CN114130694A - 视觉检测装置及自动化视检系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种视觉检测装置及自动化视检系统，本申请的视觉检测装置包括：机架、图像采集器和成像组件，图像采集器设于所述机架上；工件输送装置设于所述图像采集器的一侧，用于输送待测工件；成像组件设于所述机架上，且位于所述图像采集器的一侧，所述成像组件包括多个具有反射和/或透射功能的镜片，用于将待测工件至少一个角度的影像传送至所述图像采集器。故本申请能够通过成像组件中的多个镜片，令图像采集器可以同时采集所述待测工件至少两个角度的影像，则提高了单个图像采集器的影像采集范围，可以减小图像采集器的数量，节省了硬件成本，且提升了工作效率，缩短了耗时。

Description

视觉检测装置及自动化视检系统

技术领域

本申请涉及检测设备的技术领域，具体而言，涉及一种视觉检测装置及自动化视检系统。

背景技术

现代工业场景下，对于工件的质检要求愈发严苛，而工件可能产生的缺陷种类繁多，瑕疵可能出现的位置千差万别，瑕疵尺寸愈发细微。但是现有的检测一般采用人工检验或机器检验。

现有的人工检验，通常质检员要将工件拿在手中，通过不断变换观察角度、光源角度，对产品进行全检，耗时长、人工成本高、效率低，且检测结果受人为影响不够稳定准确、反复运输拿取工件易损坏。

现有的机器检验一般是专用设备，即需要结合每个工业场景中工件形貌、场地工况、生产环境等条件进行独立设计，设计成本高，难以大规模复用。

发明内容

本申请的目的是提供一种视觉检测装置及自动化视检系统，其能够提高视觉检测的效率，降低视觉检测的成本。

第一方面，本申请提供一种视觉检测装置，包括：机架、图像采集器和成像组件，图像采集器设于所述机架上；成像组件设于所述机架上，且位于所述图像采集器的一侧，所述成像组件包括多个具有反射和/或透射功能的镜片，用于将待测工件至少一个角度的影像传送至所述图像采集器。

于一实施例中，所述多个镜片包括：第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，所述第一反射镜和所述第二反射镜分别位于所述图像采集器的两侧；所述第三反射镜和所述第四反射镜位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间；其中，所述待测工件第一角度的影像经所述第一反射镜反射后射入所述第三反射镜，再经由所述第三反射镜反射后由所述图像采集器采集；所述待测工件第二角度的影像经所述第二反射镜反射后射入所述第四反射镜，再经由所述第四反射镜反射后由所述图像采集器采集。

于一实施例中，所述机架包括：第一支架、第二支架和支脚架，第一支架包括间隔设置的第一支撑杆和第二支撑杆以及设于所述第一支撑杆和所述第二支撑杆之间的第三支撑杆；第二支架连接于所述第一支架，且包括与所述第三支撑杆间隔设置的第四支撑杆；支脚架连接于所述第一支架，且背离所述第二支架设置；其中，所述第一反射镜设于所述第一支撑杆，所述第二反射镜设于所述第二支撑杆，所述第三反射镜和所述第四反射镜均设于所述第三支撑杆，所述图像采集器设于所述第四支撑杆。

于一实施例中，所述第一支撑杆、所述第二支撑杆、所述第三支撑杆和所述第四支撑杆的轴线相互平行。

于一实施例中，多个所述镜片均为长条形结构，且所述镜片的长度方向与所述第一支撑杆的轴线方向相同。

于一实施例中，所述第三反射镜面向所述图像采集器的边缘和所述第四反射镜的面向所述图像采集器的边缘留有间隔。

于一实施例中，所述多个镜片至少包括：两个反射镜，所述两个反射镜均位于所述图像采集器的下方；所述两个反射镜分别为第一反射镜和第二反射镜，所述第一反射镜位于所述图像采集器的左侧或右侧；其中，所述待测工件第一角度的影像经所述第一反射镜反射后射入所述第二反射镜，再经由所述第二反射镜反射后由所述图像采集器采集；所述待测工件第二角度的影像直接传送至所述图像采集器处。

