CN114393321A - 一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，包括第一放卷系统和第二放卷系统，第一放卷系统中，激光打标系统将材料长度信息以不定长编码方式对传送机构上的材料进行定距打标；然后，第一套识标系统基于定距标识符反复修正放卷系统内部记米数；同时，表面缺陷检测系统对材料表面缺陷类型做出判断以及计算缺陷信息，并综合位置信息保存至本地数据库直至收卷结束。第二放卷系统中，识标系统对材料表面码字进行读码识别并不断校正放卷系统内部记米数，然后形成整合报表，接着根据设定的剔除规则对缺陷进行筛选并使材料呈现在对应的目标缺陷位置。利用本发明，可以在复卷过程中快速精确定位缺陷位置，有效提高生产效率，保证产品质量。

Description

一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统
技术领域
本发明属于激光打标设备技术领域，尤其是涉及一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统。
背景技术
激光打标通过高能量密度的激光束在各种不同的物质表面打上永久的标记，是现代制造业中不可或缺的加工方法。激光打标机可以输出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，其在工具配件、精密加工、建材等领域都有广泛的应用。如公开号为CN112809191A的中国专利文献公开了一种激光打标方法，可以根据激光打标参数将对应的预设渐变图形标刻在待加工产品上。
传统的激光打标机一般是不带有对材料中的缺陷位置定位检测的功能。而缺陷定位作为产品复卷过程中的一个重要流程，起到保证产品合格率的作用。
如公开号为CN106248693A公开了一种防水膜的检测系统及其检测方法，包括机架、放料装置、进料架、拉料装置、工作台、显示屏和收料装置、套孔装置和激光打标装置，系统对防水膜进行图像采集，然后进行放大处理，并将处理后的图片进行信息提取，然后与系统中建立的标准模板进行比对，从而检测出不合格的防水膜。但是，该系统并不能适用于连续成卷的材料缺陷检测。
对于连续成卷材料的缺陷检测，需要在在产品生产时放卷阶段检测到缺陷信息，并在复卷过程中定位缺陷位置以便工作人员进行筛查和剔除。但是，由于材料本身的延展性、放卷收卷操作对材料的拉伸或材料褶皱等情况，会导致系统内部记米数与实际长度存在误差，使得复卷过程中无法快速精准的定位缺陷位置。
因此，亟需设计一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统来解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，能够在产品生产放卷阶段检测到缺陷信息，并在复卷过程中快速精确定位缺陷位置以便工作人员进行筛查和剔除，大大减少人工筛查缺陷的工作量。
一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，包括第一放卷系统和第二放卷系统，所述的第一放卷系统包括第一传送机构、激光打标系统、识标系统、表面缺陷检测系统和第一上位机；所述的第二放卷系统包括第二传送机构、第二识标系统和第二上位机；待检测的材料在第一传送机构中放卷、收卷后流转至第二传送机构进行放卷、收卷；
所述的激光打标系统用于对第一传送机构上传输的材料进行长度信息的定距打标；
所述的识标系统用于根据材料上的定距标识符反复修正第一上位机中对于第一传送机构传送材料的内部记米数；
所述的表面缺陷检测系统包括光源、线阵相机、卷积神经网络和缺陷特征提取分析模块；检测缺陷的过程为：第一上位机将线阵相机上传的材料缺陷图像转换成卷积神经网络处理的图像形式，接着送入经过相应缺陷类型识别训练的卷积神经网络进行缺陷类型识别并输出检测结果；同时，缺陷特征提取分析模块计算缺陷图像中的缺陷信息；最后，综合经过内部记米数修正后的当前缺陷的位置信息以追加的方式写入与第一上位机连接的本地数据库并保存，直至收卷结束；
