CN114428080A - 一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视觉检测领域，尤其涉及一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：其包括安装支架、线阵相机、线阵光源、位置传感器、编码器和控制机箱；安装支架设于生产线侧部用于安装线阵光源和线阵相机；线阵相机安装于安装支架上且位于生产线上方；线阵光源为长条状，线阵光源安装于安装支架上且相对于生产线输送方向横向延伸，线阵光源用于照射生产线上的被测物体；位置传感器设于生产线上用于采集被测物体起止位置信息；编码器安装于生产线上且编码器检测端与生产线输送带接触，编码器用于根据实时采集被测物体运动距离；控制机箱信号连接于线阵相机、线阵光源、位置传感器和编码器。本发明检测图幅大，检测精度高。

Description

一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统

技术领域

本发明涉及视觉检测领域，尤其涉及一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统。

背景技术

随着我国人工智能信息技术的不断创新发展，自动化系统的需求也在不断增加，视觉检测也在各个行业中不断的渗入其中，视觉检测系统主要目的是替代人工去检测产品缺陷，尤其在工业制造行业中，人工肉眼检测速度较慢，漏检多，检测率低效，而通过视觉检测系统则能更好的满足检测需求的同时，还能为企业降低次品率，减少成本，同时提升生产效率。

目前市场上现有的视觉检测设备大多检测图幅小，检测大幅面产品时精度低，无法达到生产要求，不利于视觉检测技术在工业上快速应用推广。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统，检测图幅大，检测精度高。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统，包括：安装支架、线阵相机、线阵光源、位置传感器、编码器和控制机箱；

安装支架设于生产线侧部用于安装线阵光源和线阵相机；

线阵相机安装于安装支架上且位于生产线上方用于拍摄生产线上的被测物体；

线阵光源为长条状，线阵光源安装于安装支架上且与相对于生产线输送方向横向延伸，线阵光源用于照射生产线上的被测物体；

位置传感器设于生产线上用于采集被测物体起止位置信息；

编码器安装于生产线上且编码器检测端与生产线输送带接触，编码器用于实时采集被测物体运动距离；

控制机箱信号连接于线阵相机、线阵光源、位置传感器和编码器。

优选地，所述线阵光源安装于安装支架且位于生产线上方，用于对不透明材料检测物体进行上打光。

优选地，所述线阵光源安装于安装支架且位于生产线下方，线阵光源位于两个生产线传送带的间隙之间，用于对透明材料检测物体进行下打光，下打光相较于上打光，图像更清晰，精度更高。

优选地，线阵光源的数量为两个，安装于安装支架且分布于生产线上方和下方，位于生产线下方的线阵光源设置在两个生产线传送带的间隙之间，用于对透明材料检测物体进行打光，在下打光的同时也可以增加上打光，以增加检测精度。

优选地，安装支架包括立杆和横杆，所述立杆为两个，立杆竖向设置且位于生产线输送带的两侧，横杆两端连接于立杆的顶端；线阵相机设于横杆中间且线阵相机的拍摄方向朝向下方的生产线输送带。

优选地，控制机箱包括控制器、无线模块和电源装置；控制器信号连接于位置传感器、编码器、线阵相机、线阵光源和无线模块；电源装置用于给位置传感器、编码器、线阵相机和无线模块供电。

优选地，电源装置包括双路开关电源和连接于双路开关电源的带保险开关滤波器；带保险开关滤波器的输入端为用于外接交流电的接口，双路开关电源用于将交流电转换为12V和24V的直流电。

优选地，所述控制器的检测方法为：

步骤1：获取线阵相机拍摄的被测物体的图像；

步骤2：对图像进行预处理：图像滤波，图像增强及轮廓增强；

步骤3：图像匹配定位，图像矫正处理；

步骤4：图像对比后提取缺陷并判断；

步骤5：结果输出。

本发明具有如下有益效果：

一、本发明用于大幅面高精度图像采集检测，线阵相机相较于面阵相机在拍摄大幅面物体时像素更高，提高检测精准度；进一步的，本发明增加线阵光源，线阵光源可提供多种打光方式，为线阵相机提供光照条件，使被测物体更清晰，以增加检测精度；

二、位置传感器提供被测物体起止位置信息从而便于控制器控制线阵相机的启停；线阵相机采图为一行一行采集，没有编码器只能设置固定采集速度，当生产线停止时，相机仍继续采图，造成图像与实际不符；编码器信号可控制相机采图频率，便于线阵相机采图，有效解决产线运行不稳定情况下的图像采集。本发明集成度高，易于安装。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例二的结构示意图；