于一实施例中，所述第一反射镜和所述第二反射镜沿所述图像采集器的镜头轴线成对称设置；所述第三反射镜和所述第四反射镜沿所述图像采集器的镜头轴线成对称设置。

于一实施例中，所述第一反射镜和所述第二反射镜的镜面夹角为45度；所述第三反射镜和所述第四反射镜的镜面夹角为90度。

第二方面，本申请提供一种自动化视检系统，包括：视觉检测装置和工件输送装置，视觉检测装置为上述实施例所述的视觉检测装置；工件输送装置，设于所述图像采集器和所述成像组件的同一侧，用于输送所述待测工件。

于一实施例中，所述工件输送装置包括：履带机构，履带机构包括履带链环以及用于驱动所述履带链环旋转的驱动组件；履带链环上设有多个能绕自身轴线旋转的滚筒；履带链环上还设有多个承载件，每一个所述承载件夹设于任两个所述滚筒之间，所述承载件具有相对于所述滚筒倾斜设置的第一表面。其中，一个所述承载件的第一表面与一个所述滚筒形成用于承载所述待测工件的工位，当所述滚筒绕自身轴线旋转时，所述待测工件能随所述滚筒绕待测工件自身的轴线旋转。

于一实施例中，所述待测工件为球形。

于一实施例中，自动化视检系统还包括：分拣装置，分拣装置设于所述工件输送装置的一侧，用于分拣所述待测工件。

于一实施例中，所述分拣装置包括正品分拣仓、次品分拣仓、第一气缸撞锤和第二气缸撞锤，第一气缸撞锤用于撞击待测工件至所述正品分拣仓；第二气缸撞锤用于撞击待测工件至所述次品分拣仓。

于一实施例中，自动化视检系统还包括：控制装置，控制装置与所述图像采集器、所述工件输送装置、所述成像组件和所述分拣装置连接。

本申请与现有技术相比的有益效果是：

本申请的视觉检测装置能够通过成像组件中的多个镜片，令图像采集器可以同时采集所述待测工件多个角度的影像，则提高了单个图像采集器的影像采集范围，可以减小图像采集器的数量，节省了硬件成本，且提升了工作效率，缩短了耗时，降低了人工成本，提高了精度，避免了反复拿取工件所造成的损坏问题。

再者，本申请的视觉检测装置可以应用于任一自动化流水线设备中，由于图像采集器和成像组件均设于机架上，只需通过移动机架直接架设即可，适用范围广，节省了设计、调试及现场布置的人工成本，且所占空间少。

另外，本申请的自动化视检系统中工件输送装置包括能绕自身轴线旋转的滚筒，则在检测球形、圆柱形等可滚动的待测工件时，可以通过滚筒令待测工件进行自转，以实现待测工件的全表面检测，进一步扩大图像采集器的影像采集范围。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的视觉检测装置的结构示意图。

