CN114216411A - 基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法及检测装置，检测光源与检测相机，检测光源向待测电容顶端发射出检测平行光，检测平行光经过待测电容顶端表面反射后被检测相机接收；若待测电容顶端表面为平面，检测相机中获得完整且亮度均匀的待测电容顶端表面图像；若待测电容顶端表面为凹凸不平的表面，检测相机中获得不完整或者亮度不均匀的待测电容顶端表面图像；本发明的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法及检测装置，解决处于快速运动过程中的电容顶端凹凸不良现象的检测问题。具体是：电容在快速运动过程中，通过工业相机获得其顶端良好的成像效果，从而对电容顶部是否存在凹凸不良现象进行精准判定。
Description
技术领域
本发明属于电容检测领域，更具体的说涉及一种基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法及检测装置。
背景技术
电容出厂前需要对其顶端凹凸不良现象进行快速检测以防止缺陷电容流通进入市场。原对电容顶端凹凸不平的检测属于外观检测，是人工肉眼进行检测，效率低，检测慢，且易出现判断不准的问题。为解决上述问题，现有技术中，已有相关的自动检测设备，如CN111282849A中，将电容置于载料转盘中自转检测，本检测装置结构过于复杂，不易安装；还如CN111709940A中，将电容置于旋转装置上检测，本装置检测速度过于缓慢，无法实现大规模检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法及检测装置，解决处于快速运动过程中的电容顶端凹凸不良现象的检测问题。具体是：电容在快速运动过程中，通过工业相机获得其顶端良好的成像效果，从而对电容顶部是否存在凹凸不良现象进行精准判定。
本发明技术方案基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法，在待测电容两侧分别设置一检测电源和一检测相机，所述检测相机设置在检测光源的反射光路上；所述检测光源为同轴光源，向待测电容顶端发射出与待测电容表面呈锐角夹角的检测平行光，检测平行光经过待测电容顶端表面反射后被检测相机接收；
若待测电容顶端表面为平面，检测相机中获得完整且亮度均匀的待测电容顶端表面图像；
若待测电容顶端表面为凹凸不平的表面，检测相机中获得不完整或者亮度不均匀的待测电容顶端表面图像。
优选地，若待测电容顶端表面为凹面，检测相机中获得近暗远亮的待测电容顶端表面图像；若待测电容顶端表面为凸面，检测相机中获得近亮远暗的待测电容顶端表面图像。
基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，包括夹紧待测电容的电容夹紧装置和设置在所述电容夹紧装置两侧的检测光源与检测相机，所述检测光源为同轴光源，向待测电容顶端发射出与待测电容表面呈锐角夹角的检测平行光，检测平行光经过待测电容顶端表面反射后被检测相机接收；所述检测相机设置在检测平行光的反射光路上；
若待测电容顶端表面为平面，检测相机中获得完整且亮度均匀的待测电容顶端表面图像；
若待测电容顶端表面为凹凸不平的表面，检测相机中获得不完整或者亮度不均匀的待测电容顶端表面图像。
优选地，所述电容夹紧装置包括两相对设置并同步运动的夹紧输送带，两夹紧输送带的输送面相对设置且两输送面间距离与电容主体相适应，两输送面由电容主体两侧夹紧电容并向前输送。
优选地，所述电容夹紧装置还包括安装底座、固定于所述安装底座上的安装支架和固定在所述安装支架上的两同步电机，两夹紧输送带呈水平状安装在所述安装支架上并分别被一同步电机驱动，两夹紧输送带的输送面均呈竖直状态设置，待测电容的电容主体置于两呈竖直状态的输送面间被夹紧，待测电容的输送方向为水平方向。
优选地，所述检测光源包括第一安装架、与第一安装架连接的第二安装架和固定在所述第二安装架上的光源箱；
所述第一安装架包括与安装支架可拆卸安装且呈“7”字形的第一连接板，所述第一连接板上设置有中线呈水平状且与待测电容输送方向垂直的长圆孔，所述第一连接板通过所述长圆孔与安装支架安装；
所述第二安装架包括呈“7”字形的第二连接板和实现第一连接板与第二连接板连接的连接组件一，所述连接组件一实现第二连接板在竖直方向上的升降调节，所述光源箱固定安装在第二连接板顶部；
所述连接组件一包括分别与第一连接板和第二连接板固定的设置有竖直状燕尾槽的第一燕尾板和设置有竖直状燕尾榫的第二燕尾板，所述第二燕尾板插入和第一燕尾板内，所述第一燕尾板上穿过有呈水平状的锁紧螺杆一，实现第二燕尾板在竖直方向上的锁紧。
