CN114113130B - 一种镜片划痕缺陷检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于利用光线手段检测透明材料技术领域，具体涉及一种镜片划痕缺陷检测装置及方法，通过将将镜片置于面光源上；摄像机多角度拍摄镜片并输出RTSP视频流；算法服务器获取视频流，将视频流通过CPU解码，将解码后的视频流送到已加载算法模型的GPU开始推理计算，并输出检测结果；分拣模块根据检测结果将有缺陷和无缺陷的镜片分类取放，本发明实现了对有划痕的缺陷的镜片进行准确快速地识别，并且通过划痕缺陷检测装置，尤其是装置上的分拣模块无接触式地将有缺陷和无缺陷的镜片进行分类取放，保证了检测效率，保证镜片生产效率。
Description
技术领域
本发明属于利用光线手段检测透明材料技术领域，具体涉及一种镜片划痕缺陷检测装置及方法。
背景技术
随着近视人群的日益增长和老龄化的加剧，眼镜需求量也在与日俱增，镜片生产过程中镜片的缺陷如变形、划痕、破边、裂边、水波纹等瑕疵不容易发现，严重影响了镜片生产的效率。当前国内大多数镜片生产企业采用的人工抽样进行质量检测，这种方法质检过程效率低，质检的结果精度差，更有下列几个严重的缺陷：(1)容易出现漏检的情况，尤其是对于划痕类缺陷来说，往往都非常细小，对于经验丰富的质检员往往都需要花费1～2min的时间来完成一块镜片的检测，而且还不能保证完全避免漏检；(2)对于质检员而言，长时间的重复劳动，人眼极易疲劳，常导致废品漏检，给镜片使用者带来伤害，给镜片厂家的商誉带来不良影响；(3)无法保证统一的质量标准，人工检查时，合格与否是质检员根据感觉主观判断的，不同的人甚至同一人在不同的状态下的判断标准很难做到统一；(4)人工检测的数据记录存储非数字化，无法实现检测结果的数据实时共享；(5)镜片生产线如果要提高成产效率需要雇佣大量工人，加重了镜片生成企业的人力成本。
发明内容
本发明意在提供一种镜片划痕缺陷检测装置及方法，以快速高效地检测并识别具有缺陷的镜片。
为了达到上述目的，本发明的方案为：一种镜片划痕缺陷检测方法，包括以下步骤：
S1：将镜片置于面光源上；
S2：摄像机多角度拍摄镜片并输出RTSP视频流；
S3：算法服务器获取视频流，将视频流通过CPU解码，将解码后的视频流送到已加载算法模型的GPU开始推理计算，并输出检测结果；
S4：分拣模块根据检测结果将有缺陷和无缺陷的镜片分类取放。
本方案的工作原理及有益效果在于：镜片上划痕的缺陷通常比较微小，人工检测时不仅效率低，而且容易漏检。利用面光源的均匀的光线穿过镜片发生折射，从而让划痕缺陷更好地被显露出来，减少了漏检的几率。而多角度的摄像机拍摄，则可以从多个角度同时观测镜片，只要其中一个摄像机检测到缺陷，即可认定为存在缺陷，进一步避免漏检，提升了检测的准确度。利用经过训练的算法模型推理计算相机拍摄的视频流，能够大幅提升划痕缺陷的识别准确度和效率。还可以通过分拣模块，根据检测结果将有缺陷和无缺陷的镜片分离，减少了人工，提升了检测效率。
可选地，S3中的算法模型为YOLOv4。
可选地，面光源连接有驱动电机，驱动电机用于驱动面光源转动，摄像机的多角度拍摄为多个摄像机固定角度同时拍摄，摄像机同时拍摄至少两个镜片。
当镜片在运动过程中被多个摄像机固定角度同时拍摄时，运动能够让镜片在摄像机之间形成更多角度，在不增加摄像机数量的情况下，能够实现更多角度的拍照，更有利于找出镜片上微小的划痕缺陷。
同时，可以让镜片一边运动一边被检测识别，能够流水式地对镜片进行划痕缺陷检测，大大提升了检测的效率。