图2为本申请一实施例示出的视觉检测装置的成像路径示意图。

图3为本申请一实施例示出的视觉检测装置的结构示意图。

图4为本申请一实施例示出的视觉检测装置的成像路径示意图。

图5为本申请一实施例示出的自动化视检系统的结构示意图。

图6为本申请一实施例示出的自动化视检系统的结构示意图。

图标：1-视觉检测装置；100-机架；110-第一支架；111-第一支撑杆；112-第二支撑杆；113-第三支撑杆；114-第五支撑杆；115-第六支撑杆；120-第二支架；121-第四支撑杆；122-三角架；130-支脚架；200-图像采集器；300-工件输送装置；310-滚筒；320-承载件；321-第一表面；400-成像组件；411-第一反射镜；412-第二反射镜；413-第三反射镜；414-第四反射镜；500-分拣装置；510-正品分拣仓；520-次品分拣仓；530-第一气缸撞锤；540-第二气缸撞锤；600-控制装置；601-人机交互界面；602-通信单元；603-供电单元；604-处理器；605-控制单元；606-位移检测单元；8-待测工件；9-自动化视检系统。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，其为本申请一实施例示出的视觉检测装置1的结构示意图。觉检测装置包括：机架100、图像采集器200和成像组件400，图像采集器200可以是相机，通过螺栓连接、粘结、卡接等方式固定于机架100上；成像组件400通过螺栓连接、粘结、卡接等方式固定于机架100上，且位于图像采集器200的一侧，成像组件400包括多个具有反射和/或透射功能的镜片，用于将待测工件8至少一个角度的影像传送至图像采集器200。

其中，机架100包括由上至下依次连接的第二支架120、第一支架110和支脚架130，图像采集器200设于第二支架120上，成像组件400设于第一支架110上，图像采集器200设于成像组件400的上方，支脚架130可以包括四个支脚。机架100的材质可以是金属或者塑料。第二支架120、第一支架110和支脚架130可以是以焊接等方式固定连接，也可以是以卡扣连接等方式能拆卸地连接在一起。

本实施例的视觉检测装置1能够通过成像组件400中的多个镜片，令图像采集器200可以同时采集待测工件8多个角度的影像，则提高了单个图像采集器200的影像采集范围，可以减小图像采集器200的数量，节省了硬件成本，且提升了工作效率，缩短了耗时，降低了人工成本，提高了精度，避免了反复拿取工件所造成的损坏问题。

再者，本实施例的视觉检测装置1可以应用于任一自动化流水线设备中，由于图像采集器200和成像组件400均设于机架100上，只需通过移动机架100直接架设即可，适用范围广，节省了设计、调试及现场布置的人工成本，且所占空间少。

请参照图2，其为本申请一实施例示出的视觉检测装置1的成像路径示意图。待测工件8可以是球形、圆柱形、长方体、五棱柱、异形等形状。本实施例中待测工件8是球形。

成像组件400的多个镜片包括：四个反射镜，四个反射镜均位于图像采集器200的下方；四个反射镜分别为第一反射镜411、第二反射镜412、第三反射镜413和第四反射镜414，第一反射镜411和第二反射镜412分别位于图像采集器200的左右两侧；第三反射镜413和第四反射镜414位于第一反射镜411和第二反射镜412之间，且图像采集器200镜头的正下方，待测工件8的正上方。

其中，第一反射镜411和第二反射镜412沿图像采集器200的镜头轴线成左右对称设置；第三反射镜413和第四反射镜414沿图像采集器200的镜头轴线成左右对称设置。

本实施例中，第一反射镜411和第二反射镜412的镜面夹角为45度；第三反射镜413和第四反射镜414的镜面夹角为90度。即第一反射镜411和第二反射镜412的镜面均与待测工件8所放置的平面(如：地面)成67.5度，第三反射镜413和第四反射镜414的镜面均与待测工件8所放置的平面(如：地面)成45度。

于一操作过程中，在环境光下，待测工件8第一角度的影像经第一反射镜411反射后射入第三反射镜413，再经由第三反射镜413反射后由图像采集器200采集，此时图像采集器200可以采集到待测工件8区域的外表面影像。待测工件8第二角度的影像经第二反射镜412反射后射入第四反射镜414，再经由第四反射镜414反射后由图像采集器200采集，此时图像采集器200可以采集到待测工件8区域的外表面影像。

故本实施例只用一个图像采集器200就可以同时采集待测工件8区域和b区域的外表面影像，其采集效果相当于有两个分别位于待测工件8左右两侧的相机分别以45°的姿态拍摄待测工件8。故本实施例提高了单个图像采集器200的影像采集范围，可以减小图像采集器200的数量，节省了硬件成本。且本实施例只需采用环境光，无需另外设置光源，进一步节省了硬件成本。

