CN113533358A - 丝锭表面形状缺陷视觉检测方法及其检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种丝锭表面形状缺陷视觉检测方法及其检测装置,属于自动化检测技术领域。它包括丝锭表面缺陷视觉检测包括丝锭表面夹丝检测、丝锭表面绊丝检测、丝锭表面未剥丝检测和丝锭表面尾丝检测。本发明通过多相机多角度的组合能够快速高效且精准的对包括绊丝、夹丝、未剥丝和尾丝在内的丝锭表面形状缺陷进行同步检测,从而防止外表面具有瑕疵的丝锭掺入从而影响丝锭整体的质量。
Description
技术领域
本发明属于自动化检测技术领域,涉及一种丝锭表面形状缺陷视觉检测方法以及一种丝锭表面形状缺陷视觉检测装置。
背景技术
近年来,国外在利用机器视觉技术进行品质检测方面做了大量研究,并获得了许多重要成果。视觉检测具有非接触、速度快、精度高、抗干扰能力强等优点,在现代制造业中有着重要的应用前景,目前在机械加工精度检测、工件尺寸测量、产品检测等领域中正得到越来越广泛的应用,视觉检测技术为解决在线测量问题提供了一种理想的手段;
化纤行业生产出的化纤丝会卷绕成丝饼作为产品的外观形态,丝锭在卷绕成型时其外表面会附着上夹丝、绊丝、未剥丝和尾丝等的缺陷,化纤丝饼上存在的瑕疵不但影响丝锭的外观,同时也影响到了丝锭的等级,传统方法是通过人工肉眼鉴别这些缺陷,但在生产力日渐上升的时代,这种人工检测的方式工作效率已无法跟上生产的效率,现有技术中具备对丝锭上单一形状缺陷进行自动化检测的方法,如中国专利公开了一种化纤丝锭绊丝缺陷在线检测和分级的装置及其检测分级方法[申请号: 201811168402.7],包括丝锭传送装置,位于丝锭传送装置上的图像采集装置和缺陷剔除模块,与丝锭传送装置连接的良品等待区和次品等待区;所述缺陷剔除模块包括图像处理与决策模块、质量统计评估模块和缺陷控制模块;所述图像采集装置包括设于丝锭传送装置上方和丝锭传送装置下方的封闭暗箱,设于各个封闭暗箱内的LED光源组、CCD相机组、图像采集卡、数字信号处理器和存储器。该发明具有如下有益效果:本发明通过结合机器视觉和图像处理技术对采集的丝锭图像进行处理,能够同时检测绊丝和干扰丝干扰数目和形态特征,能够利用检测到的绊丝信息对存在绊丝缺陷的丝锭进行分级,利用统计到的干扰信息追本溯源。但该方法检测的对象单一,无法同时对多种丝锭的形状缺陷进行快速高效且精准的检测。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供一种丝锭表面形状缺陷视觉检测方法。
本发明的目的是针对上述问题,提供一种丝锭表面形状缺陷视觉检测装置。
为达到上述目的,本发明采用了下列技术方案:
一种丝锭表面形状缺陷视觉检测方法,丝锭表面缺陷视觉检测包括丝锭表面夹丝检测、丝锭表面绊丝检测、丝锭表面未剥丝检测和丝锭表面尾丝检测,丝锭表面夹丝检测、丝锭表面绊丝检测、丝锭表面未剥丝检测和丝锭表面尾丝检测包括以下步骤:
步骤一:将丝锭放置到丝锭传输通道上,通过丝锭传输通道将丝锭传输至全局视觉检测机构正下方,打开环形光源和无影灯,环形光源和无影灯发射出来的光线照射在丝锭上端面,对丝锭上端面进行补光,再通过彩色摄像头采集丝锭上端面的绊丝和夹丝信号,并通过黑白摄像头再次采集丝锭上端面的夹丝信号和靠近纸管处的绊丝信号;
步骤二:在全局视觉检测机构采集视觉信号的间歇,打开第二补光光源,第二补光光源对丝锭的侧面进行补光,并通过第二摄像头采集丝锭侧面的未剥丝信号;
步骤三:通过丝锭传输通道将丝锭传输至丝锭提升旋转机构正下方,并通过丝锭提升旋转机构将丝锭提升至与侧向相机和斜向相机相适配的高度并驱动丝锭周向匀速转动;
步骤四:打开侧向补光光源、半环形补光光源和背光光源,侧向补光光源从水平方向对丝锭侧面补光,半环形补光光源从下往上对丝锭下端面及侧面补光,背光光源从上往下对丝锭补光,通过侧向相机采集旋转中的丝锭上、下端面的夹丝信号,通过斜向相机采集旋转中的丝锭侧面的尾丝和反绊丝信号。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测方法中,步骤一中,彩色摄像头和/或黑白摄像头采集视觉信号前,通过独立升降调节结构可单独调节彩色摄像头或黑白摄像头的高度,通过平移调节结构可调节彩色摄像头和黑白摄像头之间的距离,通过整体升降调节结构可同步调节彩色摄像头和黑白摄像头的高度。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测方法中,步骤三具体包括以下步骤:
步骤a:夹爪驱动块驱动若干夹爪在径向同步收拢,升降驱动电机通过丝杆丝套结构驱动滑块及与滑块相连的安装座和沿竖直滑座下降,通过安装座带动夹爪驱动块和夹爪向下运动并使夹爪插入至丝锭中心处的纸筒内;
