CN115508381A - 激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置及分级方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置，包括皮带输送机组件、光电触发组件、计米轮触发组件、相机采集系统、激光轮廓扫描组件、图像处理单元、上位机显示组件、标记/提醒组件；皮带输送机组件传送待检测的瓷砖运行；光电触发组件，用于发出光电触发信号来开启或结束工作；计米轮触发组件，用于发出扫描脉冲触发信号；图像处理单元，用于对相机采集系统拍摄的图片和激光轮廓扫描组件获取到的点云数据进行处理，完成后将检测结果传送至上位机显示组件和标记/提醒组件。还提供了该装置的方法，是结合激光和相机复合检测的方式对瓷砖进行检测，可以实现完整的瓷砖缺陷检测及可对缺陷实现更为精准的缺陷分类、定性、定量分析。

Description

激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置及分级方法

技术领域

本发明属于缺陷检测方法的技术领域，特别是涉及激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置及分级方法。

背景技术

伴随着制造业高质量水平提升，当前陶瓷产品生产线已基本完成自动化改造，在流水线上检测陶瓷缺陷目前常采用人工目视检测方法，由于检测精度及检测要求一致性均无法满足工厂质量提升的要求，导致终端客户投诉较多；也存在陶瓷制造厂就业环境相对较差，劳动强度较大，人员流动及招工问题成为产能扩充的瓶颈，陶瓷生产企业急需对现有质量检验工位进行自动化改造。

还存在使用一组或多组相机的方式进行瓷砖表面缺陷信息的采集，通过调整光源和相机的夹角来增强缺陷和背景的对比对，此种方法可以很好的实现缺陷的识别和产品分级，伴随国内厂商的质量水平提升，越来越多的企业需求更为丰富详细的缺陷质量数据用于统计分析缺陷的成因，但是由于瓷砖的缺陷繁多，超过70种以上，且不同厂家的要求和定义也会有所差异，要想完全实现缺陷的精细化分类还需针对缺陷的采集部分提出更高的要求，需要提取更多维度的缺陷信息，做到精准分类，从而反推出生产工艺的差异信息，起到工艺优化的作用。

另外，还存在采用相机结合AI算法的检测方式进行，受限于瓷砖背景复杂度、砖型多样的原因，实际应用的效果较差，暂不能达成厂家的检验要求。

发明内容

技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明针对瓷砖缺陷检测时提供激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置，具体为：

包括皮带输送机组件、光电触发组件、计米轮触发组件、相机采集系统、激光轮廓扫描组件、图像处理单元、上位机显示组件、标记/提醒组件；所述皮带输送机组件传送待检测的瓷砖运行；所述光电触发组件，用于当瓷砖运行至光电触发组件位置时发出光电触发信号于相机采集系统、激光轮廓扫描组件，用于开启或结束工作；所述计米轮触发组件，用于发出相机采集系统的拍摄行数和发出激光轮廓扫描组件的扫描脉冲行数；所述相机采集系统，进行瓷砖的图像采集传送至图像处理单元；所述激光轮廓扫描组件，用于进行采集瓷砖的三维点云数据传送至图像处理单元；所述图像处理单元，对获取到的相机图像信息及线激光轮廓扫描仪的点云数据进行3D数据融合处理，用于对传送的数据进行处理，传送至上位机显示组件和标记/提醒组件。

作为改进，所述上位机显示组件用于储存和显示瓷砖的缺陷信息，所述标记/提醒组件用于发送和存储瓷砖的等级分级信息、异常提醒信号。

作为改进，相机采集系统包括至少一组拍摄相机和至少一组光源组件；激光轮廓扫描组件，为线阵激光轮廓扫描仪，包含由单点或多点式激光测距模块组成的轮廓扫描系统。

本发明采用激光轮廓扫描结合相机采集的复合手段对瓷砖的缺陷进行采集，能够将采用3D轮廓数据和相机的缺陷数据融合的手段进行三维立体式的缺陷检测，进一步地，相机采集系统，能够根据不同的检测要求进行选配相机组数，完成不限于采用单一角度或多角度采集图片的方式。

