CN113720398A - 全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，采用线轮廓扫描组件对皮带输送机组件上的待检测瓷砖进行扫描，获取点云数据，通过将瓷砖与输送机组件的皮带进行高度数据分离处理，再对垂直于皮带运动方向上获取到的瓷砖两侧的皮带数据进行角度拟合分析，计算出皮带的倾角，将获取到振动数据逐行补偿至瓷砖的同一扫描所获得的行坐标数据上，对数据进行修正，完成振动补偿，将补偿过的瓷砖三维高度数据进行反演，获得待测瓷砖的表面轮廓全尺寸数据。该方法能够通过测量手段对瓷砖的尺寸、平整度、边直度、角变形测量、瓷砖表面的缺陷检测；另外，通过测得的传送带数据进行振动模拟，对数据进行高精度实时修正。

Description

全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法

技术领域

本发明属于瓷砖缺陷测量方法的技术领域，特别是涉及全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法。

背景技术

目前在陶瓷产品生产时，伴随着制造业高质量水平提升，当前陶瓷产品生产线已基本完成自动化改造，但现有尺寸测量设备存在以下几方面问题，制约着现有流水线的效率：

1. 现有瓷砖尺寸检测设备采用视觉检测手段，能够解决单一砖型的尺寸测量问题，但是在当前以定制化及大板战略的发展诉求下，流水线需要根据生产计划对生产的砖型进行一定的改造，当瓷砖的尺寸发生变化时现有的设备需要手动分别调整4个相机、光源的位置，且调整完成后需要重新对尺寸进行标定，整个过程比较复杂繁琐，以至于很多线上虽有尺寸检测设备，改成其他尺寸规格后，现场直接弃用检测设备，恢复手动测量的窘境。

2. 现有的尺寸检测设备受限于相机的位置布局，整体占空间较大，如需测量大板：1.8m*3.6m尺寸的大板需要至少3.6m以上的线体，极占空间，不易布置。

3. 现有的尺寸检测设备采用瓷砖4角分别布置4个相机，同时拍摄瓷砖的四个角，通过对四角的分析，来计算瓷砖的尺寸，这样的检测仅能实现尺寸测量，无法完全满足边直度、直角度的测量。

4. 现有的尺寸设备和平整度测量设备为分体设备，分别采取多点式扫描，受限于高度点的密度较少，能够测量整块瓷砖的变形情况，无法精准测量边角的变形情况。

5. 现有的尺寸设备和平整度测量设备为分体设备，分别采取多点式扫描，基本为定制型号产品，当瓷砖的宽度尺寸变化后将无法使用，对于产线换型生产来讲非常的不便利。

发明内容

技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明提供的全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，具体为：

采用线轮廓扫描组件对皮带输送机组件上的待检测瓷砖进行扫描，获取点云数据，通过将瓷砖与皮带输送机组件的皮带进行高度数据分离处理，再对垂直于皮带运动方向上获取到的瓷砖两侧的皮带数据进行角度拟合分析，计算出皮带的倾角，将获取到振动数据逐行补偿至瓷砖的同一扫描所获得的行坐标数据上，对数据进行修正，完成振动补偿，将补偿过的瓷砖三维高度数据进行反演，获得待测瓷砖的表面轮廓全尺寸数据。

作为改进，所述全尺寸数据包括尺寸，平整度，边直度，4角变形度，边、角、对角线的整体凹凸缺陷数据。

作为改进，全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法采用的测量装置，包括皮带输送机组件、光电开关触发组件、线轮廓扫描组件、点云处理单元、结果显示组件、标记/警示组件、计米轮脉冲触发组件；其中光电开关触发组件安装在皮带输送机组件的一侧，用于发出启动或结束信号传送至线轮廓扫描组件；线轮廓扫描组件固定安装在皮带输送机组件的上方，电性连接点云处理单元、结果显示组件、标记/警示组件和计米轮脉冲触发组件；计米轮脉冲触发组件，用于设定线轮廓扫描组件的扫描脉行数；点云处理单元，用于对传送的点云数据进行处理和计算和存储；结果显示组件，用于对点云处理单元处理的数据结果进行显示；标记/警示组件，用于对等级分级结果进行标记和发送降级提醒信号。

作为改进，包括以下步骤：

S1：瓷砖通过皮带输送机组件沿运行方向运输，当瓷砖运行到光电开关触发组件位置时，光电开关触发组件发出工作信号给线轮廓扫描组件，线轮廓扫描组件开始接收计米轮触发组件的脉冲触发信号，对待测件进行立体扫描，扫描时按照脉冲触发信号预设的扫描间隔和光电开关触发组件发出的结束信号有序地工作、停止工作。

S2：扫描结束获得点云数据，点云数据传输至点云处理单元，进行数据处理及修正、补偿、存储，获得补偿过的瓷砖三维高度数据反演，获得待测瓷砖的表面轮廓全尺寸数据。

S3：根据轮廓全尺寸数据，进行处理分析，将检测结果在显示组件的上位机软件上进行显示和分级结果显示，以及将判断的等级信息发送至标记/警示组件，发出瓷砖的缺陷测量数据标记信号和降级提醒信号。