优选地，所述检测相机包括工业相机和相机安装座，所述相机安装座包括与安装底座固定的第三安装架、与所述第三安装架安装的第四安装架和与所述第四安装架安装的第五安装架，所述工业相机固定在所述第五安装架上；
所述第三安装架包括呈“7”字形的第三连接板，第三连接板的水平板与安装底座固定，所述第四安装架与第三连接板的竖直板连接，所述第四安装架与第三连接板的竖直板之间设置有连接组件二，所述连接组件二实现第四安装架在竖直方向上的升降调节。
优选地，所述第四安装架包括呈竖直状态设置的第四连接板，所述第四连接板上设置有一中心连接孔和一以所述中心连接孔为圆心的圆弧连接槽，所述第五安装架通过中心连接孔和圆弧连接槽与所述第四连接板连接，所述第五安装架以中心连接孔为圆心，沿所述圆弧连接槽转动。
优选地，所述第五安装架包括通过中心连接孔和圆弧连接槽与所述第四连接板连接的第五连接板，所述第五连接板上设置有连接组件三，所述连接组件三上固接有相机底板，所述工业相机固定在所述相机底板上，连接组件三实现工业相机角度的调节。
优选地，检测装置还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和设置在检测光源与检测相机之间的感应器，所述感应器感应待测电容进入检测光源与检测相机之间的检测位置，并将信号发送至控制器，控制器触发检测光源与检测相机工作。
本发明技术方案的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法的有益效果是：通过利用同轴光源和工业相机实现对电容顶端表面进行检测，充分力用光学成型原理，实现全自动检测和判断，检测快速且准确，能够实现大批量检测。
本发明技术方案的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置的有益效果是：通过利用同轴光源和工业相机实现对电容顶端表面进行检测，充分力用光学成型原理，实现全自动检测和判断，检测快速且准确，能够实现大批量检测。通过电容夹紧装置实现对待测电容进行夹紧并同步输送，使得电容在高速运动中即完成顶端表面的检测，检测效率高。
附图说明
图1为本发明的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置结构示意图，
图2为本发明的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置轴测图，
图3为本发明的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置的俯视图，
图4为本发明的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置的主视图，
图5为检测光源结构示意图，
图6为检测相机结构示意图，
图7为检测相机的轴测图，
图8为待测电容顶端表面为平面时，检测光路示意图，
图9为待测电容顶端表面为凹面时，检测光路示意图，
图10为待测电容顶端表面为凸面时，检测光路示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
本发明技术方案基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法，在待测电容两侧分别设置一检测电源和一检测相机。所述检测相机设置在检测光源的反射光路上；所述检测光源为同轴光源，向待测电容顶端发射出与待测电容表面呈锐角夹角的检测平行光，检测平行光经过待测电容顶端表面反射后被检测相机接收。
若待测电容顶端表面为平面，检测相机中获得完整且亮度均匀的待测电容顶端表面图像。
若待测电容顶端表面为凹凸不平的表面，检测相机中获得不完整或者亮度不均匀的待测电容顶端表面图像；具体的：若待测电容顶端表面为凹面，检测相机中获得近暗远亮的待测电容顶端表面图像；若待测电容顶端表面为凸面，检测相机中获得近亮远暗的待测电容顶端表面图像。
同轴光源，提供了比传统光源更均匀的照明，同时避免物体的反光，因此提高了机器视觉的准确性和重现性。同轴光源均匀照亮平面，能够加强划刻、凹陷或压印特征。同轴光源能够凸显物体表面不平整，克服表面反光造成的干扰，主要用于检测物体平整光滑表面的碰伤、划伤、裂纹和异物。本发明中，利用同轴光源实现表面积较小的电容主体顶部表面的平整与否的检测。
在检测中，若待测电容的电容主体顶端表面平整，为平面，则，如图8所示，同轴光源发射出来的平行光线不会出现被拦截现象，检测光源发出的平行光线经过电容主体顶端表面进行反射后被检测相机接收，检测相机获得完成的电容顶部图形。若电容主体顶端表面为凹面或凸面，如图9和图10所示，同轴光源发射出来的平行光线出现被拦截现象或者不能使电容顶端处于整个被照明环境中，系统无法呈现出完整的电容顶部像。根据此特性可以很好的快速检测电容顶部是否出现凹凸不平现象。