同时，激光轮廓扫描组件，能够根据不同的检测要求进行选择配置，优选的选择线阵激光轮廓扫描仪，包含由单点或多点式激光测距模块组成的轮廓扫描系统。

本发明还提供了采用上述装置的激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，具体步骤包括S1：通过相机采集系统进行拍照待检测的瓷砖，获得图片，对图片进行图片信息提取和边缘数据提取；S2：通过激光轮廓扫描组件和成像单元采集待检测瓷砖的三维点云数据，进行边缘轮廓数据提取，通过瓷砖三维模型反演获得三维立体数据及缺陷数据；S3：将S1、S2获得数据进行预处理，预处理包括异常数据的剔除、边缘裁剪处理，并将S1和S2中获取到的缺陷模型进行3D数字化，结合缺陷的平面信息急3D点云信息对缺陷进行多维度复合对比，从而获得多维度融合缺陷数据：S4中，S4：将S3获得数据通过缺陷分类器进行分类和缺陷分级判断，将结果信息显示和存储在上位机显示组件中，分级判断后的等级信息传送至标记/提醒组件中。

作为改进，S1：当瓷砖运输到光电触发组件时，光电触发组件发出光电触发信号，相机采集系统、激光轮廓扫描组件和成像单元启动开始工作。

作为改进，S1：相机采集系统包括至少一组拍摄相机组件和至少一组光源组件。

作为改进，当相机采集系统为两组拍摄相机组件时，两组相机的拍摄角度设置为1-60°。

作为改进，S1中，图片信息提取和边缘数据提取包括平面、色差类缺陷数据，凹凸类缺陷数据，尺寸，边直度，直角度

作为改进，S2中，缺陷数据包括凹凸类缺陷数据，尺寸，边直度，直角度，平直度，角变形数据。

作为改进，S3中，将S1、S2获得数据进行预处理，预处理包括异常数据的剔除、边缘裁剪处理，并将S1和S2中获取到的缺陷模型进行3D数字化，结合缺陷的平面信息急3D点云信息对缺陷进行多维度复合对比，从而获得多维度融合缺陷数据；S4中，等级信息包括优等、合格、不良、废品。

有益效果：本发明提出的检测方法，是结合激光和相机复合测量的方式对瓷砖进行测量，并且整个设备可以实现完整的瓷砖缺陷检测，不限于表面缺陷、崩边、崩角、平整度、尺寸测量，真正的实现一体化检测效果，并且设备兼容宽度范围尺寸内，可通过上位机显示组件的方式进行一键换班和换型设置，从而实现更为便捷化的人性化操作，而且此方式可以将激光测量的3D数据和相机的平面数据进行融合检测，一方面可以从系统构架上针对不同类型的缺陷提供更多维度的解决方案，从而增强系统的稳定性，另一方面，激光测量的数据还可为缺陷精细分类提供更多维度的缺陷信息，可以对缺陷实现更为精准的定性、定量分析，为厂家提供更为精准的工艺数据采集及分析。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图。

图2为本发明方法的原理示意图。

图中：皮带输送机组件1、计米轮触发组件2、瓷砖3、光电触发组件4、激光轮廓扫描组件5、光源组6、相第一相机组7、机采集系统8、图像处理单元9、上位机显示组件10、标记/提醒组件11、第二相机组12。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

针对常规在对瓷砖进行质量检测时，需要多个工位分别检测，每个工作都需要进行测量或者扫描，造成了整个检测装置布置长，且设备间共用机械电气部件较多，从而增加了设备的整体成本，且三台设备均使用独立的上位机显示组件进行控制，换型时分别需要在3台设备上进行软件和机械部分的调整的技术问题，本发明对瓷砖检测分级的装置进行改进，选择复合的检测方式，将相机采集图像系统和激光轮廓扫描组件进行复合。

实施例

瓷砖3通过皮带输送机组件1进行运输，当瓷砖3运行到光电触发组件4后，光电触发组件4发出光电触发信号，通过光电触发信号分别触发激光轮廓扫描组件5和相机采集系统8开始工作。相机采集系统8至少包括一组相机组，可以为两组，第一相机组7和第二相机组12，还包括光源组6，其中光源组可以为至少一组。

第一相机组7和第二相机组12开始拍摄，相机采集系统8和激光轮廓扫描组件5开始接收计米轮触发组件2的脉冲触发信号，对待测的瓷砖3进行拍摄，通过预设的拍摄行数或扫描脉冲数限制进行工作，直至接收到光电触发组件4的结束信号对拍摄进行终止。图像处理单元9分别对从多组相机获取到的图片信息和线激光轮廓扫描仪获取到的三维点云数据进行预处理，不限于异常数据的剔除、边缘裁剪等。

