CN115945404A

CN115945404A - 一种缺陷检测设备及检测方法

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Publication number: CN115945404A
Application number: CN202310113555.6A
Authority: CN
Inventors: 孙荣光; 李欢; 王亮; 张俊; 曹葵康; 周明
Original assignee: Tztek Technology Co Ltd
Current assignee: Tztek Technology Co Ltd
Priority date: 2023-02-15
Filing date: 2023-02-15
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2043-02-15
Also published as: CN115945404B

Abstract

本发明提供了一种缺陷检测设备及检测方法，属于机器视觉领域，缺陷检测设备包括与控制器电讯连接且依次布置的对接产线上料站、光学检测站和下料自动分料站；接产线上料站采用基于量测结果的双输送带模组，分别用于截留量测NG产品和将量测OK产品输送至光学检测站；每套光学检测单元包括机器人移载机构、角度自动调节机构和侧面定拍机构，用以对待测产品的全方位姿态调整和缺陷检测；下料自动分料站采用基于检测结果的检测OK自动收料舱和检测NG皮带线的分选下料模组；本申请基于高速、高稳定性的皮带传输系统、多角度全方位的高速视觉检测系统和瑕疵检测算法，可广泛应用于3C电池、规则或不规则板类产品在各个生产制造工艺段的缺陷检测。

Description

一种缺陷检测设备及检测方法

技术领域

本发明创造属于基于精密检测领域，应用于3C零部件的光学检测，具体涉及一种缺陷检测设备及检测方法。

背景技术

随着3C(一般指计算机Computer、通信Communication和消费类电子产品ConsumerElectronics三者结合，亦称信息家电)行业，尤其是消费类电子市场如移动终端、电子穿戴类产品的迅速发展，电子产品类零部件的出货量越来越大，对其生产过程中的质量管控显得尤其重要。

其中，3C软包电池作为3C移动智能终端行业的基本能源模块，其质量控制显得尤为重要，其质量控制中的外观缺陷的检测，传统靠人工经验、手动量检测，效率低，质量控制难以保证。

随着自动化技术、基于机器视觉量检测系统以及人工智能AI深度学习瑕疵检测算法的发展，针对3C电池的高速、高质量的检测设备成为可能。因此，本申请基于自研视觉量检测技术结合图像处理技术开发适于3C零部件、如3C软包电池的检测方案，以期望提高效率，并保证量检测质量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种缺陷检测设备及检测方法，其能解决上述问题。

一种缺陷检测设备，缺陷检测设备包括与控制器电讯连接且依次布置的对接产线上料站、光学检测站和下料自动分料站；其中，所述对接产线上料站采用基于量测结果的双输送带模组，分别用于截留量测NG产品和将量测OK产品输送至光学检测站；所述光学检测站采用基于2N套6自由度调整的光学检测单元，实现N通道2N位并行的光学检测；每套光学检测单元包括机器人移载机构、角度自动调节机构和侧面定拍机构，用以对待测产品的全方位姿态调整和缺陷检测；所述下料自动分料站采用基于检测结果的检测OK自动收料舱和检测NG皮带线的分选下料模组，检测OK自动收料舱用于对检测OK的产品自动装盘流出收料，所述检测NG皮带线将检测NG的产品通过皮带线向后流到人工复判并装盘收料。