如图9中，电容主体顶端表面为凹面，电容顶面上区域A被遮挡，该区域A在检测相机中呈现出暗区；即电容主体顶端表面为凹面时，出现近暗远亮的待测电容顶端表面图像，即在电容主体上距离检测光源较近侧呈现暗像，距离检测光源较远侧呈亮像。即图9中区域A为暗像，区域B为亮像，整体图像上明亮不均匀。
如图10中，电容主体顶端表面凸凹面，电容顶面上区域C被遮挡，该区域C在检测相机中呈现出暗区；即电容主体顶端表面为凸面时，出现近亮远暗的待测电容顶端表面图像，即在电容主体上距离检测光源较近侧呈现亮像，距离检测光源较远侧呈暗亮像。即图10中区域C为暗像，区域D为亮像，整体图像上明亮不均匀。
在本检测中，需要确保待测电容不会相对检测电源或检测相机倾斜，待测电容最好是保持直立状态。当然在电容的输送和夹紧中，很难确保电容完全处于竖直状态，若电容沿检测电源或检测相机之间中线倾斜，者对检测结构几乎不会造成影响。即本技术方案中，后文中所述的通过电容夹紧装置，在对电容进行夹紧时，因相对设置的两输送面的夹紧，电容不会向检测电源或检测相机倾斜，但是电容有可能会沿着两输送面间中线方向倾斜，这几乎不会对电容顶端表面的平整与否的检测造成影响。
基于上述技术方案，本发明中的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法，实现快速准确的对电容主体顶端表面平整与否进行检测，通过利用同轴光源和检测相机实现对电容顶端表面进行检测，充分力用光学成型原理，实现全自动检测和判断，检测快速且准确，能够实现大批量检测。
基于上述技术方案，本发明中的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法，能够实现对电容主体表面待测微小凹凸不平进行检测，检测准确度高。
如图1至图4所示，为本发明技术方案的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置结构示意图。基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，包括夹紧待测电容100的电容夹紧装置1和设置在电容夹紧装置1两侧的检测光源2与检测相机3。检测光源为同轴光源，向待测电容100顶端发射出与待测电容表面呈锐角夹角的检测平行光，检测平行光经过待测电容顶端表面反射后被检测相机3接收，检测相机3设置在检测平行光的反射光路上。根据检测相机3中呈现的待测电容的电容主体顶端表面的图像状态，判断待测电容顶端表面是否为平面。
若待测电容顶端表面为平面，检测相机中获得完整且亮度均匀的待测电容顶端表面图像。若待测电容顶端表面为凹凸不平的表面，检测相机中获得不完整或者亮度不均匀的待测电容顶端表面图像。具体的：若待测电容顶端表面为凹面，检测相机中获得近暗远亮的待测电容顶端表面图像；若待测电容顶端表面为凸面，检测相机中获得近亮远暗的待测电容顶端表面图像。
本检测装置能够实现电容在高速运动中进行检测，检测效率高。在检测中，实现全自动操作，大大降低了人工劳动强度，实现大批量检测。
本技术方案中，如图2和图3所示，电容夹紧装置1包括两相对设置并同步运动的夹紧输送带14，两夹紧输送带14的输送面141相对设置且两输送面141间距离与电容主体相适应，两输送面141由电容主体两侧夹紧电容并向前输送。
基于上述技术方案，电容夹紧装置1通过两相对设置的输送带，实现对待测电容的输送，实现电容的加紧并同步向前输送。在电容夹紧装置1前端还设置有电容理料装置，如申请号为202110894987.6的发明申请《一种带管脚电容理料装置及具有理料装置的检测设备》中公开的结构，实现电容整理和输送，确保电容呈一个个均匀排列状向前输送，避免电容在输送中出现堆叠等问题。本技术方案中，本电容夹紧装置1的使用，实现电容的加紧和输送，使得电容在夹紧中高速向前输送，在高速向前输送中实现电容主体顶端表面平整与否的检测，检测效率高，且本技术中电容不需要人工手动安装，实现电容自动化上料(上带)和卸料(下带)，上料卸料操作简单快速，使得电容整体检测操作简单快速，能够实现全自动检测，便于实现大批量检测。
本技术方案中，如图2和图3所示，电容夹紧装置1还包括安装底座11、固定于安装底座11上的安装支架12和固定在安装支架12上的两同步电机13。两夹紧输送带14呈水平状安装在安装支架12上并分别被一同步电机驱动14。
两夹紧输送带14的输送面141均呈竖直状态设置，待测电容100的电容主体置于两呈竖直状态的输送面141间被夹紧，待测电容的输送方向为水平方向，待测电容100的电容主体顶端表面朝向上部并呈水平状向前输送。为确保电容被夹紧，两夹紧输送带14的输送面141间的距离应略小于电容主体直径，使得电容被夹紧。
如图5所示，检测光源1包括第一安装架21、与第一安装架21连接的第二安装架22和固定在第二安装架22上的光源箱20。