步骤b:夹爪驱动块驱动若干夹爪在径向同步外扩将丝锭夹紧,并再次启动升降驱动电机将丝锭提升至与线扫描机构相适配;
步骤c:启动驱动电机,驱动电机能通过电气滑环驱动夹爪驱动块以及通过夹爪驱动块和夹爪夹紧后的丝锭同步转动。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测方法中,
步骤二中,检测前,通过第二可调安装组件可多维度的调节第二摄像头和第二补光光源的位置;
步骤四中,检测前,通过侧向相机安装组件可多维度的调节侧向相机和侧向补光光源的位置;通过底部光源安装组件可多维度的调节半环形补光光源的位置;通过背光源安装组件可多维度的调节背光光源的位置;通过斜向相机安装组件可多维度的调节斜向相机的位置。
一种丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,包括设置在丝锭传输通道处,包括设置在丝锭传输通道一侧的至少一个第二视觉检测机构和设置在丝锭传输通道正上方的全局视觉检测机构,所述的第二视觉检测机构的视觉信号采集方向朝向丝锭侧面以采集丝锭侧面视觉信号,所述的全局视觉检测机构的视觉信号采集方向朝下以采集包括丝锭上端面视觉信号在内的视觉信号;
还包括设置在丝锭传输通道正上方的丝锭提升旋转机构,在丝锭传输通道的一侧设有若干视觉信号采集方向朝向丝锭侧面的侧向相机以及至少一个视觉信号采集方向朝向丝锭的斜向相机。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置中,所述的第二视觉检测机构包括至少一个可拍摄丝锭侧面的第二摄像头和至少一个第二补光光源,所述的第二摄像头和第二补光光源均通过第二可调安装组件设置在机架上;
所述的第二可调安装组件包括可拆卸连接在机架上的第二安装座,第二导向杆通过第二固定夹连接在第二安装座上,所述第二导向杆可相对第二固定夹发生沿第二导向杆轴心线方向的滑动,所述第二固定夹可沿第二安装座表面发生相对第二安装座的滑动,所述第二导向杆靠近丝锭的一端固定连接有第二摄像头。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置中,所述的全局视觉检测机构包括镜头竖直朝下设置的至少一个彩色摄像头和/或至少一个黑白摄像头;
所述的全局视觉检测机构还包括设置在丝锭传输通道正上方的全局补光装置,所述的全局补光装置包括呈半球形且敞口朝下的光源罩,所述的光源罩上端固定在机架上且在光源罩内壁设有无影灯,在光源罩的下端敞口处固定有水平设置的环形光源,所述的彩色摄像头和/或黑白摄像头设置在光源罩内且位于光源罩的中心区域;
所述的彩色摄像头和/或黑白摄像头通过全局安装组件与机架相连,所述的全局安装组件下端与彩色摄像头和/或黑白摄像头相连,所述的全局安装组件上端穿过光源罩并与机架相连。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置中,所述的全局安装组件包括安装件,所述的安装件的数量与彩色摄像头和黑白摄像头数量之和相同,在每一安装件下端分别固定有彩色摄像头或黑白摄像头,所述的安装件上端分别通过独立升降调节结构与平移调节结构相连,所述的平移调节结构分别与设置在机架上的整体升降调节结构相连;
所述的独立升降调节结构包括竖直设置的独立升降导杆和连接于平移调节结构上的独立升降导座,所述的独立升降导座上设有竖直型导孔,所述的独立升降导杆穿设于竖直型导孔中且在竖直方向滑动相连,在独立升降导座上设有将竖直型导孔收拢并抱紧独立升降导杆的锁紧件,所述的独立升降导杆下端设有固定于其上的第一安装座,所述的第一安装座与安装件上端固连;
平移调节结构包括水平设置的横向导杆,所述的独立升降导座上设有水平型导孔,所述的横向导杆分别穿设于各水平型导孔中且在水平方向滑动相连,在独立升降导座上设有将水平型导孔收拢并抱紧横向导杆的锁紧件,所述的光源罩上端设有延续方向与横向导杆轴向平行的条形孔,所述的安装件穿设于条形孔中;
所述的整体升降调节结构包括固定在机架上的两根整体升降导杆,所述的横向导杆的两端分别固定有整体升降导座,所述的整体升降导座上设有竖直型导孔,所述的整体升降导杆穿设于竖直型导孔中且在竖直方向滑动相连,在整体升降导座上设有将竖直型导孔收拢并抱紧整体升降导杆的锁紧件。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置中,所述的丝锭提升旋转机构包括若干在同一圆周上分布的夹爪,所述的夹爪均与能驱动各夹爪在径向同步外扩或收拢的夹爪驱动机构相连,所述的夹爪驱动机构与第二安装座转动相连,所述的第二安装座与升降驱动机构相连,所述的第二安装座上设有能驱动夹爪驱动机构转动的旋转驱动机构;
所述的夹爪驱动机构包括气动夹爪座,在气动夹爪座上滑动设有夹爪驱动块,所述的夹爪固定在夹爪驱动块,所述的夹爪分别呈圆弧形且各夹爪的外侧面设有增摩结构;