图3为本发明实施例三的结构示意图；

图4为本发明的电源装置供电原理图；

图5为本发明控制器的检测方法流程图。

附图标记：1、安装支架；101、立杆；102、横杆；2、线阵相机；3、线阵光源；4、位置传感器；5、编码器；6、控制机箱；7、生产线；8、被测物体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

请参考图1，本发明为一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其包括：安装支架1、线阵相机2、线阵光源3、位置传感器4、编码器5和控制机箱6；

安装支架1设于生产线7侧部用于安装线阵光源3和线阵相机2；安装支架1包括立杆101和横杆102，立杆101为两个，立杆101竖向设置且位于生产线7输送带的两侧，横杆102两端连接于立杆101的顶端。

线阵相机2安装于安装支架1上且位于生产线7上方用于拍摄生产线7上的被测物体8，具体为：线阵相机2设于横杆102中间且线阵相机2的拍摄方向朝向下方的生产线7输送带；本实施例中，线阵相机2分辨率高，同时搭载高分辨率镜头，可使采集到的大幅面图像精度高于传统面阵相机采集到的图像，提高检测精准度；现有的面阵相机视野固定，像素固定，当需采集图像为大尺寸，长度与宽度比例超过面阵相机拍摄尺寸，此时面阵相机拍摄图像不全；使用线阵相机2，原理为单线扫描拍摄，不受图像长度影响，可拍摄长宽比例差距较大图像；同时，线阵相机2像素可达8K、16K、32K等，相较于面阵相机精度更高。

线阵光源3为长条状，线阵光源3安装于安装支架1上且相对于生产线7输送方向横向延伸，线阵光源3用于照射生产线7上的被测物体8；根据被测物体8宽度可选择不同型号长度的线阵光源3；本实施例中，线阵光源3两侧安装于安装支架1的立杆101且位于生产线7上方，上方线阵光源3与生产线（即被测物体表面）呈倾斜角度照射，防止遮挡线阵相机2；位于生产线7上方的线阵光源3适用于生产线7上的不透明物体表面检测的打光，例如：纸板图案印刷检测、天花板印刷检测、布匹印刷检测等。

位置传感器4设于生产线7上用于采集被测物体8起止位置信息；根据不同检测环境，使用颜色传感器、光电传感器、接近传感器等。

编码器5安装于生产线7上且编码器检测端与生产线输送带接触，编码器5用于根据实时采集的生产线运动距离来判断被测物体8运动距离；

控制机箱6信号连接于线阵相机2、线阵光源3、位置传感器4和编码器5。位置传感器4检测到被测物体8后，发送起始位置信号给控制机箱6，控制机箱6发送开始信号给线阵相机2进行图像采集，被测物体8经生产线7输送直至位置传感器4未检测到被测物体8，发送被测物体8末端位置信号给控制机箱6，控制机箱6发送停止信号给线阵相机2从而停止采集图像；控制器根据编码器5实时检测的被测物体8运动距离输出线阵相机2的采图频率信号，由于线阵相机2采图为一行一行采集，采集的图像为一行一行图像拼接而成，线阵相机2自带拼接，控制机箱6根据编码器5信号可控制相机采图频率，有效解决生产线7运行不稳定情况下的图像采集。

参阅图4，控制机箱6包括控制器、无线模块和电源装置，满足不同工况的需求，减少外部的机械安装、走线等，更加安全、便利；控制器信号连接于位置传感器4、编码器5、线阵相机2、线阵光源3和无线模块；无线模块用于和另设的云端进行无线通信，方便工作人员实时查看设备运行状态，本实施例中，无线模块采用4G通信模块。电源装置用于给位置传感器4、编码器5、线阵相机2和无线模块供电；电源装置包括双路开关电源和连接于双路开关电源的带保险开关滤波器；带保险开关滤波器的输入端为用于外接交流电的接口，双路开关电源用于将交流电转换为12V和24V的直流电。

本发明的工作过程为：位置传感器4检测到被测物体8到达指定位置时，控制器接收到位置传感器4的触发信号并根据触发信号启动线阵相机2；线阵相机2拍摄被测物体8获取图像数据并传输至控制器；控制器进行图像检测并将检测输出信号输出，检测合格时，发送合格信号后进行下一图像采集；检测不合格时，发送不合格信号，另设的报警指示灯进行报警，工作人员可根据报警信号控制生产线7停线或其他动作。控制器的检测采用现有的机器视觉识别方法，在此不做赘述。检测结果可通过无线模块传输至云平台。