所述的第二识标系统用于对第二传送机构上的材料表面进行定距标识符的识别，并不断校正第二上位机中对于第二传送机构传送材料的内部记米数，然后形成整合报表；
所述的第二上位机与第一上位机连接，根据设定的剔除规则对缺陷进行筛选，并驱动第二传送机构，使材料呈现在对应的目标缺陷位置。
进一步地，所述第一传送机构和第二传送机构均包括传送带以及传送带两端的辊压机，通过辊压机驱动传送带运作。
进一步地，缺陷特征提取分析模块计算缺陷图像中的缺陷信息包括面积大小、缺陷区域灰度均值以及缺陷长轴和短轴。
进一步地，所述的第一放卷系统包含有多个工序部分，每个工序部分均对应设有识标系统和表面缺陷检测系统；
其中，激光打标系统布置在第一工序部分中识标系统和表面缺陷检测系统的上游；剩余工序部分在自身上游位置均设有用于对材料加工处理的处理模块。
可选择的，所述的第一放卷系统包含有两个工序部分，其中，第二工序部分在自身上游位置设有的处理模块为涂覆机，用于对材料进行涂料复合加工；
第一工序部分和第二工序部分中的表面缺陷检测系统，分别对涂料复合前、后的材料进行缺陷检测。
进一步地，第一工序部分和第二工序部分中的表面缺陷检测系统，分别对涂料复合前、后的材料进行缺陷检测。
优选地，所述激光打标系统由激光打码机组成，对材料的长度信息以不定长编码方式进行定距打标，具体为：
所述激光打码机输出码字由一至两位码字组成，代表位置信息，码字由当前位置信息经过32进制编码获得；当记米长度小于32时，输出码字仅由一位组成；当记米长度大于32时，输出码字由两位组成；组合的码字最大计米数为1024。
待检测材料在第一传送机构中放卷、收卷后流转至第二传送机构进行放卷、收卷时，第一放卷系统和第二放卷系统的内部计米数呈倒置关系；需先获取材料上的第一个定距标识符，并作为第二放卷系统记米的复位信号；然后，基于定距标识符不断校正第二上位机中对于第二传送机构传送材料的内部记米数，校准的放卷计米数＝第二识标系统识别的第一个定距标识符－第二识标系统识别的第n个定距标识符，n=1,2,…1024。
驱动第二传送机构，使材料呈现在对应的目标缺陷位置时，缺陷位置对应的放卷计米数＝第二识标系统识别的第一个定距标识符－第一放卷系统记录的目标缺陷位置信息。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、采用定距打标对位置信息进行不定长编码使得激光打标机输出的码字最短，并将位置信息作为唯一关键字可获取当前位置处的缺陷信息，能够有效保证流水线运作的效率；
2、通过集成基于卷积神经网络为主的机器视觉缺陷检测、激光打标系统和分切来组成闭环控制，能有效提高生产效率，保证产品质量一致性。
附图说明
图1为本发明一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统的布局结构示意图。
图2为本发明实施例中采用一个工序部分的流程图。
图3为本发明实施例中采用两个工序部分的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，包括第一放卷系统和第二放卷系统。第一放卷系统通过第一传送机构对待检测材料进行放卷、运输、收卷，收卷后流转至第二放卷系统，通过第二传送机构对材料进行放卷、运输、收卷。其中，第一传送机构包括传送带110、压辊机101和压辊机111；第二传送机构包括传送带116、压辊机113和压辊机117。
第一放卷系统可包含一个或者多个工序部分。采用一个工序部分时，为本发明使用的最小系统，具体流程如图2所示。
下面以两个工序部分为例进行进一步详细介绍。第一放卷系统包含第一工序部分、第二工序部分以及第一上位机112，其中第一工序部分中设有激光打标系统102、光源103、表面缺陷检测系统104和识标系统105；第二工序部分设有涂覆机106、光源107、表面缺陷检测系统108和识标系统109。第一工序部分和第二工序部分中的表面缺陷检测系统，分别对涂料复合前、后的材料进行缺陷检测。第二放卷系统设有识标系统114、光源115和第二上位机118。