第一安装架21包括与安装支架12可拆卸安装且呈“7”字形的第一连接板，第一连接板上设置有中线呈水平状且与待测电容输送方向垂直的长圆孔211，第一连接板通过长圆孔211与安装支架12安装。长圆孔211的设置，可以实现第一安装架21位置的调节，实现检测光源1距离待测电容在水平方向上距离的调节。
第二安装架22包括呈“7”字形的第二连接板和实现第一连接板与第二连接板连接的连接组件一23。连接组件一23实现第二连接板在竖直方向上的升降调节，光源箱20固定安装在第二连接板顶部。连接组件一23包括分别与第一连接板和第二连接板固定的设置有竖直状燕尾槽的第一燕尾板和231设置有竖直状燕尾榫的第二燕尾板232，第二燕尾板232插入和第一燕尾板231内，第一燕尾板231上穿过有呈水平状的锁紧螺杆一23，实现第二燕尾板232在竖直方向上的锁紧。
上述技术方案中，锁紧螺杆一23内端向内穿过燕尾槽一侧面并顶紧在燕尾榫侧面上，实现第二燕尾板232的锁紧，避免第二燕尾板232沿着燕尾槽滑落。第一燕尾板231和第二燕尾板232上燕尾槽和燕尾榫的结构设计，利用燕尾槽的自锁结构，实现了第二燕尾板232在水平方向上的限位，确保了第二燕尾板232运动副的减少，第二燕尾板232仅仅能够在竖直方向上移动。
所以，综上，检测光源1能够相对待测电容在水平方向上的距离和竖直方向上的距离的调节，能够使用不同型号的电容的电池，能确保电容处于检测光源照射范围内的较好的光线区域内，提高检测精准度。
本技术方案中，如图6和图7所示，检测相机3包括工业相机30和相机安装座。相机安装座包括与安装底座11固定的第三安装架31、与第三安装架31安装的第四安装架32和与第四安装架32安装的第五安装架33。工业相机30固定在第五安装架33上。第四安装架32能够在竖直方向上升降调节，实现工业相机30高度的调节。第五安装架33能够旋转，实现工业相机角度的调节，以适应从不同角度对待测电容进行拍照。
如图6和图7所示第三安装架31包括呈“7”字形的第三连接板，第三连接板的水平板与安装底座11固定。第四安装架32与第三连接板的竖直板连接，第四安装架32与第三连接板的竖直板之间设置有连接组件二311，连接组件二311结构与连接组件一23结构相同，连接组件二311实现第四安装架32在竖直方向上的升降调节。连接组件二311结构的设计，实现了第四安装架32在水平方向上运动副的限制，使得第四安装架32仅仅能够在竖直方向上升降调节，一方面降低结构部件数量，避免复杂的安装连接方式，另一方面便于安装和调节，降低调节误差。
如图6和图7所示第四安装架32包括呈竖直状态设置的第四连接板，第四连接板上设置有一中心连接孔321和一以中心连接孔321为圆心的圆弧连接槽322。第五安装架33通过中心连接孔321和圆弧连接槽322与第四连接板连接，第五安装架33以中心连接孔321为圆心，沿圆弧连接槽322转动。工业相机30轴线与第五安装架33中线平行，与圆弧连接槽322半径方向平行。
如图6和图7所示，第五安装架33包括通过中心连接孔321和圆弧连接槽322与第四连接板连接的第五连接板，第五连接板上设置有连接组件三331，连接组件三331上固接有相机底板332。工业相机30固定在相机底板332上。连接组件三331结构与连接组件一23结构相同，连接组件三331的中线与第五安装架33中线片平行，实现工业相机30角度的调节。连接组件三331结构的设计，实现了相机底板332的限位，使得相机底板332仅仅能够沿第五安装架33的中线移动调节，使得工业相机位置精度高。
如图6和图7所示，检测装置还包括控制系统，控制系统包括控制器和设置在检测光源与检测相机之间的感应器，感应器感应待测电容进入检测光源与检测相机之间的检测位置，并将信号发送至控制器，控制器触发检测光源与检测相机工作。在待测电容进入检测光源与检测相机之间时，感应器感应到待测电容信号，将信号发送至控制器，控制器控制检测光源与检测相机瞬时激发工作，检测光源对待测电容顶端表面进行照射，检测相机对待测电容顶端表面进行拍照取像，获取待测电容顶端表面的图像，然后将图像发送至控制器，控制器根据图像判断电容表面是否平整，然后通过延时信号控制设置在电容夹紧装置1末端的分拣装置，实现电容的分拣，分拣装置采用现有技术中任一种能够实现本方案中中电容分拣的结构即可。
本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法，其特征在于，在待测电容两侧分别设置一检测电源和一检测相机，所述检测相机设置在检测光源的反射光路上；所述检测光源为同轴光源，向待测电容顶端发射出与待测电容表面呈锐角夹角的检测平行光，检测平行光经过待测电容顶端表面反射后被检测相机接收；
若待测电容顶端表面为平面，检测相机中获得完整且亮度均匀的待测电容顶端表面图像；