所述的旋转驱动机构包括固定在第二安装座顶部的驱动电机,所述的驱动电机与气动夹爪座之间设有电气滑环;
所述的升降驱动机构包括竖直滑座,在竖直滑座上滑动连接有滑块,所述的第二安装座固定在滑块上,所述的滑块通过丝杆丝套结构与升降驱动电机相连。
在上述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置中,所述的侧向相机通过多维度可调的侧向相机安装组件与机架相连,所述的侧向相机安装组件上还连接有至少一个侧向补光光源,所述的侧向相机下方处还设有半环形补光光源,所述的半环形补光光源通过多维度可调的底部光源安装组件与机架相连,所述的侧向相机上方处还设有位于丝锭提升旋转机构旁的背光光源,所述的背光光源为面光源且通过多维度可调的背光源安装组件与机架相连;
所述的斜向相机通过多维度可调的斜向相机安装组件与机架相连,所述的斜向相机为线扫相机且所述的斜向相机和侧向相机位于丝锭传输通道的同侧。
与现有的技术相比,本发明的优点在于:
1、丝锭处于静态时,彩色摄像头和黑白摄像头能从竖直向下方向分别采集丝锭上的彩色的绊丝和夹丝信号以及黑白的绊丝和夹丝信号,且同时第二摄像头能够采集丝锭侧面的未剥丝信号;在丝锭处于动态旋转时,侧向相机能从水平方向采集丝锭上、下端面的夹丝信号,斜向相机能够采集旋转中的丝锭侧面的尾丝和反绊丝信号,本发明通过多相机多角度的组合能够快速高效且精准的对包括绊丝、夹丝、未剥丝和尾丝在内的丝锭表面形状缺陷进行同步检测,从而防止外表面具有瑕疵的丝锭掺入从而影响丝锭整体的质量。
2、丝锭提升旋转机构能够将丝锭进行夹取并使其能够沿圆周方向匀速转动,再配合侧向相机和斜向相机能够对丝锭侧面和上、下端面进行全面检测,从而避免出现局部漏检,有效的提高了检测效果,同时,侧向补光光源、半环形补光光源和背光光源能对丝锭的侧面及上、下端面进行补光,进一步提升视觉信号采集效果,从而提升检测效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明提供的整体结构示意图;
图2是第二视觉检测机构的结构示意图;
图3是全局视觉检测机构的结构示意图;
图4是图3中A处的放大示意图;
图5是侧向相机和斜向相机处的结构示意图;
图6是丝锭提升旋转机构的结构示意图;
图7是侧向相机和斜向相机处的俯视图。
具体实施方式
如图1-图7所示,一种丝锭表面形状缺陷视觉检测方法,丝锭表面缺陷视觉检测包括丝锭表面夹丝检测、丝锭表面绊丝检测、丝锭表面未剥丝检测和丝锭表面尾丝检测,丝锭表面夹丝检测、丝锭表面绊丝检测、丝锭表面未剥丝检测和丝锭表面尾丝检测包括以下步骤:
步骤一:将丝锭4放置到丝锭传输通道1上,通过丝锭传输通道1将丝锭4传输至全局视觉检测机构6a正下方,打开环形光源65和无影灯,环形光源65和无影灯发射出来的光线照射在丝锭4上端面,对丝锭4上端面进行补光,再通过彩色摄像头61 采集丝锭4上端面的绊丝和夹丝信号,并通过黑白摄像头62再次采集丝锭4上端面的夹丝信号和靠近纸管处的绊丝信号;
步骤二:在全局视觉检测机构6a采集视觉信号的间歇,打开第二补光光源32,第二补光光源32对丝锭4的侧面进行补光,并通过第二摄像头31采集丝锭4侧面的未剥丝信号;
步骤三:通过丝锭传输通道1将丝锭4传输至丝锭提升旋转机构2正下方,并通过丝锭提升旋转机构2将丝锭4提升至与侧向相机8和斜向相机9相适配的高度并驱动丝锭4周向匀速转动;
步骤四:打开侧向补光光源802、半环形补光光源904和背光光源906,侧向补光光源802从水平方向对丝锭4侧面补光,半环形补光光源904从下往上对丝锭4下端面及侧面补光,背光光源906从上往下对丝锭4补光,通过侧向相机8采集旋转中的丝锭4上、下端面的夹丝信号,通过斜向相机9采集旋转中的丝锭4侧面的尾丝和反绊丝信号。
本实施例中,丝锭处于静态时,彩色摄像头61和黑白摄像头 62能从竖直向下方向分别采集丝锭4上的彩色的绊丝和夹丝信号以及黑白的绊丝和夹丝信号,且同时第二摄像头31能够采集丝锭 4侧面的未剥丝信号;在丝锭处于动态旋转时,侧向相机8能从水平方向采集丝锭4上、下端面的夹丝信号,斜向相机9能够采集旋转中的丝锭4侧面的尾丝和反绊丝信号,本发明通过多相机多角度的组合能够快速高效且精准的对包括绊丝、夹丝、未剥丝和尾丝在内的丝锭表面形状缺陷进行同步检测,从而防止外表面具有瑕疵的丝锭掺入从而影响丝锭整体的质量。
优选地,步骤一中,彩色摄像头61和/或黑白摄像头62采集视觉信号前,通过独立升降调节结构662可单独调节彩色摄像头 61或黑白摄像头62的高度,通过平移调节结构663可调节彩色摄像头61和黑白摄像头62之间的距离,通过整体升降调节结构 664可同步调节彩色摄像头61和黑白摄像头62的高度。
结合图6所示,步骤三具体包括以下步骤:
步骤a:夹爪驱动块207驱动若干夹爪201在径向同步收拢,升降驱动电机213通过丝杆丝套结构驱动滑块212及与滑块212 相连的安装座203和沿竖直滑座211下降,通过安装座203带动夹爪驱动块207和夹爪201向下运动并使夹爪201插入至丝锭4 中心处的纸筒内;
步骤b:夹爪驱动块207驱动若干夹爪201在径向同步外扩将丝锭4夹紧,并再次启动升降驱动电机213将丝锭4提升至与线扫描机构5相适配;
步骤c:启动驱动电机209,驱动电机209能通过电气滑环 210驱动夹爪驱动块207以及通过夹爪驱动块207和夹爪201夹紧后的丝锭4同步转动。
丝锭提升旋转机构能够将丝锭进行夹取并使其能够沿圆周方向匀速转动,再配合侧向相机和斜向相机9能够对丝锭侧面和上、下端面进行全面检测,从而避免出现局部漏检,有效的提高了检测效果,同时,侧向补光光源802、半环形补光光源904和背光光源906能对丝锭的侧面及上、下端面进行补光,进一步提升视觉信号采集效果,从而提升检测效果。
优选地,结合图2所示,步骤二中,检测前,通过第二可调安装组件5可多维度的调节第二摄像头31和第二补光光源32的位置,方便针对不同形状及大小的丝锭时调节摄像头或光源的位置及角度,扩大了装置的应用范围;
优选地,步骤四中,检测前,通过侧向相机安装组件801可多维度的调节侧向相机8和侧向补光光源802的位置;通过底部光源安装组件905可多维度的调节半环形补光光源904的位置;通过背光源安装组件907可多维度的调节背光光源906的位置;通过斜向相机安装组件901可多维度的调节斜向相机9的位置,方便针对不同形状及大小的丝锭时调节摄像头或光源的位置及角度,扩大了装置的应用范围。
一种丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,包括设置在丝锭传输通道1处,包括设置在丝锭传输通道1一侧的至少一个第二视觉检测机构3和设置在丝锭传输通道1正上方的全局视觉检测机构 6a,所述的第二视觉检测机构3的视觉信号采集方向朝向丝锭4 侧面以采集丝锭4侧面视觉信号,所述的全局视觉检测机构6a 的视觉信号采集方向朝下以采集包括丝锭4上端面视觉信号在内的视觉信号;还包括设置在丝锭传输通道1正上方的丝锭提升旋转机构2,在丝锭传输通道1的一侧设有若干视觉信号采集方向朝向丝锭4侧面的侧向相机8以及至少一个视觉信号采集方向朝向丝锭4的斜向相机9。
本实施例中,结合图1-图7所示,本发明通过多相机多角度的组合能够快速高效且精准的对包括绊丝、夹丝、未剥丝和尾丝在内的丝锭表面形状缺陷进行同步检测,从而防止外表面具有瑕疵的丝锭掺入从而影响丝锭整体的质量
结合图2所示,所述的第二视觉检测机构3包括至少一个可拍摄丝锭4侧面的第二摄像头31和至少一个第二补光光源32,所述的第二摄像头31和第二补光光源32均通过第二可调安装组件5设置在机架6上,第二补光光源32起到对丝锭表面打光的作用,通过第二可调安装组件5可多维度的调节第二摄像头31和第二补光光源32的位置,方便针对不同形状及大小的丝锭时调节摄像头或光源的位置及角度,扩大了装置的应用范围;
具体地说,所述的第二可调安装组件5包括可拆卸连接在机架6上的第二安装座51,第二导向杆52通过第二固定夹53连接在第二安装座51上,所述第二导向杆52可相对第二固定夹53 发生沿第二导向杆52轴心线方向的滑动,再结合图5所示,滑动第二导向杆52可使第二摄像头31发生靠近或远离丝锭7的移动,所述第二固定夹53可沿第二安装座51表面发生相对第二安装座 51的滑动,第二固定夹53的滑动可使第二摄像头31在竖直方向上移动,所述第二导向杆52靠近丝锭4的一端固定连接有第二摄像头31。
其中,结合图1、图3和图4,所述的全局视觉检测机构6a 包括镜头竖直朝下设置的至少一个彩色摄像头61和/或至少一个黑白摄像头62,优选地,所述的全局视觉检测机构6包括镜头竖直朝下设置的一个彩色摄像头61和一个黑白摄像头62,同时设置彩色摄像头61和黑白摄像头62能更好的适应信息采集的需要。
结合图3和图4所示,所述的全局视觉检测机构6a还包括设置在丝锭传输通道1正上方的全局补光装置63,所述的全局补光装置63包括呈半球形且敞口朝下的光源罩64,所述的光源罩64 上端固定在机架6上且在光源罩64内壁设有无影灯,在光源罩 64的下端敞口处固定有水平设置的环形光源65,所述的彩色摄像头61和/或黑白摄像头62设置在光源罩64内且位于光源罩64 的中心区域,环形光源65和无影灯发射出来的光线照射在丝锭上端面,对丝锭上端面进行补光,提高信息采集的准确性。
结合图3和图4所示,所述的彩色摄像头61和/或黑白摄像头62通过全局安装组件66与机架6相连,所述的全局安装组件 66下端与彩色摄像头61和/或黑白摄像头62相连,所述的全局安装组件66上端穿过光源罩64并与机架6相连,可根据需要调节全局安装组件66实现对彩色摄像头61和/或黑白摄像头62位置或高度的调节,方便针对不同形状及大小的丝锭时调节摄像头或光源的位置及角度,扩大了装置的应用范围。
