CN114136988A - 一种镜片检测抓取系统及方法 - 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，具体涉及一种镜片检测抓取系统及方法，系统包括：检测平台、上料模块、摄像模块、算法服务器和分拣模块，检测平台上设置有面光源，摄像模块位于面光源的上方，上料模块、分拣模块和摄像模块均与算法服务器连接；方法包括以下步骤：上料模块，用于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。本发明能够快速高效地检测并识别具有缺陷的镜片，有效避免了漏检，保证了质量标准统一，降低人力成本。
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，具体涉及一种镜片检测抓取系统及方法。
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检测抓取系统及方法，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：一种镜片检测抓取系统及方法，系统包括：检测平台、上料模块、摄像模块、算法服务器和分拣模块，检测平台上设置有面光源，摄像模块位于面光源的上方，上料模块、分拣模块和摄像模块均与算法服务器连接；
方法包括以下步骤：
S1：上料模块，用于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：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。通过上料模块取放待检测的镜片，然后再通过分拣模块，根据检测结果将有缺陷和无缺陷的镜片分离，减少了人工，而且分别保证了检测前后的装卸料效率，提升了检测效率。
可选地，上料模块和分拣模块均采用六轴机械臂。
可选地，面光源上设有多个检测区，检测区环形阵列在面光源上，每个检测区用于单独放置一块镜片，每个检测区均设置有坐标标签。
可选地，坐标标签为数字编号、二维码、条形码、色块中的一种或者多种的组合。
可选地，机械臂的数量为三个，三个机械臂均通过串口连接至控制器，控制器连接至算法服务器，三个机械臂的协同工作方法为：
控制器获取各个检测区坐标，第一机械臂抓取待检测镜片放置到检测区；
控制器从算法服务器获取检测结果，第二机械臂获取检测结果为无缺陷的检测区的坐标后将该检测区内的镜片放回生产线，第三机械臂获取检测结果为有缺陷的检测区的坐标后，将该检测区内的镜片放置到回收区；
第一机械臂的抓取速度大于第二机械臂、第三机械臂的抓取速度。
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。
可选地，控制器获取坐标的方法为：驱动电机驱动面光源旋转一圈，让检测区逐一通过摄像机，摄像机通过视觉识别坐标标签获取坐标。
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，每台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。
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。
附图说明
图1为本发明实施例中一种镜片检测抓取系统检测状态的逻辑框图；
图2为本发明实施例中一种镜片检测抓取系统各个模块的结构示意图。
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、第一机械臂2、第二机械臂3、第三机械臂4、LED平面光源板5、电动夹爪6、检测区7、摄像机8、坐标标签9。
实施例
本实施例基本如图1、图2所示：一种镜片检测抓取系统及方法，包括检测平台、上料模块、摄像模块、算法服务器和分拣模块：
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8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5，LED平面光源板5整个同轴地固接在减速器的输出端上，LED平面光源板5上设有十五个检测区7，检测区7在LED平面光源板5上呈环状分布，每个检测区7均设置有坐标标签9，坐标标签9为色块，每个色块的颜色不同。
上料模块和分拣模块为三个六轴机械臂，三个机械臂的自由端上加装有电动夹爪6，第一机械臂2的抓取速度大于第二机械臂3、第三机械臂4的抓取速度。第一机械臂2用于抓取待检测镜片1放置到检测区7，第二机械臂3用于将无缺陷的镜片1放回生产线，第三机械臂4用于将有缺陷的镜片1放置到回收区。
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、机械臂、电动夹爪6均与PLC通过PLC上的串口连接。
算法服务器为PC机，算法模型为YOLOv4，摄像模组为三个CMOS摄像机8，摄像机8内置内存作为数据缓存，摄像机8均通过USB接口连接到PC机。其中一个摄像机8位于检测区7的正上方，其余两个摄像机8位于正上方摄像机8的两侧，并与LED平面光源板5呈45°夹角。机械臂通过COM串口与PC机连接。
具体实施过程为：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。打开摄像机8，手动旋转LED平面光源板5一圈，让检测区7逐一通过摄像机8，摄像机8通过视觉识别坐标标签9的颜色获取各个检测区7坐标。
检测时，打开LED平面光源板5，伺服电机启动，带动LED平面光源板5以10r/min的转速匀速转动，第一机械臂2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5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，当镜片1进入到摄像机8的视野内时，PC机控制三个摄像机8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5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。
检测结果通过蓝牙模块传输到PLC，PLC获取各个检测区7坐标和检测结果，第一机械臂2抓取待检测镜片1放置到检测区7；第二机械臂3获取检测结果为无缺陷的检测区7的坐标后将该检测区7内的镜片1放回生产线，第三机械臂4获取检测结果为有缺陷的检测区7的坐标后，将该检测区7内的镜片1放置到回收区。由于第一机械臂2的抓取速度大于第二机械臂3、第三机械臂4的抓取速度，镜片1被流水式地、逐一地进行检测。
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 (10)
1.一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：
系统包括：检测平台、上料模块、摄像模块、算法服务器和分拣模块，检测平台上设置有面光源，摄像模块位于面光源的上方，上料模块、分拣模块和摄像模块均与算法服务器连接；
方法包括以下步骤：
S1：上料模块，用于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所述的一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：上料模块和分拣模块均采用六轴机械臂。
3.根据权利要求2所述的一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：面光源上设有多个检测区，检测区环形阵列在面光源上，每个检测区用于单独放置一块镜片，每个检测区均设置有坐标标签。
4.根据权利要求3所述的一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：坐标标签为数字编号、二维码、条形码、色块中的一种或者多种的组合。
5.根据权利要求4所述的一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：机械臂的数量为三个，三个机械臂均通过串口连接至控制器，控制器连接至算法服务器，三个机械臂的协同工作方法为：
控制器获取各个检测区坐标，第一机械臂抓取待检测镜片放置到检测区；
控制器从算法服务器获取检测检测结果，第二机械臂获取检测结果为无缺陷的检测区的坐标后将该检测区内的镜片放回生产线，第三机械臂获取检测结果为有缺陷的检测区的坐标后，将该检测区内的镜片放置到回收区；
第一机械臂的抓取速度大于第二机械臂、第三机械臂的抓取速度。
6.根据权利要求5所述的一种镜片检测抓取系统及方法，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。
7.根据权利要求6所述的一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：控制器获取坐标的方法为：驱动电机驱动面光源旋转一圈，让检测区逐一通过摄像机，摄像机通过视觉识别坐标标签获取坐标。
8.根据权利要求7所述的一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：每台摄像机同时拍摄至少两个镜片。
9.根据权利要求8所述的一种镜片检测抓取系统及方法，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。
10.根据权利要求9所述的一种镜片检测抓取系统及方法，其特征在于：S3中的算法模型为YOLOv4、SSD系列。
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