CN113390889A - 一种双边多工位多视点外观检测装置 - Google Patents

Abstract

一种双边多工位多视点外观检测装置，包括产品移栽机构和相机检测机构，相机检测机构包括第一支撑架、相机安装板、相机和升降移动模组，若干相机并列安装在相机安装板上，升降移动模组驱动相机上下移动以调整相机与待测产品之间的距离；产品移栽机构包括产品夹具、第一旋转驱动组件、旋转板、第二支撑架和平移驱动模组，第一旋转驱动组件驱动旋转板相对第二支撑架转动，产品夹具安装在旋转板上，平移驱动模组驱动产品夹具水平移动；产品移栽机构还可包括第二旋转驱动组件。本发明多个相机加组合光源、两套上下料机构、多个工位，检测效率高；两个旋转机构可精简机构，降低制造使用维护成本，并实现任意角度全方位的产品检测。

Description

一种双边多工位多视点外观检测装置

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种双边多工位多视点外观检测装置。

背景技术

对产品外观瑕疵的检测依靠人工察看容易漏检，且工作效率低，劳动强度大已产生视觉疲劳，故越来越多的机器视觉检测的设备和方法应运而生。但对产品外观的检测常常需要检测多个点位，当不同点位落于不同表面时，需要通过多相机或精密设计的复杂运动机构配合取像，不仅增加了制造成本，还因机构复杂导致设备臃肿，调试安装维护困难。因此，基于以上不足之处，本发明设计出一套适用于单点多面的多视点的外观检测机构。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种检测效率高、结构紧凑、可实现任意角度全方位检测产品的双边多工位多视点外观检测装置。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种双边多工位多视点外观检测装置，包括产品移栽机构和相机检测机构，两组所述的产品移栽机构分别设置于所述相机检测机构下方的两侧位置处，两组产品移栽机构用于交替将待测产品转移至所述相机检测机构下方的检测工位上，所述相机检测机构用于对检测工位上的产品进行视觉检测；

所述相机检测机构包括第一支撑架、相机安装板、相机、水平移动模组和升降移动模组，若干所述相机并列安装在所述相机安装板上，所述相机安装板安装在所述升降移动模组上，所述升降移动模组安装在所述水平移动模组上，所述水平移动模组设置在所述第一支撑架上，升降移动模组驱动相机上下移动以调整相机与待测产品之间的距离，所述水平移动模组驱动升降移动模组及安装在升降移动模组上的相机水平移动以适应产品移栽机构上产品的位置。

所述产品移栽机构包括产品夹具、第一旋转驱动组件、旋转板、第二支撑架和平移驱动模组，用于夹取并固定待测产品的若干所述产品夹具安装在所述旋转板上，产品夹具的数量与相机的数量相一致，一套相机对应拍摄一个产品，所述旋转板可转动安装在所述第二支撑架上，所述第一旋转驱动组件与所述旋转板相连以驱动旋转板相对第二支撑架转动，在尽可能小的空间内将移栽的待测产品由一侧的移取位转动至另一侧的检测工位，以及调整产品的角度以方便对产品的不同角度进行检测；所述第二支撑架设置在所述平移驱动模组上，产品夹具在所述平移驱动模组的驱动下水平移动，以取放和运送产品。

进一步地，所述产品移栽机构还包括第二旋转驱动组件，所述产品夹具可转动安装在所述旋转板上，所述第二旋转驱动组件与所述产品夹具相连以驱动产品夹具相对于旋转板转动，以使相机可对产品夹具上待测产品的不同侧面进行视觉检测。

进一步地，所述第二旋转驱动组件包括第一伺服电机、同步带、主动带轮、从动带轮和张紧轮，所述产品夹具通过轴承安装在旋转板上，所述从动带轮与所述产品夹具相连，所述主动带轮与第一伺服电机的输出轴相连，所述主动带轮通过若干所述张紧轮及同步带与若干所述从动带轮相连，从而带动从动带轮及产品夹具同步转动。