可选地，摄像机的数量为至少三个，至少一个摄像机位于镜片的正上方且两侧各有至少一个摄像机与位于正上方的摄像机成30°～60°夹角。
有些划痕只能在特定的倾斜角度观察才能发现，因此转动的面光源、倾斜的多个摄像机以及同时拍摄至少两个镜片的设置，能够在尽量少的摄像机情况下，与镜片之间形成超越了30°～60°这个角度范围的拍摄视角，避免了出现拍摄死角，避免了漏检，进一步提升了检测的准确度。
本发明的目的还在于提供一种应用了上述检测方法的一种镜片划痕缺陷检测装置：包括检测平台、算法服务器和分拣模块，检测平台上设有驱动电机，驱动电机的输出端连接水平的面光源，面光源上环形阵列有若干个检测区，摄像机均位于面光源上方。
可选地，分拣模块包括自动卸料机构，自动卸料机构包括安装座、控制器和安装板，安装座安装于安装板的中心，安装座上安装有伺服电机，伺服电机的输出轴上安装有电缸，电缸的输出轴垂直于伺服电机的输出轴，伺服电机和电缸均与控制器电连接。
安装板放置到面光源上的检测区所围成的环形的中心，当检测结果为有缺陷时，控制器控制伺服电机带动电缸旋转并指向具有缺陷的镜片，电缸的自由端伸出，将有缺陷的镜片顶下，从而完成有缺陷镜片的分拣。
可选地，控制器为带无线通讯模块的PLC，无线通讯模块的发送端设在算法服务器上，无线通讯模块的接收端设置在安装座上，伺服电机和电缸与PLC通过串口连接。
采用PLC控制伺服电机和电缸的工作，而检测结果通过无线通讯模块发送给PLC。
可选地，检测区为U形凹槽，且U形的开口朝向外侧。
既可以对放入检测区的镜片进行一定的限位，又方便电缸将镜片由内向外地将有缺陷的镜片顶离面光源。
可选地，检测区内设有透光板，透光板外侧的两侧分别铰接在U形凹槽的两个侧壁上，透光板上朝向内侧的侧面上固接有第一永磁体，所述电缸的自由端高于检测区且设置有可与第一永磁体吸引的吸附体。
镜片放置在检测区内时放置在透光板上。电缸自由端靠近检测区并经过检测区上方时，吸附体吸引第一永磁体，透光板内高外低地翘起，镜片自动地从透光板上滑落，从而完成镜片的分拣，避免了电缸直接与镜片接触而产生的损伤。
可选地，在检测区运动路径的下方设有第二永磁体，第二永磁体远离第一永磁体，第二永磁体与第一永磁体相斥。
当检测区运动到第二永磁体上方时，第二永磁体产生的斥力都能让透光板翘起，从而倾泻掉镜片，结构简单可靠。
附图说明
图1为本发明实施例一中一种镜片划痕缺陷检测装置检测状态的逻辑框图；
图2为本发明实施例一中一种镜片划痕缺陷检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例二中一种镜片划痕缺陷检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例二中一种镜片划痕缺陷检测装置的检测区处的纵向局部剖视图(含第二永磁体与第一永磁体在纵向的相对位置示意)；
图5为本发明实施例二中一种镜片划痕缺陷检测装置的检测区处的横向局部剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的标记包括：镜片1、安装板2、电缸3、LED平面光源板4、机械臂5、摄像机6、检测区7、透光板8、转动销9、第一永磁体10、第二永磁体11、镍铁合金块12。
实施例一