另外，由于第一反射镜411和第二反射镜412视野的重叠，a区域的外表面影像和b区域的外表面影像具有一重叠区域，则可以避免图像采集器200的漏拍。

需要说明的是，本实施例中，第三反射镜413面向图像采集器200的边缘和第四反射镜414的面向图像采集器200的边缘留有间隔。如此设置可以令图像采集器200所采集到的a区域的外表面影像和b区域的外表面影像之间留有间隔，利于后续图像处理时的区分。

于一其他的实施例中，成像组件400的多个镜片还包括：多个具有透射功能的透镜，透镜可以设于反射镜和图像采集器200之间，用于放大或缩小待测工件8的影像。

于一其他的实施例中，成像组件400的多个镜片包括：八个反射镜，八个反射镜均位于图像采集器200的下方；其中四个反射镜分别位于图像采集器200的前后左右四侧，另外四个反射镜均位于图像采集器200镜头的正下方，待测工件8的正上方，图像采集器200可以采集到待测工件8前后左右四个角度的外表面影像，单个图像采集器200的采集效果相当于有4个分别位于待测工件8前后左右4侧的相机分别以45°的姿态拍摄待测工件8，进一步节省了硬件成本。

请参照图3，其为本申请一实施例示出的视觉检测装置1的结构示意图。第一支架110包括4个连接成方框的支撑杆，4个支撑杆分别为第一支撑杆111、第二支撑杆112、第五支撑杆114和第六支撑杆115。其中，第一支撑杆111和第二支撑杆112成左右间隔设置，第五支撑杆114和第六支撑杆115成前后间隔设置。在设于第一支撑杆111和第二支撑杆112之间的正中间还设有第三支撑杆113。其中，第一反射镜411设于第一支撑杆111，第二反射镜412设于第二支撑杆112，第三反射镜413和第四反射镜414均设于第三支撑杆113。

第二支架120包括两个前后间隔设置的三角架122，两个三角架122的顶端连接有第四支撑杆121，第四支撑杆121与第三支撑杆113间隔设置的第四支撑杆121。其中，图像采集器200设于第四支撑杆121。

其中，第一支撑杆111、第二支撑杆112、第三支撑杆113和第四支撑杆121的轴线相互平行。

本实施例将第一支架110和第二支架120都设置成框架结构，不仅减轻了机架100的重量，利于机架100的搬运和组装，而且可以尽量降低机架100对图像采集器200以及成像组件400视野的遮挡。

于一实施例中，多个镜片均为长条形结构，且镜片的长度方向与第一支撑杆111的轴线方向相同。长条形结构的镜片可以扩大成像组件400的视野，不仅避免图像采集器200的漏拍，而且适用范围广，可以适用于多个不同尺寸的待测工件8。另外在一使用环境下，长条形结构的镜片可以令图像采集器200一次拍摄多个工件。

请参照图4，其为本申请一实施例示出的视觉检测装置1的成像路径示意图。成像组件400的多个镜片可以只包括2个反射镜，2个反射镜分别为第一反射镜411和第二反射镜412，此时第一反射镜411位于图像采集的一侧(左侧或右侧)，第二反射镜412位于图像采集器200镜头的正下方，待测工件8的正上方。

于一操作过程中，在环境光下，待测工件8第一角度的影像经第一反射镜411反射后射入第二反射镜412，再经由第二反射镜412反射后由图像采集器200采集，此时图像采集器200可以采集到待测工件8区域的外表面影像，待测工件8第二角度的影像直接传送至图像采集器200处，此时图像采集器200可以采集到待测工件8区域的外表面影像。

请参照图5，其为本申请一实施例示出的自动化视检系统9的结构示意图。一种自动化视检系统9包括：视觉检测装置1和工件输送装置300，工件输送装置300设于图像采集器200和成像组件400的同一侧，工件输送装置300可以是滚筒310流水线、皮带流水线、履带传动机构或滑轨移动装置，用于输送待测工件8。