进一步地，所述第一旋转驱动组件包括第二伺服电机、减速机、主旋转支撑块和旋转轴，两块所述的主旋转支撑块连接在所述旋转板的两端，所述旋转轴连接在所述主旋转支撑块上，所述旋转轴通过轴承安装在所述第二支撑架上，所述第二伺服电机通过所述减速机与旋转轴相连，驱动旋转板绕旋转轴转动，带动旋转板上的产品夹具相对第二支撑架转动，以方便对产品的不同角度进行检测，同时也能够节省产品转移的空间需求。

进一步地，所述平移驱动模组包括第一水平直线导轨、第一滑块、第三伺服电机和第一滚珠丝杆，所述第一水平直线导轨与第一滚珠丝杆平行设置且位于所述相机检测机构的下方，所述第一滑块与所述第二支撑架相连，第一滑块安装在所述第一水平直线导轨上，第二支撑架同时与所述第一滚珠丝杆相连，所述第三伺服电机与第一滚珠丝杆驱动连接，第三伺服电机驱动第一滚珠丝杆转动，带动第二支撑架沿着第一水平直线导轨的方向水平移动，从而带动第二支撑架上的产品夹具在移取位与检测工位间运送产品。

进一步地，所述第一水平直线导轨的两端还设置有第一限位块。

进一步地，每个所述相机的镜头端还连接有一个组合光源，所述组合光源为同轴光源、条形组合光源或环形组合光源，组合光源同时通过安装块固定在相机安装板上。针对不同产品，可以选用不同的打光方式，从而呈现出不同的光学图片，达到全方位全缺陷检测的目的。

进一步地，所述升降移动模组包括升降模组安装板、竖直直线导轨、第二滑块、第四伺服电机和第二滚珠丝杆，所述升降模组安装板安装在水平移动模组上，所述竖直直线导轨固定在所述升降模组安装板上，所述第二滑块设置在所述竖直直线导轨上且能沿竖直直线导轨上下移动，所述相机安装板与第二滑块固定相连，同时所述第二滑块与所述第二滚珠丝杆相连，所述第四伺服电机与所述第二滚珠丝杆相连以驱动第二滑块沿着竖直直线导轨上下移动，从而带动相机安装板及其上的相机升降；所述竖直直线导轨的两端设置有第二限位块。

进一步地，所述水平移动模组包括第二水平直线导轨、第三滑块、第五伺服电机和第三滚珠丝杆，所述第二水平直线导轨固定在第一支撑架上，所述第三滑块设置在所述第二水平直线导轨上并能沿第二水平直线导轨水平移动，所述升降移动模组与第三滑块相连，同时第三滑块与所述第三滚珠丝杆相连，所述第五伺服电机与第三滚珠丝杆相连以驱动第三滑块沿着第二水平直线导轨水平移动，从而带动升降移动模组及其上的相机水平移动。

进一步地，所述产品为Type-C充电接口，所述产品夹具具有与Type-C充电接口的插口相适配的形状，产品夹具通过插入Type-C充电接口的插口中而实现Type-C充电接口在产品夹具上的定位固定。

本发明采用多个相机加组合光源、两套多工位上下料机构，当一套上下料机构上的产品进行检测时，另一套上下料机构可以继续上料，多工位上下料机构也可对接自动上下料机构，检测效率高。

本发明通过两个旋转机构(第一旋转驱动组件和第二旋转驱动组件)的相互配合，实现产品除底面外其他面(边)的检测。第一旋转驱动组件中的伺服电机通过减速机连接使产品工件在-90°到0°到+90°之间摆动，从而使产品的上表面、侧面和底侧面等需检测的面交替朝上进行检测，而第二旋转驱动组件可使产品夹具在0°到360°自旋，从而使工件产品在固定某个位姿时调整不同角度使不同角度的点位依次朝上，进而实现相机多面多次拍照检测；同时旋转的结构使得产品的转移空间变小，使结构紧凑，第一旋转驱动组件和第二旋转驱动组件组合运动，在不减少自由度的前提下可精简机构，减小机构体积，降低制造使用维护成本。