本实施例基本如图1、图2所示：一种镜片1划痕缺陷检测装置，包括检测平台、算法服务器(PC机)和分拣模块，检测平台为框架式结构，检测平台顶面的中部固定有驱动电机，摄像机6均位于面光源上方。本实施例驱动电机采用大扭矩低速直流伺服电机，驱动电机的输出端连接减速器，面光源采用圆形的、白色的LED平面光源板4，LED平面光源板4整个同轴地固接在减速器的输出端上，LED平面光源板4上设有十五个检测区7，检测区7在LED平面光源板4上呈环状分布。采用六轴工业机械臂5上加装夹爪的方式将待检测镜片1放置到检测区7。
摄像机6的采用的是三个广角CMOS摄像机6，摄像机6均通过USB接口连接到算法服务器，每个摄像机6的视野内都能同时容纳两个镜片1。其中一个摄像机6位于检测区7的正上方，其余两个摄像机6位于正上方摄像机6的两侧，并与LED平面光源板4呈45°夹角。机械臂5通过COM串口与算法服务器连接。
分拣模块主要包括自动卸料机构，自动卸料机构包括安装座、控制器和安装板2，控制器为带无线通讯模块的PLC，无线通讯模块的发送端设在算法服务器上，无线通讯模块的接收端设置在PLC上，本实施例中，无线通讯模块采用蓝牙模块，伺服电机和电缸3与PLC通过PLC上的串口连接。安装座安装于安装板2的中心，安装板2同轴地固定在LED平面光源板4上，安装座上也安装有伺服电机，伺服电机的输出轴上花键连接有连接板，连接板上设有行程为电缸3，电缸3通过螺栓安装在连接板上，电缸3的输出轴垂直于伺服电机的输出轴，伺服电机和电缸3均与控制器电连接。
检测方法为：在开始检测前，准备具有各种划痕缺陷的镜片1视频给YOLOv4算法模型进行机器学习。将学习完成的算法模型加载到PC机中。
检测时，打开LED平面光源板4，驱动电机启动，带动LED平面光源板4以10r/min的转速匀速转动，机械臂5将待检测的镜片1逐一地、凹面朝下地放入到LED平面光源板4的检测区7中，算法服务器通过计算转速得出每个镜片1运动到摄像模组下方的时间，当至少两个镜片1进入到摄像机6的视野内时，PC机控制三个摄像机6同时拍摄镜片1并输出RTSP视频流，PC机将视频流通过CPU解码，然后将解码后的视频流送到已加载算法模型的GPU开始推理计算，并输出检测结果。由于LED平面光源板4是匀速转动，PLC通过蓝牙模块与PC机同步时间，PLC可准确计算出各个检测区7的实时位置并记录电缸3朝向的位置。
检测结果通过蓝牙模块传输到分拣模块的PLC，PLC获取到有缺陷的镜片1所处的位置，PLC立即控制安装板2上的伺服电机将电缸3转动至其自由端朝向有缺陷的镜片1，给电缸3输出伸缩指令，电缸3将有缺陷的镜片1顶出。对于无缺陷的镜片1，PLC获取到无缺陷的镜片1所处的位置，延迟一个固定的时间后，PLC再控制电缸3将无缺陷的镜片1顶出。最终让有缺陷和无缺陷的镜片1都能从相对于摄像机6固定的两个位置分别从检测区7上脱离，便于对有缺陷和无缺陷的镜片1的回收。
实施例二
本实施例基本如附图3、图4、图5所示，与实施例一的区别之处在于：先进行归零设置：在启动伺服电机前，手动转动LED平面光源板4和电缸3，让其中一个检测区7位于摄像机6正下方，并让电缸3自由端朝向该检测区7，并从该检测区7开始依次对所有检测区7进行编号。此后，PLC通过同步PC机的时间获取各个可获取所有检测区7的实时位置，控制安装板2上的伺服电机以相同的角速度反向于检测平台上的伺服电机旋转，从而保持电缸3始终固定地朝向一个方向。
检测区7为U形凹槽，且U形的开口朝向外侧。检测区7内设有透光率95％以上的、无色透明的透光板8，本实施例中选择耐磨玻璃作为透光板8，透光板8外侧的两侧分别固接有转动销9，转动销9分别转动地插在U形凹槽的两个侧壁上，透光板8上朝向内侧的侧面上固接有第一永磁体10，电缸3的自由端高于检测区7且设置有可与第一永磁体10吸引的镍铁合金块12。在检测区7运动路径的下方设有第二永磁体11，第二永磁体11设置在电缸3所指向位置的、检测区7转动路径上的下一检测区7位置，第二永磁体11与第一永磁体10相斥。第一永磁体10和第二永磁体11均为磁铁。