结合图3和图4所示,所述的全局安装组件66包括安装件661,所述的安装件661的数量与彩色摄像头61和黑白摄像头62 数量之和相同,在每一安装件661下端分别固定有彩色摄像头61 或黑白摄像头62,所述的安装件661上端分别通过独立升降调节结构662与平移调节结构663相连,平移调节结构663可调节彩色摄像头61和黑白摄像头62之间的距离,独立升降调节结构662 可单独对摸一个摄像头的高度进行调节,所述的平移调节结构 663分别与设置在机架6上的整体升降调节结构664相连,整体升降调节结构664用于同步调节所用摄像头的高度;
具体地说,所述的独立升降调节结构662包括竖直设置的独立升降导杆6621和连接于平移调节结构663上的独立升降导座 6622,所述的独立升降导座6622上设有竖直C型导孔,所述的独立升降导杆6621穿设于竖直C型导孔中且在竖直方向滑动相连,在独立升降导座6622上设有将竖直C型导孔收拢并抱紧独立升降导杆6621的锁紧件,拧动锁紧件可使C型导孔的开口端的开度增大或减小,以方便独立升降导座6622和独立升降导杆6621相对滑动,从而实现单个摄像头高度的调节,所述的独立升降导杆 6621下端设有固定于其上的安装座6623,所述的安装座6623与安装件661上端固连;平移调节结构663包括水平设置的横向导杆6631,所述的独立升降导座6622上设有水平C型导孔,所述的横向导杆6631分别穿设于各水平C型导孔中且在水平方向滑动相连,在独立升降导座6622上设有将水平C型导孔收拢并抱紧横向导杆6631的锁紧件,拧动锁紧件可使C型导孔的开口端的开度增大或减小,以方便横向导杆6631和独立升降导座6622相对滑动,从而实现摄像头之间距离的调节,所述的光源罩64上端设有延续方向与横向导杆6631轴向平行的条形孔6632,所述的安装件661穿设于条形孔6632中;所述的整体升降调节结构664包括固定在机架8上的两根整体升降导杆6641,所述的横向导杆6631 的两端分别固定有整体升降导座6642,所述的整体升降导座6642 上设有竖直C型导孔,所述的整体升降导杆6641穿设于竖直C 型导孔中且在竖直方向滑动相连,在整体升降导座6642上设有将竖直C型导孔收拢并抱紧整体升降导杆6641的锁紧件,拧动锁紧件可使C型导孔的开口端的开度增大或减小,以方便整体升降导杆6641和整体升降导座6642相对滑动,从而实现全部摄像头整体高度的同步调节。
所述的丝锭提升旋转机构2包括若干在同一圆周上分布的夹爪201,所述的夹爪201均与能驱动各夹爪201在径向同步外扩或收拢的夹爪驱动机构202相连,所述的夹爪驱动机构202与第二安装座203转动相连,所述的第二安装座203与升降驱动机构 204相连,所述的第二安装座203上设有能驱动夹爪驱动机构202 转动的旋转驱动机构205;所述的夹爪驱动机构202包括气动夹爪座206,在气动夹爪座206上滑动设有夹爪驱动块207,所述的夹爪201固定在夹爪驱动块207,所述的夹爪201分别呈圆弧形且各夹爪201的外侧面设有增摩结构208;所述的旋转驱动机构 205包括固定在第二安装座203顶部的驱动电机209,所述的驱动电机209与气动夹爪座206之间设有电气滑环210;所述的升降驱动机构204包括竖直滑座211,在竖直滑座211上滑动连接有滑块212,所述的第二安装座203固定在滑块212上,所述的滑块212通过丝杆丝套结构与升降驱动电机209相连。
本实施例中,结合图6所示,夹爪驱动块207能够驱动若干夹爪201在径向同步外扩或收拢,从而能够对丝锭进行夹取或松开,驱动电机209能通过电气滑环210驱动通过夹爪驱动块207 和夹爪201夹紧后的丝锭沿圆周转动,从而配合线扫描机构5能够对丝锭侧面进行全面检测,避免出现局部漏检,提高检测效果,且能减少对检测工具的需求,降低成本。
优选地,夹爪201呈圆弧形能够与丝锭相配适,增加与丝锭的接触面,增大摩擦力,从而提高夹紧效果,其次,各夹爪201 的外侧面上的增摩结构208能进一步增加夹爪与丝锭之间的摩擦力,进一步提高夹紧效果。
使用时,夹爪驱动块207驱动若干夹爪201在径向同步收拢,升降驱动电机213通过丝杆丝套结构驱动滑块212及与滑块212 相连的安装座203和沿竖直滑座211下降,安装座203能带动夹爪驱动块207和夹爪向下运动并使夹爪插入至丝锭中心处的圆孔内,随后夹爪驱动块207驱动若干夹爪201在径向同步外扩将丝锭夹紧,再次启动升降驱动电机213能将丝锭进行提升,丝锭提升至与线扫描机构5相适配的高度后,启动驱动电机209,驱动电机209能通过电气滑环210驱动通过夹爪驱动块207和夹爪201 夹紧后的丝锭沿圆周转动,从而配合线扫描机构5能够对丝锭侧面进行全面检测,避免出现局部漏检,提高检测效果,且能减少对检测工具的需求,降低成本.