本发明的相机检测机构采用多套相机同时进行检测，升降机构自动调节相机取像高度，适应不同高度产品；采用组合光源，包括同轴光、多区域控制的环光或组合条光，针对不同产品，可以选用不同的打光方式，从而呈现出不同的光学图片，达到全方位全缺陷检测的目的；所检测的每个产品相对光学系统都有5个自由度，XYZ 3个方向自由度的移动可达到行程内的任意位置，180°的摆动及360°的自转，可实现任意角度的检测，从而可以全方位，无盲区地从任意方向检测产品的任意位置。

本发明相机采用可变倍镜头，可适应多种规格的产品，可对产品的宏观及微观特征进行多维度检测，可解决复杂异形工件总体宏观粗检、重点部位放大复检的变视野多步检测需求。

本发明检测不同的产品时，只需要快速简单更换产品夹具即可；产品夹具和对应相机的数量可根据检测产品的大小来调整。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的内部结构示意图。

图3为本发明实施例中相机检测机构的结构示意图。

图4为本发明实施例中产品移栽机构的结构示意图。

图5为本发明实施例中产品移栽机构上部分构件的结构示意图。

图6为本发明实施例中产品移栽机构上第二旋转驱动组件的结构示意图。

图7为本发明实施例中产品的结构示意图。

附图标记：1-相机检测机构；2-产品移栽机构；3-产品；11-第一支撑架；12-水平移动模组12；13-升降移动模组13；14-相机；15-相机安装板；16-组合光源；17-安装块；121-竖直直线导轨；122-第二滑块；123-第二滚珠丝杆；124-升降模组安装板；125-第二限位块；21-产品夹具；22-旋转板；23-第二支撑架；24-第二旋转驱动组件；25-第一旋转驱动组件；26-平移驱动模组；241-第一伺服电机；242-主动带轮；243-从动带轮；244-张紧轮；245-同步带；251-第二伺服电机；252-减速机；253-主旋转支撑块；261-第三伺服电机；262-第一滚珠丝杆；263-第一水平直线导轨；264-第一滑块；265-第一限位块。

具体实施方式

一种双边多工位多视点外观检测装置，主要用于将上一工序待检测的产品移取至本发明装置的检测工位，对产品进行视觉检测后，再将检测后的产品移取至原位或下一工序，如图1、图2所示，其主要包括产品移栽机构2和相机检测机构1，两组所述的产品移栽机构2分别设置于所述相机检测机构1下方的两侧位置处，两组产品移栽机构用于交替将待测产品转移至所述相机检测机构1下方的检测工位上，所述相机检测机构1用于对检测工位上的产品进行视觉检测。两组产品移栽机构可分别对接产品自动输送工序，从产品输送工序上移取待测产品，并将完成检测的产品再转移至自动输送工序处转至下一工序。

如图2、图3所示，所述相机检测机构1包括第一支撑架11、相机安装板15、相机14、升降移动模组13和水平移动模组12，若干所述相机14并列安装在所述相机安装板15上，所述相机安装板15安装在所述升降移动模组13上，所述升降移动模组13安装在所述水平移动模组12上，所述水平移动模组12设置在所述第一支撑架11上，升降移动模组13驱动相机14上下移动以调整相机14与待测产品之间的距离，方便对焦拍摄，水平移动模组12驱动升降移动模组13及安装在升降移动模组13上的相机水平移动以适应产品移栽机构上产品的位置。相机可采用可变倍镜头，可适应多种规格的产品，可对产品的宏观及微观特征进行多维度检测，可解决复杂异形工件总体宏观粗检、重点部位放大复检的变视野多步检测需求。

