检侧面之间的角度为第二预设角度θ2，所述摄像单元用于在所述白色光源及所述红色光源分别开启时拍摄所述待检侧面的图像，以及在所述白色光源开启时拍摄所述待检侧面上的边角的图像，其中，所述第一预设距离H1＝x*[(a+b)/2]，所述第二预设距离H2＝y*[(a+b)/2]，所述第三预设距离H3＝z*[(a+b)/2]，第一预设角度为θ1，第二预设角度为θ2，a为产品长度，b为产品宽度，1.3<x<1.6，0.3<y<0.6，0.6<z<0.8，30°<θ1<70°，20°<θ2<60°。
2.如权利要求1所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述外观瑕疵检测装置还包括支架、摄像支架及光源支架，所述摄像支架及光源支架装设于所述支架上，所述摄像单元装设于所述摄像支架上，所述白色光源及所述红色光源装设于所述光源支架上。
3.如权利要求2所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述外观瑕疵检测装置还包括摄像调节支架，所述摄像调节支架装设于所述支架上，并与所述摄像支架固定连接，用于调节所述摄像单元的位置而使得所述摄像单元与所述待检侧面之间的距离为所述第一预设距离。
4.如权利要求2所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述摄像支架包括固定部及微调部，所述固定部用于固定所述摄像单元，所述微调部用于精确调整所述摄像单元的位置。
5.如权利要求3所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述支架包括两个滑轨，所述摄像调节支架包括第一滑动部、第一锁定部及连接部，所述第一滑动部的两端分别套设于所述滑轨上，一端与所述第一锁定部啮合，所述第一锁定部用于锁定所述第一滑动部，所述连接部与所述第一滑动部及所述摄像支架固定连接，当所述第一锁定部被外力驱动而转动时，所述第一滑动部被所述第一锁定部驱动而沿所述滑轨上下滑动，以调整所述摄像单元的位置。
6.如权利要求5所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述外观瑕疵检测装置还包括光源调节支架，所述光源调节支架装设于所述支架上，并与所述光源支架固定连接，用于调节所述白色光源的位置而使得所述白色光源与所述待检侧面之间的距离为所述第二预设距离及与所述待检侧面之间的角度为所述第一预设角度，以及调节所述红色光源的位置而使得所述红色光源与所述待检侧面之间的距离为所述第三预设距离及与所述待检侧面之间的角度为所述第二预设角度。
7.如权利要求6所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述光源调节支架包括第二滑动部及第二锁定部，所述第二滑动部的两端分别套设于所述滑轨上，一端与所述第二锁定部啮合，所述光源支架包括两个支撑部，分别装设于所述第二滑动部上，所述白色光源装设于所述支撑部上，所述红色光源架设于所述两个支撑部上，当所述第二锁定部被外力驱动而转动时，所述第二滑动部被所述第二锁定部驱动而沿所述滑轨上下滑动，以调整所述白色光源及所述红色光源的位置。
8.如权利要求1所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述外观瑕疵检测装置还包括机械手，所述机械手用于控制所述产品移动及旋转而分别使得所述产品的每一待检侧面及每一边角进入所述摄像单元的拍摄范围。
9.如权利要求1所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述外观瑕疵检测装置还包括分析单元及显示单元，所述分析单元用于利用外观瑕疵神经网络算法函数对摄像单元所拍摄的图像进行分析，从而判断所拍摄的待检侧面是否有异色、塌边、碰刮伤或打磨痕瑕疵，所述显示单元用于显示所述分析单元分析得到的外观检测结果。
10.如权利要求1所述的外观瑕疵检测装置，其特征在于：所述摄像单元的焦距为15-17mm，所述摄像单元曝光时间为4400-4800μs，所述白色光源和所述红色光源均为条形光源，延长方向设置为与待检侧面平行，所述白色光源及红色光源的亮度为6500-7600lm。
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