系统识别算法通过数据查找、比对的方式，分别对拍摄的图片和点云数据进行分析、处理，完成后将相机采集系统的数据和线激光轮廓扫描仪系统的点云数据进行，缺陷多维度数据融合，通过硬件安装完成后的坐标校正及映射，对检出的缺陷分别进行相机数据和线激光数据进行交叉分析，将所有检出的缺陷进行多维度校验，并且对已确认的缺陷进行多维度信息汇总。

分析完成后将检测结果输出至缺陷分类器中，依据所获取到的多维度信息对缺陷进行分类，分类完成后输出汇总检测结果：尺寸检测结论、平整度检测结果、缺陷检测结果：xx缺陷，大小xx，等信息，给上位机显示组件10进行分级判断，上位机显示组件通过检测结果，结合预设的厂家的检测标准，对已测瓷砖进行分级(优等、合格、不良、废品等)，判断完成后将结果显示在上位机显示组件检出界面，另外将分级的等级信息发送给标记/提醒组件11，从而实现自动化瓷砖表面质量分级。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置，其特征在于：包括皮带输送机组件、光电触发组件、计米轮触发组件、相机采集系统、激光轮廓扫描组件、图像处理单元、上位机显示组件、标记/提醒组件；所述皮带输送机组件传送待检测的瓷砖运行；所述光电触发组件，用于当瓷砖运行至光电触发组件位置时发出光电触发信号于相机采集系统、激光轮廓扫描组件，用于开启或结束工作；所述计米轮触发组件，用于发出相机采集系统的拍摄脉冲触发信号和发出激光轮廓扫描组件的扫描脉冲触发信号；所述相机采集系统，进行瓷砖的图像采集传送至图像处理单元；所述激光轮廓扫描组件，用于进行采集瓷砖的三维点云数据传送至图像处理单元；所述图像处理单元，用于对传送的数据进行处理，传送至上位机显示组件和标记/提醒组件。

2.根据权利要求1所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置，其特征在于：所述上位机显示组件用于储存瓷砖的等级分级信息和显示瓷砖的缺陷信息，所述标记/提醒组件用于发送等级分级信息的提醒信号。

3.根据权利要求1所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测装置，其特征在于：相机采集系统包括至少一组拍摄相机和至少一组光源组件，激光轮廓扫描组件，为线阵激光轮廓扫描仪，包含由单点或多点式激光测距模块组成的轮廓扫描系统。

4.激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，其特征在于：根据权利要求1或2所述的装置进行检测时，具体步骤包括S1：通过相机采集系统进行拍照待检测的瓷砖，获得图片，对图片进行图片信息提取和边缘数据提取；S2：通过激光轮廓扫描组件和成像单元采集待检测瓷砖的三维点云数据，进行边缘轮廓数据提取，通过瓷砖三维模型反演获得三维立体数据及缺陷数据；S3：将S1、S2获得数据进行预处理，再通过数据比对的方式，进行数据融合，交叉分析，获得多维度融合缺陷数据；S4：将S3获得数据通过缺陷分类器进行分类和缺陷分级判断，将结果信息显示和存储在上位机显示组件中，分级判断后的等级信息传送至标记/提醒组件中。

5.根据权利要求3所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，其特征在于：S1：当瓷砖运输到光电触发组件时，光电触发组件发出光电触发信号，相机采集系统、激光轮廓扫描组件和成像单元启动开始工作。

6.根据权利要求3所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，其特征在于：S1：相机采集系统包括至少一组拍摄相机组件和至少一组光源组件。

7.根据权利要求6所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，其特征在于：当相机采集系统为两组拍摄相机组件时，两组相机的拍摄角度设置为1-60°。

8.根据权利要求3所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，其特征在于：S1中，图片信息提取和边缘数据提取包括平面、色差类缺陷数据，凹凸类缺陷数据，尺寸，边直度，直角度。

9.根据权利要求3所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，其特征在于：S2中，缺陷数据包括凹凸类缺陷数据，尺寸，边直度，直角度，平直度，角变形数据。

10.根据权利要求3所述激光和相机复合检测方式的瓷砖缺陷检测分级方法，其特征在于：S3中，预处理包括异常数据的剔除、边缘裁剪处理，并将S1和S2中获取到的缺陷模型进行3D数字化，结合缺陷的平面信息急3D点云信息对缺陷进行多维度复合对比，从而得到较为准确缺陷检出结果；S4中等级信息包括优等、合格、不良、废品。

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