本实施例中，如图3，每个所述相机14的镜头端还连接有一个组合光源16，所述组合光源16为同轴光源、条形组合光源或环形组合光源，组合光源16同时通过安装块17固定在相机安装板15上。针对不同的检测产品，可以选用不同的打光方式，从而呈现出不同的光学图片，达到全方位全缺陷检测的目的。升降移动模组13的作用在于驱动相机安装板15及相机安装板15上的多套相机14同时升降，可采用气缸等常用的升降驱动结构。本实施例中，如图3，所述升降移动模组13包括升降模组安装板124、竖直直线导轨121、第二滑块122、第四伺服电机和第二滚珠丝杆123，所述升降模组安装板124安装在水平移动模组12上，所述竖直直线导轨121固定在所述升降模组安装板124上，所述第二滑块122设置在所述竖直直线导轨121上且能沿竖直直线导轨121上下移动，所述相机安装板15与第二滑块122固定相连，同时所述第二滑块122与所述第二滚珠丝杆123相连，所述第四伺服电机与所述第二滚珠丝杆123相连，第四伺服电机驱动第二滚珠丝杆123转动，第二滚珠丝杆123驱动第二滑块122沿着竖直直线导轨121上下移动，从而带动相机安装板15及相机安装板15上的相机14升降。本实施例中，为了运动平衡，设置两条平行的竖直直线导轨121，竖直直线导轨121的两端设置有第二限位块125，用于第二滑块122的行程限位。

本实施例中，所述水平移动模组12包括第二水平直线导轨、第三滑块、第五伺服电机和第三滚珠丝杆，所述第二水平直线导轨固定在第一支撑架上，所述第三滑块设置在所述第二水平直线导轨上并能沿第二水平直线导轨水平移动，所述升降模组安装板124与第三滑块相连，同时第三滑块与所述第三滚珠丝杆相连，所述第五伺服电机与第三滚珠丝杆相连以驱动第三滑块沿着第二水平直线导轨水平移动，从而带动升降模组安装板124及其上的第二滑块、与第二滑块相连的相机水平移动。如图2、图4所示，所述产品移栽机构2包括产品夹具21、第一旋转驱动组件25、旋转板22、第二支撑架23和平移驱动模组26。产品夹具21用于夹取并固定待测产品，产品夹具21有平行设置的若干个，可同时移取多个产品，若干产品夹具21安装在所述旋转板22上，产品夹具21的数量与相机的数量相一致且位置相对，一套相机对应拍摄一个产品夹具21上的产品。为适应不同产品的检测，产品夹具可拆卸安装在旋转板上，当检测不同的产品时，只需要快速简单更换产品夹具即可，针对不同产品的定位夹持，可采用弹簧压紧、气动压紧、真空吸附等不同的定位方式装夹方式。

所述旋转板22可转动安装在所述第二支撑架23上，所述第一旋转驱动组件25与所述旋转板22相连以驱动旋转板22相对第二支撑架23转动，随着旋转板22的转动，产品夹具21上的产品可调整不同的角度，使产品的不同角度正对相机进行视觉检测，同时由于产品夹具21的旋转，旋转板22将产品由一侧的移取位转动至另一侧的检测工位，缩短了旋转板22的平移距离，使整体空间结构紧凑。所述第二支撑架23设置在所述平移驱动模组26上，平移驱动模组26驱动第二支撑架23在水平方向上移动，带动旋转板22及旋转板22上的产品夹具21、产品水平移动，使产品在移取位与检测工位间转移，方便取放和运送产品。

作为其中一种实施方式，如图4，所述第一旋转驱动组件25包括第二伺服电机251、减速机252、主旋转支撑块253和旋转轴，两块所述的主旋转支撑块253连接在所述旋转板22的两端，所述旋转轴连接在所述主旋转支撑块253上，所述旋转轴通过轴承安装在所述第二支撑架23上，所述第二伺服电机251通过所述减速机252与旋转轴相连，第二伺服电机251驱动旋转板22绕旋转轴转动，带动旋转板22上的产品夹具21相对第二支撑架23转动，使产品在竖直平面上摆动，方便相机对产品的不同角度进行检测，同时也能够节省产品转移的空间需求。