结合图5和图7所示,所述的侧向相机8通过多维度可调的侧向相机安装组件801与机架6相连,所述的侧向相机安装组件 801上还连接有至少一个侧向补光光源802,所述的侧向相机8 下方处还设有半环形补光光源904,所述的半环形补光光源904 通过多维度可调的底部光源安装组件905与机架6相连,所述的侧向相机8上方处还设有位于丝锭提升旋转机构2旁的背光光源 906,所述的背光光源906为面光源且通过多维度可调的背光源安装组件907与机架6相连;
本实施例中,侧向相机8能从水平方向采集丝锭4上、下端面的夹丝信号,进一步对丝锭4上、下端面的夹丝进行,侧向相机8能通过侧向相机安装组件801在多个维度上对侧向相机8的位置进行快速调节,从而扩大装置的应用范围,侧向补光光源 802、半环形补光光源904和背光光源906能对侧向相机8采集信号区域进行补光,从而提高检测效果,底部光源安装组件905和背光源安装组件907能分别对半环形补光光源904和背光光源906的位置和角度进行调节,从而方便根据不同需求进行调整,扩大了装置的适用范围。
所述的斜向相机9通过多维度可调的斜向相机安装组件901 与机架6相连,所述的斜向相机9为线扫相机且所述的斜向相机 9和侧向相机8位于丝锭传输通道1的同侧。斜向相机9能够采集旋转中的丝锭4侧面的尾丝和反绊丝信号,通过斜向相机安装组件901可多维度调节斜向相机9的位置及角度,从而方便根据不同需求进行调整,扩大了装置的适用范围,侧向补光光源802 能对斜向相机9的信号采集区域进行补光。
本发明的工作原理是:将丝锭4放置到丝锭传输通道1上,通过丝锭传输通道1将丝锭4传输至全局视觉检测机构6a正下方,打开环形光源65和无影灯,环形光源65和无影灯发射出来的光线照射在丝锭4上端面,对丝锭4上端面进行补光,再通过彩色摄像头61采集丝锭4上端面的绊丝和夹丝信号,并通过黑白摄像头62再次采集丝锭4上端面的夹丝信号和靠近纸管处的绊丝信号,在全局视觉检测机构6a采集视觉信号的间歇,打开第二补光光源32,第二补光光源32对丝锭4的侧面进行补光,并通过第二摄像头31采集丝锭4侧面的未剥丝信号,夹爪驱动块207 驱动若干夹爪201在径向同步收拢,升降驱动电机213通过丝杆丝套结构驱动滑块212及与滑块212相连的安装座203和沿竖直滑座211下降,通过安装座203带动夹爪驱动块207和夹爪201 向下运动并使夹爪201插入至丝锭4中心处的纸筒内,夹爪驱动块207驱动若干夹爪201在径向同步外扩将丝锭4夹紧,并再次启动升降驱动电机213将丝锭4提升至与线扫描机构5相适配,启动驱动电机209,驱动电机209能通过电气滑环210驱动夹爪驱动块207以及通过夹爪驱动块207和夹爪201夹紧后的丝锭4 同步转动打开侧向补光光源802、半环形补光光源904和背光光源906,侧向补光光源802从水平方向对丝锭4侧面补光,半环形补光光源904从下往上对丝锭4下端面及侧面补光,背光光源 906从上往下对丝锭4补光,通过侧向相机8采集旋转中的丝锭4 上、下端面的夹丝信号,通过斜向相机9采集旋转中的丝锭4侧面的尾丝和反绊丝信号,丝锭处于静态时,彩色摄像头61和黑白摄像头62能从竖直向下方向分别采集丝锭4上的彩色的绊丝和夹丝信号以及黑白的绊丝和夹丝信号,且同时第二摄像头31能够采集丝锭4侧面的未剥丝信号;在丝锭处于动态旋转时,侧向相机 8能从水平方向采集丝锭4上、下端面的夹丝信号,斜向相机9 能够采集旋转中的丝锭4侧面的尾丝和反绊丝信号,本发明通过多相机多角度的组合能够快速高效且精准的对包括绊丝、夹丝、未剥丝和尾丝在内的丝锭表面形状缺陷进行同步检测,从而防止外表面具有瑕疵的丝锭掺入从而影响丝锭整体的质量。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种丝锭表面形状缺陷视觉检测方法,其特征在于,丝锭表面缺陷视觉检测包括丝锭表面夹丝检测、丝锭表面绊丝检测、丝锭表面未剥丝检测和丝锭表面尾丝检测,丝锭表面夹丝检测、丝锭表面绊丝检测、丝锭表面未剥丝检测和丝锭表面尾丝检测包括以下步骤:
步骤一:将丝锭(4)放置到丝锭传输通道(1)上,通过丝锭传输通道(1)将丝锭(4)传输至全局视觉检测机构(6a)正下方,打开环形光源(65)和无影灯,环形光源(65)和无影灯发射出来的光线照射在丝锭(4)上端面,对丝锭(4)上端面进行补光,再通过彩色摄像头(61)采集丝锭(4)上端面的绊丝和夹丝信号,并通过黑白摄像头(62)再次采集丝锭(4)上端面的夹丝信号和靠近纸管处的绊丝信号;
步骤二:在全局视觉检测机构(6a)采集视觉信号的间歇,打开第二补光光源(32),第二补光光源(32)对丝锭(4)的侧面进行补光,并通过第二摄像头(31)采集丝锭(4)侧面的未剥丝信号;
步骤三:通过丝锭传输通道(1)将丝锭(4)传输至丝锭提升旋转机构(2)正下方,并通过丝锭提升旋转机构(2)将丝锭(4)提升至与侧向相机(8)和斜向相机(9)相适配的高度并驱动丝锭(4)周向匀速转动;