若待测电容顶端表面为凹凸不平的表面，检测相机中获得不完整或者亮度不均匀的待测电容顶端表面图像。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测方法，其特征在于，若待测电容顶端表面为凹面，检测相机中获得近暗远亮的待测电容顶端表面图像；若待测电容顶端表面为凸面，检测相机中获得近亮远暗的待测电容顶端表面图像。
3.基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，包括夹紧待测电容的电容夹紧装置和设置在所述电容夹紧装置两侧的检测光源与检测相机，所述检测光源为同轴光源，向待测电容顶端发射出与待测电容表面呈锐角夹角的检测平行光，检测平行光经过待测电容顶端表面反射后被检测相机接收；所述检测相机设置在检测平行光的反射光路上；
若待测电容顶端表面为平面，检测相机中获得完整且亮度均匀的待测电容顶端表面图像；
若待测电容顶端表面为凹凸不平的表面，检测相机中获得不完整或者亮度不均匀的待测电容顶端表面图像。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，所述电容夹紧装置包括两相对设置并同步运动的夹紧输送带，两夹紧输送带的输送面相对设置且两输送面间距离与电容主体相适应，两输送面由电容主体两侧夹紧电容并向前输送。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，所述电容夹紧装置还包括安装底座、固定于所述安装底座上的安装支架和固定在所述安装支架上的两同步电机，两夹紧输送带呈水平状安装在所述安装支架上并分别被一同步电机驱动，两夹紧输送带的输送面均呈竖直状态设置，待测电容的电容主体置于两呈竖直状态的输送面间被夹紧，待测电容的输送方向为水平方向。
6.根据权利要求3所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，所述检测光源包括第一安装架、与第一安装架连接的第二安装架和固定在所述第二安装架上的光源箱；
所述第一安装架包括与安装支架可拆卸安装且呈“7”字形的第一连接板，所述第一连接板上设置有中线呈水平状且与待测电容输送方向垂直的长圆孔，所述第一连接板通过所述长圆孔与安装支架安装；
所述第二安装架包括呈“7”字形的第二连接板和实现第一连接板与第二连接板连接的连接组件一，所述连接组件一实现第二连接板在竖直方向上的升降调节，所述光源箱固定安装在第二连接板顶部；
所述连接组件一包括分别与第一连接板和第二连接板固定的设置有竖直状燕尾槽的第一燕尾板和设置有竖直状燕尾榫的第二燕尾板，所述第二燕尾板插入和第一燕尾板内，所述第一燕尾板上穿过有呈水平状的锁紧螺杆一，实现第二燕尾板在竖直方向上的锁紧。
7.根据权利要求3所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，所述检测相机包括工业相机和相机安装座，所述相机安装座包括与安装底座固定的第三安装架、与所述第三安装架安装的第四安装架和与所述第四安装架安装的第五安装架，所述工业相机固定在所述第五安装架上；
所述第三安装架包括呈“7”字形的第三连接板，第三连接板的水平板与安装底座固定，所述第四安装架与第三连接板的竖直板连接，所述第四安装架与第三连接板的竖直板之间设置有连接组件二，所述连接组件二实现第四安装架在竖直方向上的升降调节。
8.根据权利要求7所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，所述第四安装架包括呈竖直状态设置的第四连接板，所述第四连接板上设置有一中心连接孔和一以所述中心连接孔为圆心的圆弧连接槽，所述第五安装架通过中心连接孔和圆弧连接槽与所述第四连接板连接，所述第五安装架以中心连接孔为圆心，沿所述圆弧连接槽转动。
9.根据权利要求7所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，所述第五安装架包括通过中心连接孔和圆弧连接槽与所述第四连接板连接的第五连接板，所述第五连接板上设置有连接组件三，所述连接组件三上固接有相机底板，所述工业相机固定在所述相机底板上，连接组件三实现工业相机角度的调节。
10.根据权利要求3所述的基于机器视觉的电容顶端凹凸不平的检测装置，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括控制器和设置在检测光源与检测相机之间的感应器，所述感应器感应待测电容进入检测光源与检测相机之间的检测位置，并将信号发送至控制器，控制器触发检测光源与检测相机工作。
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