作为其中一种实施方式，如图4、图5，所述产品移栽机构2还包括第二旋转驱动组件24，所述产品夹具21通过轴承可转动安装在所述旋转板22上，所述第二旋转驱动组件24与所述产品夹具21相连以驱动产品夹具21相对于旋转板同步转动，以使相机可对产品夹具21上待测产品的不同侧面进行视觉检测。所有的产品夹具21同步转动，产品的角度一致，同时检测。第一旋转驱动组件25可使产品夹具21在竖直平面上调整位姿，第二旋转驱动组件24在既定位姿的基础上可相对旋转，调整产品的角度，第一旋转驱动组件25与第二旋转驱动组件24相配合，可使产品的任一角度和任一面朝上以接收上方相机的视觉检测。

第二旋转驱动组件24的作用在于驱动产品夹具21同步转动，产品夹具21可由相互独立的驱动结构驱动，也可由同一驱动结构驱动。作为其中一种实施方式，本实施例中，所述第二旋转驱动组件24包括第一伺服电机241、同步带245、主动带轮242、从动带轮243和张紧轮244，产品夹具21通过轴承安装在旋转板22上，所述从动带轮243与所述产品夹具21相连，所述主动带轮242与第一伺服电机241的输出轴相连，若干所述从动带轮243通过所述同步带245及若干张紧轮244与主动带轮242相连，第一伺服电机241驱动主动带轮242转动，主动带轮242驱动从动带轮243转动，从而带动产品夹具21同步转动。图6为其中一种连接结构，也可为其它形式的连接结构，实现同一直线上同步传动的目的。

作为其中一种实施方式，如图4，所述平移驱动模组26包括第一水平直线导轨263、第一滑块264、第三伺服电机261和第一滚珠丝杆262，所述第一水平直线导轨263与第一滚珠丝杆262平行设置且位于所述相机检测机构1的下方，所述第一滑块264与所述第二支撑架23相连，第一滑块264安装在所述第一水平直线导轨263上且可沿第一水平直线导轨263移动，第二支撑架23同时与所述第一滚珠丝杆262相连，所述第三伺服电机261与第一滚珠丝杆262驱动连接，第三伺服电机261驱动第一滚珠丝杆262转动，带动第二支撑架23沿着第一水平直线导轨263的方向水平移动，从而带动第二支撑架23上的产品夹具21在移取位与检测工位间运送产品。本实施例中，两组平移驱动模组26共用两条第一水平直线导轨263，但其驱动结构各自独立，所述第一水平直线导轨263的两端还设置有用于限制第一滑块264行程的第一限位块265。

本发明可用于多种产品的视觉检测，本实施例中，如图7，所述产品3为Type-C充电接口，所述产品夹具21具有与Type-C充电接口的插口相适配的形状，产品夹具21通过插入Type-C充电接口的插口中而实现Type-C充电接口在产品夹具21上的定位固定。本实施例中，如图2、图5，所述产品夹具21有4个，相机有对应的4套。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，包括产品移栽机构和相机检测机构，两组所述的产品移栽机构分别设置于所述相机检测机构下方的两侧位置处，用于交替将待测产品转移至所述相机检测机构下方的检测工位上，所述相机检测机构用于对检测工位上的产品进行视觉检测；

所述相机检测机构包括第一支撑架、相机安装板、相机、水平移动模组和升降移动模组，若干所述相机并列安装在所述相机安装板上，所述相机安装板安装在所述升降移动模组上，所述升降移动模组安装在所述水平移动模组上，所述水平移动模组设置在所述第一支撑架上，升降移动模组驱动相机上下移动以调整相机与待测产品之间的距离，所述水平移动模组驱动升降移动模组及安装在升降移动模组上的相机水平移动；

所述产品移栽机构包括产品夹具、第一旋转驱动组件、旋转板、第二支撑架和平移驱动模组，用于夹取并固定待测产品的若干所述产品夹具安装在所述旋转板上，产品夹具的数量与相机的数量相一致，所述旋转板可转动安装在所述第二支撑架上，所述第一旋转驱动组件与所述旋转板相连以驱动旋转板相对第二支撑架转动，以调整产品的角度以方便对产品的不同角度进行检测；所述第二支撑架设置在所述平移驱动模组上，产品夹具在所述平移驱动模组的驱动下水平移动，以取放和运送产品。