参考图1和图3，对采用两个工序部分的整个使用流程进行介绍。具体分为两个阶段。第一阶段，激光打标系统102将材料长度信息以不定长编码方式对传送机构上的材料进行定距打标。然后，第一套识标系统基于定距标识符反复修正放卷系统内部记米数。同时，表面缺陷检测系统对材料表面缺陷类型做出判断以及计算相关缺陷信息，并综合位置信息保存至本地数据库直至收卷结束。第二阶段，识标系统114对材料表面码字进行读码识别并不断校正放卷系统内部记米数，然后形成整合报表，接着根据设定的剔除规则对缺陷进行筛选并使材料呈现在对应的目标缺陷位置。
第一阶段，压辊机101用于对材料的放卷操作。
激光打标系统102对传送带110上材料的长度信息以不定长编码方式进行定距打标。激光打标系统102驱动激光打标机输出码字由一至两位可变长码字组成，代表位置信息，码字由当前材料长度信息经过32进制编码获得。当记米长度小于32时，输出码字仅由一位组成；当记米长度大于32时，输出码字由两位组成；组合的码字最大可表示1024长度。
光源103对传送带110上的材料进行打光处理，第一套识标系统105对材料上的定距标识符进行识别并解码获得真实位置信息，然后与此刻放卷系统内部（可存储在第一上位机内）记米数进行比对。若存在误差，则以当前定距标识符所代表的长度信息来修正第一上位机112存储的内部记米数，并反复重复该过程。
第一道表面缺陷检测系统104对材料表面缺陷进行检出，并将缺陷图像上传至第一上位机112，并由第一上位机112处理成卷积神经网络可处理的图像形式。
具体地，处理后的缺陷图像被送入经过对应缺陷类型识别训练的卷积神经网络进行缺陷类型识别。然后，由特征提取分析模块计算缺陷图像中的缺陷信息，包括面积大小，缺陷区域灰度均值以及缺陷长轴和短轴等。最后，将缺陷类型和相关信息综合经过误差修正后的当前缺陷的位置信息以追加的方式写入本地数据库并保存，直至收卷结束。
涂覆机106对材料进行涂料并做复合处理。第二套识标系统109对材料上的定距标识符进行识别并解码获得真实位置信息，然后与此刻放卷系统内部记米数进行比对。若存在误差，则以当前定距标识符所代表的长度信息来修正系统内部记米数，并反复重复该过程。第二道表面缺陷检测系统108对复合后的材料进行缺陷类型检出并计算缺陷图像中的缺陷信息，最后综合经过误差修正后的当前缺陷的位置信息以追加的方式写入本地数据库并保存，直至收卷结束。
压辊机111完成收卷后，对材料进行流转，进入识标和瑕疵剔除操作，压辊机113和压辊机117分别用于对材料的放卷和收卷操作。
第二阶段，当压辊机113开始放卷操作时，光源115对传送带116上的材料进行打光处理，由于材料在之前放卷收卷的操作中会使得在复卷操作中码字所表示的材料长度信息与第一放卷系统记米数呈倒置关系，所以先获取材料上的第一个定距标识符，并作为放卷记米系统的复位信号，接着识标系统114不断地对材料上的码字进行识别并解码获取由十进制表示的当前位置信息，然后与此刻第二放卷系统内部记米数进行比对，若存在误差，则以当前定距标识符所代表的长度信息来修正系统内部（可存储在第二上位机内）记米数，并反复重复该过程。最后，形成报表整合。
具体地，由于材料本身的延展性、放卷收卷操作对材料的拉伸或材料褶皱等情况，会导致系统内部记米数与实际长度存在误差。而通过激光定距打标和识标系统识标，基于当前位置标识符可以不断校正放卷系统内部的记米数。
校正放卷记米数＝第一个定距标识符－第n个定距标识符，n=1,2,…1024。
基于预先设定的缺陷类型剔除规则，通过网络访问提取保存在数据库中的缺陷类型所对应的位置信息进行筛查，并驱动第二传送机构使材料呈现在对应的缺陷目标位置。
缺陷位置对应的放卷记米数＝第一个定距标识符－第一放卷系统记录的目标缺陷位置信息。
最后，完成收卷。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，包括第一放卷系统和第二放卷系统，所述的第一放卷系统包括第一传送机构、激光打标系统、识标系统、表面缺陷检测系统和第一上位机；所述的第二放卷系统包括第二传送机构、第二识标系统和第二上位机；待检测的材料在第一传送机构中放卷、收卷后流转至第二传送机构进行放卷、收卷；