作为改进，线轮廓扫描组件包括线阵激光系统，用于对生产线上的瓷砖进行全尺寸扫描，生成待测瓷砖的点云数据，并利用参考面（皮带）的三维点云数据进行振动模拟对待测瓷砖的三维点云数据进行修正，获得精准的待测瓷砖的表面轮廓点云数据。

作为改进，采用线轮廓扫描组件获得点云数据的具体步骤为。

S2.1：利用线阵激光系统的线阵激光发射器产生线阵激光，利用线阵激光系统的光电探测器采集数据，采集生产线传送带的振动曲线。

S2.2：瓷砖在生产线上陆续通过，利用线阵激光系统的线阵激光发射器产生线阵激光，利用线阵激光系统的光电探测器采集数据，用线性扫描的方式对生产线上的瓷砖进行全尺寸扫描，从而获得待测瓷砖的三维点云数据。

S2.3：利用生产线传送带的振动曲线对待测瓷砖的三维点云数据进行逐行修正，从而获得更为精准的待测瓷砖的三维点云数据。

作为改进，线阵激光系统内还包括至少一组线阵激光测量传感器，用于传送数据连接至点云处理单元，其中线阵激光系统线激光覆盖宽度为100-700mm，能够布置为沿宽度方向多组模块拼接的方式进行宽度扩展。

有益效果：本发明提出的装置与现有的常规相比，具有如下的效果。

（1）克服了目前现有的在测量指标上，存在现有陶瓷尺寸、平整度检测设备，无法实现精准的边弯曲度和翘曲度和边直度等尺寸缺陷检测，会受瓷砖的进入角度和皮带的倾角影响判断，难以为制造商提供精细的工艺参数，常规测量使用局部点位尺寸进行数据合成平均（分辨率100mm*100mm左右），不能代表选择范围内的真实平均值的技术问题。

本发明通过设置采样的间隔和测量平面分辨率精度，例如（0.1mm*0.1mm）且设置能够根据厂家自身要求进行软件调整，能在选择区域内进行大范围的数据比对平均，能大大提高测量的准确性和真实性 。

（2）克服了现有设备尺寸、平整度设备，均为半自动化设备，线体需要经常切换产品大小，现有设备需要专业技术人员对设备进行调机，而且调机难度较大，很多使用现场都是闲置状态，并未实际使用，还是采用人工方法进行测量，这样并没有达到自动化的要求，而且人工检测差异和设备检测不同，影响工艺参数的稳定性的技术问题。

本发明的装置能够在兼容范围内切换只需在上位机上面选择即可完成，不需人工调机。

（3）克服了现有设备尺寸、平整度设备，常规是分为2个工位进行检测，由于瓷砖比较大，这样的布置太占地方，且在后期发展的大板上面更是如此，常规测量设备的长度需要超过7m以上。

本发明使用线激光轮廓扫描仪的方法，仅需要线体的长度4m左右即可满足，大大缩短了线体的长度，便于厂家合理布置产线。

（4）本发明能够进行多维度的测量，是通过采用线激光轮廓扫描仪扫描的方式对瓷砖表面进行平面分辨率（0.1mm*0.1mm）分辨率的高度数据测量，这样除了平整度和尺寸检测外，还能够根据客户定制要求对瓷砖的表面凹凸缺陷进行高精度测量，如凹坑、裂纹、崩边角等多维度的缺陷测量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明测量方法的原理示意图。

图3为本发明实施例中测量结果图像示意图。

图中：皮带输送机组件1、计米轮脉冲触发组件2、光电开关触发组件3、瓷砖4、线轮廓扫描组件5、点云处理单元6、结果显示组件7、标记/警示组件8。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明采用一组或多组线激光轮廓扫描仪，针对瓷砖进行全尺寸扫描，能够通过一次扫描，完成瓷砖的立体尺寸重建，能够提取瓷砖上任意点的高度，且点间精度能够至0.1mm级，这样即能完成瓷砖整体的尺寸测量，也能够对瓷砖4条边、4个角、对角线等区域进行高度曲线生成，便于测量出边、角、对角线的整体凹凸状况，结合标准进行判别，另由于点间精度较高，还能够对瓷砖的表面立体缺陷进行检出，根据生成的立体三维模型，进行高度幅面的切片提取，从而实现表面立体缺陷的检测，能够为制造厂家提供更为细致的数据参考，用于提升产品工艺水平。

采用线轮廓扫描组件，能选择为使用线激光轮廓扫描仪，能够通过测量手段对瓷砖的尺寸、平整度、边直度、角变形测量、瓷砖表面的缺陷检测；另外，通过测得的传送带数据进行振动模拟，对数据进行实时修正。