步骤四:打开侧向补光光源(802)、半环形补光光源(904)和背光光源(906),侧向补光光源(802)从水平方向对丝锭(4)侧面补光,半环形补光光源(904)从下往上对丝锭(4)下端面及侧面补光,背光光源(906)从上往下对丝锭(4)补光,通过侧向相机(8)采集旋转中的丝锭(4)上、下端面的夹丝信号,通过斜向相机(9)采集旋转中的丝锭(4)侧面的尾丝和反绊丝信号。
2.根据权利要求1所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于,步骤一中,彩色摄像头(61)和/或黑白摄像头(62)采集视觉信号前,通过独立升降调节结构(662)可单独调节彩色摄像头(61)或黑白摄像头(62)的高度,通过平移调节结构(663)可调节彩色摄像头(61)和黑白摄像头(62)之间的距离,通过整体升降调节结构(664)可同步调节彩色摄像头(61)和黑白摄像头(62)的高度。
3.根据权利要求1或2所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于,步骤三具体包括以下步骤:
步骤a:夹爪驱动块(207)驱动若干夹爪(201)在径向同步收拢,升降驱动电机(213)通过丝杆丝套结构驱动滑块(212)及与滑块(212)相连的安装座(203)和沿竖直滑座(211)下降,通过安装座(203)带动夹爪驱动块(207)和夹爪(201)向下运动并使夹爪(201)插入至丝锭(4)中心处的纸筒内;
步骤b:夹爪驱动块(207)驱动若干夹爪(201)在径向同步外扩将丝锭(4)夹紧,并再次启动升降驱动电机(213)将丝锭(4)提升至与线扫描机构(5)相适配;
步骤c:启动驱动电机(209),驱动电机(209)能通过电气滑环(210)驱动夹爪驱动块(207)以及通过夹爪驱动块(207)和夹爪(201)夹紧后的丝锭(4)同步转动。
4.根据权利要求1或2所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于:
步骤二中,检测前,通过第二可调安装组件(5)可多维度的调节第二摄像头(31)和第二补光光源(32)的位置;
步骤四中,检测前,通过侧向相机安装组件(801)可多维度的调节侧向相机(8)和侧向补光光源(802)的位置;通过底部光源安装组件(905)可多维度的调节半环形补光光源(904)的位置;通过背光源安装组件(907)可多维度的调节背光光源(906)的位置;通过斜向相机安装组件(901)可多维度的调节斜向相机(9)的位置。
5.一种丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,包括设置在丝锭传输通道(1)处,其特征在于:包括设置在丝锭传输通道(1)一侧的至少一个第二视觉检测机构(3)和设置在丝锭传输通道(1)正上方的全局视觉检测机构(6a),所述的第二视觉检测机构(3)的视觉信号采集方向朝向丝锭(4)侧面以采集丝锭(4)侧面视觉信号,所述的全局视觉检测机构(6a)的视觉信号采集方向朝下以采集包括丝锭(4)上端面视觉信号在内的视觉信号;
还包括设置在丝锭传输通道(1)正上方的丝锭提升旋转机构(2),在丝锭传输通道(1)的一侧设有若干视觉信号采集方向朝向丝锭(4)侧面的侧向相机(8)以及至少一个视觉信号采集方向朝向丝锭(4)的斜向相机(9)。
6.根据权利要求5所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于,所述的第二视觉检测机构(3)包括至少一个可拍摄丝锭(4)侧面的第二摄像头(31)和至少一个第二补光光源(32),所述的第二摄像头(31)和第二补光光源(32)均通过第二可调安装组件(5)设置在机架(6)上;
所述的第二可调安装组件(5)包括可拆卸连接在机架(6)上的第二安装座(51),第二导向杆(52)通过第二固定夹(53)连接在第二安装座(51)上,所述第二导向杆(52)可相对第二固定夹(53)发生沿第二导向杆(52)轴心线方向的滑动,所述第二固定夹(53)可沿第二安装座(51)表面发生相对第二安装座(51)的滑动,所述第二导向杆(52)靠近丝锭(4)的一端固定连接有第二摄像头(31)。
7.根据权利要求5或6所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于,所述的全局视觉检测机构(6a)包括镜头竖直朝下设置的至少一个彩色摄像头(61)和/或至少一个黑白摄像头(62);
所述的全局视觉检测机构(6a)还包括设置在丝锭传输通道(1)正上方的全局补光装置(63),所述的全局补光装置(63)包括呈半球形且敞口朝下的光源罩(64),所述的光源罩(64)上端固定在机架(6)上且在光源罩(64)内壁设有无影灯,在光源罩(64)的下端敞口处固定有水平设置的环形光源(65),所述的彩色摄像头(61)和/或黑白摄像头(62)设置在光源罩(64)内且位于光源罩(64)的中心区域;