参阅图5，在一些其他实施例中，控制器采用传统形态学算法和深度学习算法进行视觉检测，根据需求检测对象尺寸、瑕疵、划痕等。控制器的检测方法为：

步骤1：获取线阵相机2拍摄的被测物体8的图像；

步骤2：对图像进行预处理：图像滤波，图像增强及轮廓增强；

步骤3：图像匹配定位，图像矫正处理；

步骤4：图像对比后提取缺陷并判断；

步骤5：结果输出。

实施例二：

参阅图2，本实施例为一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统，包括安装支架1、线阵相机2、线阵光源3、位置传感器4、编码器5和控制机箱6；本实施例的线阵相机2、线阵光源3、位置传感器4、编码器5和控制机箱6的结构与信号传输均相同；

本实施例与实施例一的区别在于：本实施例的线阵光源3的安装位置及打光方向于实施例一不同，本实施例中，线阵光源3安装于安装支架1的立杆101下部且位于生产线7下方，线阵光源3位于两个生产线7传送带的间隙之间，线阵光源3的打光方向朝向两个生产线7传送带之间的透明被测物体8。本实施例为下打光，适用于透明物体表面检测，例如薄膜印刷电路检测、薄膜包装印刷检测等，下打光相较于上打光，图像更清晰，精度更高。

实施例三：

参阅图3，本实施例为一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统，包括安装支架1、线阵相机2、线阵光源3、位置传感器4、编码器5和控制机箱6；本实施例的线阵相机2、线阵光源3、位置传感器4、编码器5和控制机箱6的结构与信号传输均相同；

本实施例与实施例二的区别在于：本实施例的线阵光源3在实施例二的基础上还增加了实施例一的线阵光源3，本实施例中，线阵光源3的数量为两个，安装于安装支架1且分布于生产线7上方和下方；位于生产线7上方的线阵光源3安装于立杆101上部且朝向被测物体8进行上打光，位于生产线7下方的线阵光源3安装于安装支架1的立杆101下部且位于生产线7下方，位于生产线7下方的线阵光源3位于两个生产线7传送带的间隙之间，线阵光源3的打光方向朝向两个生产线7传送带之间的透明被测物体8。本实施例和实施例二均适用于透明材料被测物体8，本实施例下打光的同时也可以增加上打光，以增加检测精度。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：包括安装支架、线阵相机、线阵光源、位置传感器、编码器和控制机箱；

安装支架设于生产线侧部用于安装线阵光源和线阵相机；

线阵相机安装于安装支架上且位于生产线上方用于拍摄生产线上的被测物体；

线阵光源为长条状，线阵光源安装于安装支架上且相对于生产线输送方向横向延伸，线阵光源用于照射生产线上的被测物体；

位置传感器设于生产线上用于采集被测物体起止位置信息；

编码器安装于生产线上且编码器检测端与生产线输送带接触，编码器用于根据实时采集被测物体运动距离；

控制机箱信号连接于线阵相机、线阵光源、位置传感器和编码器。

2.根据权利要求1所述的大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：所述线阵光源安装于安装支架且位于生产线上方。

3.根据权利要求1所述的大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：所述线阵光源安装于安装支架且位于生产线下方，线阵光源位于两个生产线传送带的间隙之间。

4.根据权利要求1所述的大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：线阵光源的数量为两个，安装于安装支架且分布于生产线上方和下方，位于生产线下方的线阵光源设置在两个生产线传送带的间隙之间。

5.根据权利要求1所述的大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：安装支架包括立杆和横杆，所述立杆为两个，立杆竖向设置且位于生产线输送带的两侧，横杆两端连接于立杆的顶端；线阵相机设于横杆中间且线阵相机的拍摄方向朝向下方的生产线输送带。

6.根据权利要求1所述的大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：控制机箱包括控制器、无线模块和电源装置；控制器信号连接于位置传感器、编码器、线阵相机、线阵光源和无线模块；电源装置用于给位置传感器、编码器、线阵相机和无线模块供电。

7.根据权利要求6所述的大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：电源装置包括双路开关电源和连接于双路开关电源的带保险开关滤波器；带保险开关滤波器的输入端为用于外接交流电的接口，双路开关电源用于将交流电转换为12V和24V的直流电。

8.根据权利要求1所述的大幅面对象柔性视觉在线检测系统，其特征在于：所述控制器的检测方法为：

步骤1：获取线阵相机拍摄的被测物体的图像；

步骤2：对图像进行预处理：图像滤波，图像增强及轮廓增强；

步骤3：图像匹配定位，图像矫正处理；

步骤4：图像对比后提取缺陷并判断；

步骤5：结果输出。

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