具体实施例：

瓷砖4通过皮带输送机组件1进行运输，当瓷砖4运行到光电开关触发组件3后，通过光电开关触发信号3分别触发组件进行立体扫描，线轮廓扫描组件5的激光扫描系统开始接收计米轮脉冲触发组件2的脉冲触发信号，对待测的瓷砖4进行扫描，通过预设的扫描行数限制或光电开关触发组件3的结束信号对拍摄进行终止，点云处理单元6对获取到的点云数据进行预处理；根据采集到的数据进行三维建模，通过将瓷砖4与皮带输送机组件1的皮带进行高度数据分离处理，再对垂直于皮带运动方向上获取到的瓷砖两侧的皮带数据进行角度拟合分析，计算出皮带的倾角，将获取到振动数据逐行补偿至瓷砖的同一扫描所获得的行坐标数据上，对数据进行修正，完成振动补偿，将补偿过的瓷砖三维高度数据进行反演，获得待测的瓷砖表面轮廓全尺寸数据，从而实现，尺寸测量、平整度测量、边直度测量、4角变形测量及表面缺陷测量。

结果显示组件7的上位机通过检测结果，结合厂家的检测标准，对已测瓷砖进行分级（优等、合格、不良、废品等），判断完成后将结果显示在上位机检出界面，另外将分级的等级信息发送给标记/警示组件8，从而实现瓷砖尺寸、平整度、表面缺陷在线测量，具体见图3可以获得结果图像。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，其特征在于：采用线轮廓扫描组件对皮带输送机组件上的待检测瓷砖进行扫描，获取点云数据，通过将瓷砖与皮带输送机组件的皮带进行高度数据分离处理，再对垂直于皮带运动方向上获取到的瓷砖两侧的皮带数据进行角度拟合分析，计算出皮带的倾角，将获取到振动数据逐行补偿至瓷砖的同一扫描所获得的行坐标数据上，对数据进行修正，完成振动补偿，将补偿过的瓷砖三维高度数据进行反演，获得待测瓷砖表面轮廓的全尺寸数据。

2.根据权利要求1所述全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，其特征在于：所述全尺寸数据包括尺寸，平整度，边直度，4角变形度，边、角、对角线的整体凹凸数据。

3.根据权利要求1所述全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，其特征在于：全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法采用的测量装置，包括皮带输送机组件、光电开关触发组件、线轮廓扫描组件、点云处理单元、结果显示组件、标记/警示组件、计米轮脉冲触发组件；其中光电开关触发组件安装在皮带输送机组件的一侧，用于发出启动或结束信号传送至线轮廓扫描组件；线轮廓扫描组件固定安装在皮带输送机组件的上方，电性连接点云处理单元、结果显示组件、标记/警示组件和计米轮脉冲触发组件；计米轮脉冲触发组件，用于设定线轮廓扫描组件的扫描脉冲间隔；点云处理单元，用于对传送的点云数据进行处理、计算和存储；结果显示组件，用于对点云处理单元处理的数据结果进行显示；标记/警示组件，用于对等级分级结果进行标记和发送降级提醒信号。

4.根据权利要求1所述全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：瓷砖通过皮带输送机组件沿运行方向运输，当瓷砖运行到光电开关触发组件位置时，光电开关触发组件发出启动工作信号传送给线轮廓扫描组件，线轮廓扫描组件开始接收计米轮触发组件的脉冲触发信号，对待测件进行立体扫描，扫描时按照脉冲触发信号预设的扫描行数和光电开关触发组件发出的结束信号有序地工作、停止；

S2：扫描结束获得点云数据，点云数据上传至点云处理单元，进行数据处理及修正、补偿，获得补偿过的瓷砖三维高度数据反演，获得表面轮廓全尺寸数据；

S3：根据全尺寸数据，将数据在结果显示组件的上位机进行显示和分级结果显示，以及将判断的等级信息发送至标记/警示组件，发出瓷砖的缺陷测量数据标记信号和降级提醒信号。

5.根据权利要求1-4任一所述全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，其特征在于：线轮廓扫描组件包括线阵激光系统，用于对生产线上的瓷砖进行全尺寸扫描，生成待测瓷砖的点云数据，并利用参考面的三维点云数据进行振动模拟对待测瓷砖的三维点云数据进行修正，获得待测瓷砖的三维点云数据。

6.根据权利要求5所述全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，其特征在于：采用线轮廓扫描组件获得点云数据的具体步骤为：

S2.1：利用线阵激光系统的线阵激光发射器产生线阵激光，利用线阵激光系统的光电探测器采集数据，采集生产线传送带的表面轮廓数据，通过分析逐行的皮带数据，能够对机台和皮带的整体振动进行分析补偿；

S2.2：瓷砖在生产线上陆续通过，利用线阵激光系统的线阵激光发射器产生线阵激光，利用线阵激光系统的光电探测器采集数据，用线性扫描的方式对生产线上的瓷砖进行轮廓扫描，合成待测瓷砖的三维点云数据；

S2.3：利用生产线传送带的每行振动曲线对待测瓷砖的每行三维点云数据进行修正，修正后得到待测瓷砖的真实三维点云数据。

7.根据权利要求6所述全自动瓷砖多维度缺陷在线测量方法，其特征在于：线阵激光系统内还包括至少一组线阵激光测量传感器，用于传送数据连接至点云处理单元，其中线阵激光系统线激光覆盖宽度为100-700mm，布置为沿宽度方向多组模块拼接的方式进行宽度扩展。

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