本实施例中，工件输送装置300可以是滚动型履带，它包括：履带机构(图5中未示出)，履带机构包括履带链环以及驱动组件，驱动组件可以包括主动轮、从动轮和电机等部件，其用于驱动履带链环旋转。履带链环上设有多个能绕自身轴线旋转的滚筒310；履带链环上还设有多个承载件320，每一个承载件320夹设于任两个滚筒310之间，承载件320具有相对于滚筒310倾斜设置的第一表面321。其中，一个承载件320的第一表面321与一个滚筒310形成用于承载待测工件8的工位。

于一操作过程中，驱动组件驱动履带链环旋转，滚筒310和承载件320随着履带链环移动，同时滚筒310会绕滚筒310的轴线旋转，则待测工件8会随滚筒310绕待测工件8自身的轴线旋转。

由于本实施例的自动化视检系统9中工件输送装置300包括能绕自身轴线旋转的滚筒310，则在检测球形、圆柱形等可滚动的待测工件8时，可以通过滚筒310令待测工件8进行自转，以实现待测工件8的全表面检测，进一步扩大图像采集器200的影像采集范围。

自动化视检系统9还包括：分拣装置500，分拣装置500设于工件输送装置300的一侧，用于分拣待测工件8。

本实施例中，分拣装置500包括正品分拣仓510、次品分拣仓520、第一气缸撞锤530和第二气缸撞锤540。

于一操作过程中，根据图像采集器200所采集的视频、图片等影像信息，判断该待测工件8是否是正品，若是，则当工件输送装置300将待测工件8输送至第一气缸撞锤530处时，第一气缸撞锤530撞击待测工件8，令待测工件8至正品分拣仓510；若是，则当工件输送装置300将待测工件8输送至第二气缸撞锤540处时，第二气缸撞锤540撞击待测工件8，令待测工件8至次品分拣仓520。

请参照图6，其为本申请一实施例示出的自动化视检系统9的结构示意图。自动化视检系统9还包括：控制装置600，控制装置600与视觉检测装置1的图像采集器200、工件输送装置300、和分拣装置500连接。

控制装置600包括相互连接的人机交互界面601、通信单元602、供电单元603、处理器604、控制单元605和位移检测单元606。人机交互界面601可以为显示屏、键盘、触摸屏、按键、旋钮、音响和led灯等计算机输入、输出设备，用于输入指令和读取信息，从而实现人机交互、信息的互通。通信单元602可以是收发器，控制单元605可以是微控制器(Microcontroller Unit，简称：MCU)。可以是光学位移传感器或红外线检测仪，其中，各个工件上设有对应编码。

于一操作过程中，控制装置600通过人机交互界面601来接收指令和数据并将该指令、数据传递给处理器604，且可以通过人机交互界面601传递消息来提示操作人员。控制装置600通过接收图像采集器200所采集的视频或照片等影像信息，并通过通信单元602将影像信息传递给处理器604。控制装置600通过位移检测单元606检测工件输送装置300上待测工件8的位置，并通过通信单元602将位移信息传递给处理器604。控制装置600通过处理器604处理人机交互界面601和通信单元602反馈的信息，并通过控制单元605控制工件输送装置300和分拣装置500。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种视觉检测装置，其特征在于，包括：