所述的激光打标系统用于对第一传送机构上传输的材料进行长度信息的定距打标；
所述的识标系统用于根据材料上的定距标识符反复修正第一上位机中对于第一传送机构传送材料的内部记米数；
所述的表面缺陷检测系统包括光源、线阵相机、卷积神经网络和缺陷特征提取分析模块；检测缺陷的过程为：第一上位机将线阵相机上传的材料缺陷图像转换成卷积神经网络处理的图像形式，接着送入经过相应缺陷类型识别训练的卷积神经网络进行缺陷类型识别并输出检测结果；同时，缺陷特征提取分析模块计算缺陷图像中的缺陷信息；最后，综合经过内部记米数修正后的当前缺陷的位置信息以追加的方式写入与第一上位机连接的本地数据库并保存，直至收卷结束；
所述的第二识标系统用于对第二传送机构上的材料表面进行定距标识符的识别，并不断校正第二上位机中对于第二传送机构传送材料的内部记米数，然后形成整合报表；
所述的第二上位机与第一上位机连接，根据设定的剔除规则对缺陷进行筛选，并驱动第二传送机构，使材料呈现在对应的目标缺陷位置。
2.根据权利要求1所述的用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，所述第一传送机构和第二传送机构均包括传送带以及传送带两端的辊压机，通过辊压机驱动传送带运作。
3.根据权利要求1所述的用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，缺陷特征提取分析模块计算缺陷图像中的缺陷信息包括面积大小、缺陷区域灰度均值以及缺陷长轴和短轴。
4.根据权利要求1所述的用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，所述的第一放卷系统包含有多个工序部分，每个工序部分均对应设有识标系统和表面缺陷检测系统；
其中，激光打标系统布置在第一工序部分中识标系统和表面缺陷检测系统的上游；剩余每个工序部分在自身上游位置设有用于对材料加工处理的处理模块。
5.根据权利要求4所述的用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，所述的第一放卷系统包含有两个工序部分，其中，第二工序部分在自身上游位置设有的处理模块为涂覆机，用于对材料进行涂料复合加工；
第一工序部分和第二工序部分中的表面缺陷检测系统，分别对涂料复合前、后的材料进行缺陷检测。
6.根据权利要求1所述的用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，所述激光打标系统由激光打码机组成，对材料的长度信息以不定长编码方式进行定距打标，具体为：
所述激光打码机输出码字由一至两位码字组成，代表位置信息，码字由当前位置信息经过32进制编码获得；当记米长度小于32时，输出码字仅由一位组成；当记米长度大于32时，输出码字由两位组成；组合的码字最大计米数为1024。
7.根据权利要求6所述的用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，待检测材料在第一传送机构中放卷、收卷后流转至第二传送机构进行放卷、收卷时，第一放卷系统和第二放卷系统的内部计米数呈倒置关系；需先获取材料上的第一个定距标识符，并作为第二放卷系统记米的复位信号；然后，基于定距标识符不断校正第二上位机中对于第二传送机构传送材料的内部记米数，校准的放卷计米数＝第二识标系统识别的第一个定距标识符－第二识标系统识别的第n个定距标识符，n=1,2,…1024。
8.根据权利要求7所述的用于缺陷自动定位检测的激光打标系统，其特征在于，驱动第二传送机构，使材料呈现在对应的目标缺陷位置时，缺陷位置对应的放卷计米数＝第二识标系统识别的第一个定距标识符－第一放卷系统记录的目标缺陷位置信息。
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