PLC获取到的检测结果为有缺陷时，待该有缺陷的镜片1所在的检测区7运动到电缸3所指向的位置时，PLC给电缸3输出伸缩指令，电缸3自由端经过该检测区7上方时，镍铁合金块12与第一永磁体10相互吸引，从而带动透光板8由内朝外地翘起，透光板8上的、有缺陷的镜片1则被倾泻到检测区7外的固定位置，便于统一回收有缺陷的镜片1。而PLC获取到的检测结果为无缺陷时，检测区7经过电缸3所指向的位置时，电缸3不会触发伸缩动作，进而运动到下一个检测区7位置时，第二永磁体11对第一永磁体10产生的斥力将透光板8顶起，让无缺陷的镜片1在第二永磁体11处被倾泻到检测区7外的固定位置，便于了统一回收无缺陷的镜片1。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思和结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (5)
1.一种镜片划痕缺陷检测方法，其特征在于：所述镜片划痕缺陷检测方法采用镜片划痕缺陷检测装置进行，所述镜片划痕缺陷检测装置包括检测平台、算法服务器和分拣模块，检测平台上设有驱动电机，驱动电机的输出端连接水平的面光源，面光源上环形阵列有若干个检测区，摄像机均位于面光源上方；分拣模块包括自动卸料机构，自动卸料机构包括安装座、控制器和安装板，安装座安装于安装板的中心，安装座上安装有伺服电机，伺服电机的输出轴上安装有电缸，电缸的输出轴垂直于伺服电机的输出轴，伺服电机和电缸均与控制器电连接；检测区为U形凹槽，且U形的开口朝向外侧，检测区内设有透光板，透光板外侧的两侧分别铰接在U形凹槽的两个侧壁上，透光板上朝向内侧的侧面上固接有第一永磁体，所述电缸的自由端高于检测区且设置有可与第一永磁体吸引的吸附体，在检测区运动路径的下方设有第二永磁体，第二永磁体远离第一永磁体，第二永磁体与第一永磁体相斥；
所述镜片划痕缺陷检测方法包括以下步骤：
S1：将镜片置于面光源上；
S2：摄像机多角度拍摄镜片并输出RTSP视频流；
S3：算法服务器获取视频流，将视频流通过CPU解码，将解码后的视频流送到已加载算法模型的GPU开始推理计算，并输出检测结果；
S4：分拣模块根据检测结果将有缺陷和无缺陷的镜片分类取放。
2.根据权利要求1所述的一种镜片划痕缺陷检测方法，其特征在于：S3中的算法模型为YOLOv4。
3.根据权利要求2所述的一种镜片划痕缺陷检测方法，其特征在于：面光源连接有驱动电机，驱动电机用于驱动面光源转动，摄像机的多角度拍摄为多个摄像机固定角度同时拍摄，摄像机同时拍摄至少两个镜片。
4.根据权利要求3所述的一种镜片划痕缺陷检测方法，其特征在于：摄像机的数量为至少三个，至少一个摄像机位于镜片的正上方且两侧各有至少一个摄像机与位于正上方的摄像机成30°～60°夹角。
5.根据权利要求1所述的一种镜片划痕缺陷检测方法，其特征在于：控制器为带无线通讯模块的PLC，无线通讯模块的发送端设在算法服务器上，无线通讯模块的接收端设置在安装座上，伺服电机和电缸与PLC通过串口连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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