机架；

图像采集器，设于所述机架上；以及

成像组件，设于所述机架上，且位于所述图像采集器的一侧，所述成像组件包括多个具有反射和/或透射功能的镜片，用于将待测工件至少一个角度的影像传送至所述图像采集器。

2.根据权利要求1所述的视觉检测装置，其特征在于，所述多个镜片至少包括：四个反射镜，所述四个反射镜均位于所述图像采集器的下方；

所述四个反射镜分别为第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，

所述第一反射镜和所述第二反射镜分别位于所述图像采集器的左右两侧；

所述第三反射镜和所述第四反射镜位于所述第一反射镜和所述第二反射镜之间；

其中，所述待测工件第一角度的影像经所述第一反射镜反射后射入所述第三反射镜，再经由所述第三反射镜反射后由所述图像采集器采集；

所述待测工件第二角度的影像经所述第二反射镜反射后射入所述第四反射镜，再经由所述第四反射镜反射后由所述图像采集器采集。

3.根据权利要求2所述的视觉检测装置，其特征在于，所述机架包括：

第一支架，包括间隔设置的第一支撑杆和第二支撑杆以及设于所述第一支撑杆和所述第二支撑杆之间的第三支撑杆；

第二支架，连接于所述第一支架，且包括与所述第三支撑杆间隔设置的第四支撑杆；以及

支脚架，连接于所述第一支架，且背离所述第二支架设置；

其中，所述第一反射镜设于所述第一支撑杆，所述第二反射镜设于所述第二支撑杆，所述第三反射镜和所述第四反射镜均设于所述第三支撑杆，所述图像采集器设于所述第四支撑杆。

4.根据权利要求3所述的视觉检测装置，其特征在于，所述第一支撑杆、所述第二支撑杆、所述第三支撑杆和所述第四支撑杆的轴线相互平行；

多个所述镜片均为长条形结构，且所述镜片的长度方向与所述第一支撑杆的轴线方向相同。

5.根据权利要求2至4任一项所述的视觉检测装置，其特征在于，所述第一反射镜和所述第二反射镜沿所述图像采集器的镜头轴线成对称设置；且所述第一反射镜和所述第二反射镜的镜面夹角为45度；

所述第三反射镜和所述第四反射镜沿所述图像采集器的镜头轴线成对称设置；且所述第三反射镜和所述第四反射镜的镜面夹角为90度。

6.根据权利要求3所述的视觉检测装置，其特征在于，所述多个镜片至少包括：两个反射镜，所述两个反射镜均位于所述图像采集器的下方；

所述两个反射镜分别为第一反射镜和第二反射镜，

所述第一反射镜位于所述图像采集器的左侧或右侧；

其中，所述待测工件第一角度的影像经所述第一反射镜反射后射入所述第二反射镜，再经由所述第二反射镜反射后由所述图像采集器采集；

所述待测工件第二角度的影像直接传送至所述图像采集器处。

7.一种自动化视检系统，其特征在于，包括：

视觉检测装置，为权利要求1至6任一项所述的视觉检测装置；以及

工件输送装置，设于所述图像采集器和所述成像组件的同一侧，用于输送所述待测工件。

8.根据权利要求7所述的自动化视检系统，其特征在于，所述工件输送装置包括：

履带机构，包括履带链环以及用于驱动所述履带链环旋转的驱动组件；

多个能绕自身轴线旋转的滚筒，设于所述履带链环；以及

多个承载件，设于所述履带链环，一个所述承载件夹设于任两个所述滚筒之间，所述承载件具有相对于所述滚筒倾斜设置的第一表面；

其中，一个所述承载件的第一表面与一个所述滚筒形成用于承载所述待测工件的工位，当所述滚筒绕自身轴线旋转时，所述待测工件能随所述滚筒绕待测工件自身的轴线旋转。

9.根据权利要求7或8所述的自动化视检系统，其特征在于，还包括：

分拣装置，设于所述工件输送装置的一侧，用于分拣所述待测工件；

其中，所述分拣装置包括正品分拣仓、次品分拣仓、第一气缸撞锤和第二气缸撞锤，第一气缸撞锤用于撞击待测工件至所述正品分拣仓；第二气缸撞锤用于撞击待测工件至所述次品分拣仓。

10.根据权利要求9所述的自动化视检系统，其特征在于，还包括：

控制装置，与所述视觉检测装置、所述工件输送装置和所述分拣装置连接。

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