2.根据权利要求1所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述产品移栽机构还包括第二旋转驱动组件，所述产品夹具通过轴承安装在所述旋转板上，所述第二旋转驱动组件与所述产品夹具相连以驱动产品夹具相对于旋转板转动，以使相机可对产品夹具上待测产品的不同侧面进行视觉检测。

3.根据权利要求2所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述第二旋转驱动组件包括第一伺服电机、同步带、主动带轮、从动带轮和张紧轮，所述从动带轮与所述产品夹具相连，所述主动带轮与第一伺服电机的输出轴相连，所述主动带轮通过若干所述张紧轮及同步带与若干所述从动带轮相连，从而带动从动带轮及产品夹具同步转动。

4.根据权利要求1或2所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述第一旋转驱动组件包括第二伺服电机、减速机、主旋转支撑块和旋转轴，两块所述的主旋转支撑块连接在所述旋转板的两端，所述旋转轴连接在所述主旋转支撑块上，所述旋转轴通过轴承安装在所述第二支撑架上，所述第二伺服电机通过所述减速机与旋转轴相连，驱动旋转板绕旋转轴转动，带动旋转板上的产品夹具相对第二支撑架转动，以方便对产品的不同角度进行检测。

5.根据权利要求1或2所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述平移驱动模组包括第一水平直线导轨、第一滑块、第三伺服电机和第一滚珠丝杆，所述第一水平直线导轨与第一滚珠丝杆平行设置且位于所述相机检测机构的下方，所述第一滑块与所述第二支撑架相连，第一滑块安装在所述第一水平直线导轨上，第二支撑架同时与所述第一滚珠丝杆相连，所述第三伺服电机与第一滚珠丝杆驱动连接，第三伺服电机驱动第一滚珠丝杆转动，带动第二支撑架沿着第一水平直线导轨的方向水平移动，从而带动第二支撑架上的产品夹具在移取位与检测工位间运送产品。

6.根据权利要求5所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述第一水平直线导轨的两端还设置有第一限位块。

7.根据权利要求1或2所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，每个所述相机的镜头端还连接有一个组合光源，所述组合光源为同轴光源、条形组合光源或环形组合光源，组合光源同时通过安装块固定在相机安装板上。

8.根据权利要求1或2所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述升降移动模组包括升降模组安装板、竖直直线导轨、第二滑块、第四伺服电机和第二滚珠丝杆，所述升降模组安装板安装在水平移动模组上，所述竖直直线导轨固定在所述升降模组安装板上，所述第二滑块设置在所述竖直直线导轨上且能沿竖直直线导轨上下移动，所述相机安装板与第二滑块固定相连，同时所述第二滑块与所述第二滚珠丝杆相连，所述第四伺服电机与所述第二滚珠丝杆相连以驱动第二滑块沿着竖直直线导轨上下移动，从而带动相机安装板及其上的相机升降；所述竖直直线导轨的两端设置有第二限位块。

9.根据权利要求1或2所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述水平移动模组包括第二水平直线导轨、第三滑块、第五伺服电机和第三滚珠丝杆，所述第二水平直线导轨固定在第一支撑架上，所述第三滑块设置在所述第二水平直线导轨上并能沿第二水平直线导轨水平移动，所述升降移动模组与第三滑块相连，同时第三滑块与所述第三滚珠丝杆相连，所述第五伺服电机与第三滚珠丝杆相连以驱动第三滑块沿着第二水平直线导轨水平移动，从而带动升降移动模组及其上的相机水平移动。

10.根据权利要求1或2所述的一种双边多工位多视点外观检测装置，其特征在于，所述产品为Type-C充电接口，所述产品夹具具有与Type-C充电接口的插口相适配的形状，产品夹具通过插入Type-C充电接口的插口中而实现Type-C充电接口在产品夹具上的定位固定。

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