所述的彩色摄像头(61)和/或黑白摄像头(62)通过全局安装组件(66)与机架(6)相连,所述的全局安装组件(66)下端与彩色摄像头(61)和/或黑白摄像头(62)相连,所述的全局安装组件(66)上端穿过光源罩(64)并与机架(6)相连。
8.根据权利要求7所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于,所述的全局安装组件(66)包括安装件(661),所述的安装件(661)的数量与彩色摄像头(61)和黑白摄像头(62)数量之和相同,在每一安装件(661)下端分别固定有彩色摄像头(61)或黑白摄像头(62),所述的安装件(661)上端分别通过独立升降调节结构(662)与平移调节结构(663)相连,所述的平移调节结构(663)分别与设置在机架(6)上的整体升降调节结构(664)相连;
所述的独立升降调节结构(662)包括竖直设置的独立升降导杆(6621)和连接于平移调节结构(663)上的独立升降导座(6622),所述的独立升降导座(6622)上设有竖直C型导孔,所述的独立升降导杆(6621)穿设于竖直C型导孔中且在竖直方向滑动相连,在独立升降导座(6622)上设有将竖直C型导孔收拢并抱紧独立升降导杆(6621)的锁紧件,所述的独立升降导杆(6621)下端设有固定于其上的第一安装座(6623),所述的第一安装座(6623)与安装件(661)上端固连;
平移调节结构(663)包括水平设置的横向导杆(6631),所述的独立升降导座(6622)上设有水平C型导孔,所述的横向导杆(6631)分别穿设于各水平C型导孔中且在水平方向滑动相连,在独立升降导座(6622)上设有将水平C型导孔收拢并抱紧横向导杆(6631)的锁紧件,所述的光源罩(64)上端设有延续方向与横向导杆(6631)轴向平行的条形孔(6632),所述的安装件(661)穿设于条形孔(6632)中;
所述的整体升降调节结构(664)包括固定在机架(6)上的两根整体升降导杆(6641),所述的横向导杆(6631)的两端分别固定有整体升降导座(6642),所述的整体升降导座(6642)上设有竖直C型导孔,所述的整体升降导杆(6641)穿设于竖直C型导孔中且在竖直方向滑动相连,在整体升降导座(6642)上设有将竖直C型导孔收拢并抱紧整体升降导杆(6641)的锁紧件。
9.根据权利要求5或6所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于,所述的丝锭提升旋转机构(2)包括若干在同一圆周上分布的夹爪(201),所述的夹爪(201)均与能驱动各夹爪(201)在径向同步外扩或收拢的夹爪驱动机构(202)相连,所述的夹爪驱动机构(202)与第二安装座(203)转动相连,所述的第二安装座(203)与升降驱动机构(204)相连,所述的第二安装座(203)上设有能驱动夹爪驱动机构(202)转动的旋转驱动机构(205);
所述的夹爪驱动机构(202)包括气动夹爪座(206),在气动夹爪座(206)上滑动设有夹爪驱动块(207),所述的夹爪(201)固定在夹爪驱动块(207),所述的夹爪(201)分别呈圆弧形且各夹爪(201)的外侧面设有增摩结构(208);
所述的旋转驱动机构(205)包括固定在第二安装座(203)顶部的驱动电机(209),所述的驱动电机(209)与气动夹爪座(206)之间设有电气滑环(210);
所述的升降驱动机构(204)包括竖直滑座(211),在竖直滑座(211)上滑动连接有滑块(212),所述的第二安装座(203)固定在滑块(212)上,所述的滑块(212)通过丝杆丝套结构与升降驱动电机(209)相连。
10.根据权利要求5或6所述的丝锭表面形状缺陷视觉检测装置,其特征在于,所述的侧向相机(8)通过多维度可调的侧向相机安装组件(801)与机架(6)相连,所述的侧向相机安装组件(801)上还连接有至少一个侧向补光光源(802),所述的侧向相机(8)下方处还设有半环形补光光源(904),所述的半环形补光光源(904)通过多维度可调的底部光源安装组件(905)与机架(6)相连,所述的侧向相机(8)上方处还设有位于丝锭提升旋转机构(2)旁的背光光源(906),所述的背光光源(906)为面光源且通过多维度可调的背光源安装组件(907)与机架(6)相连;
所述的斜向相机(9)通过多维度可调的斜向相机安装组件(901)与机架(6)相连,所述的斜向相机(9)为线扫相机且所述的斜向相机(9)和侧向相机(8)位于丝锭传输通道(1)的同侧。
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