进一步的，所述机器人移载机构通过多轴机械臂对待测产品实现四自由度姿态调整，结合角度自动调节机构的角度调节，光学检测站实现对待测产品的六自由度姿态调整和缺陷检测。

进一步的，缺陷检测设备还包括一个设置在对接产线上料站与光学检测站之间的左右分料搬运整形模组，用于将从对接产线上料站的来料整形翻转后分配给光学检测站进行缺陷检测。

进一步的，在所述对接产线上料站上游设置量测站，用于对缺陷检测前的产品进行量测，通过量测对产品进行预分拣。

本发明还提供了一种3C电池的检测方法，检测方法基于前述的缺陷检测设备实施，检测方法包括：

S1、上料和识别码采集，通过对接产线上料站将量测OK产品上料，并通过扫码器进行电池信息采集；

S2、上表面图像采集，在对接产线上料站的输送过程，通过正面采集相机对电池上表面进行图像采集；

S3、产品光学定位和机器人转移，对接产线上料站将上表面图像采集结束的产品通过CCD相机定位并通过机器人进行转移；

S4、电池整形及翻转，通过左右分料搬运整形模组将电池电极整形，并进行翻转，然后输送给光学检测站；

S5、缺陷集成检测，通过光学检测站对电池的侧面、拐角、标签背面、标签顶部以及电池下表面进行图像采集和图像处理，实现电池瑕疵集成检测和瑕疵分类；

S6、通过OK/NG结果进行卸载和装箱，下料自动分料站根据光学检测站的检测结果，将检测OK产品通过检测OK自动收料舱自动装盘流出收料，将检测NG产品通过检测NG皮带线下料向后流到人工复判并装盘收料。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请基于高速、高稳定性的皮带传输系统、多角度全方位的高速视觉检测系统、新一代基于Deep Learning的瑕疵检测算法，对被检测产品-3C电池进行全方位视觉瑕疵检测；本申请的方案可广泛应用于3C电池、规则或不规则板类产品在各个生产制造工艺段的缺陷检测，能够改善生产工艺、节省质检成本，同时为后续产品工艺优化、品质提升、节省人力提供了良好的解决方案。

附图说明

图1为缺陷检测设备一个实施例的俯视图；

图2为缺陷检测设备另一实施例的俯视图；

图3为缺陷检测设备部分结构示意图；

图4为光学检测站的光学检测单元结构示意图；

图5为3C电池的检测方法的流程图；

图6为3C电池的缺陷检测逻辑图；

图7为通过本申请对3C电池的检测参数示例图。

图中：

1000、缺陷检测设备；

100、对接产线上料站；110、量测OK上料带线；120、量测NG上料带线；

200、光学检测站；210、机器人移载机构；220、角度自动调节机构；230、侧面定拍机构；

300、下料自动分料站；310、检测OK自动收料舱；320、检测NG皮带线；

400、左右分料搬运整形模组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，本说明书中所使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

缺陷检测设备

一种缺陷检测设备1000，参见图1-图4，包括与控制器电讯连接且依次布置的对接产线上料站100、光学检测站200、下料自动分料站300和左右分料搬运整形模组400。

其中，接产线上料站100采用基于量测结果的双输送带模组，分别用于截留量测NG产品和将量测OK产品输送至光学检测站200。

具体的，所述对接产线上料站100的双输送带模组包括并排设置的量测OK上料带线110和量测NG上料带线120；所述量测OK上料带线110邻接所述光学检测站200，用以将量测OK产品进行扫码、除尘、正面扫描并搬运至光学检测站200；所述量测NG上料带线120用于将上游量测NG产品截留下料，避免不必要的后续缺陷检测，提高效率。

其中，参见图4，光学检测站200采用基于2N(N为正整数)套6自由度调整的光学检测单元，实现N通道2N位并行的光学检测；每套光学检测单元包括机器人移载机构210、角度自动调节机构220和侧面定拍机构230，用以对待测产品的全方位姿态调整和缺陷检测。

具体的，所述机器人移载机构210通过多轴机械臂对待测产品实现四自由度姿态调整，结合角度自动调节机构220的角度调节，光学检测站200实现对待测产品的六自由度姿态调整和缺陷检测。

具体应用示例中，缺陷检测设备1000用于对3C电池的缺陷检测，其中，角度自动调节机构220集成的主相机采集3C电池的拐角图像，侧面定拍机构230采集3C电池的侧面图像，通过控制器的图像处理器实现对电池表面的缺陷检测，缺陷类别包括划伤、漏铝、漏液、异物、变形、凹凸、污染、胶丝。

其中，下料自动分料站300采用基于检测结果的检测OK自动收料舱310和检测NG皮带线320的分选下料模组，检测OK自动收料舱310用于对检测OK的产品自动装盘流出收料，所述检测NG皮带线320将检测NG的产品通过皮带线向后流到人工复判并装盘收料。

参见图1和图2，下料自动分料站300设置在光学检测站200下游的不同位置，根据实际场所进行适应性布置即可。

其中，左右分料搬运整形模组400设置在对接产线上料站100与光学检测站200之间，用于将从对接产线上料站100的来料整形翻转后分配给光学检测站200进行缺陷检测。

所述左右分料搬运整形模组400包括一个驱动输送线台、多个集成真空吸附定位和旋转的摆台以及多个整形机构，所述整形机构与摆台的数量相等且配合实现对产品的顶压整形；多个摆台在驱动输送线台上多工位移动，实现产品的翻转后输送。

参见图1-图3的示例中，光学检测站200采用基于2通道4位并行的光学检测，左右分料搬运整形模组400上设置两个摆台以及两个整形机构，将整形和旋转后的待测产品分别送往后续的2通道进行集成缺陷检测。

进一步的，参见图2的实施例，在对接产线上料站100上游设置量测站，用于对缺陷检测前的产品进行量测，通过量测对产品进行预分拣，得到量测OK产品和量测NG产品。

检测方法

一种3C电池的检测方法，参见图5的检测方法的流程图结合图6的缺陷检测逻辑图，所述检测方法基于前述的缺陷检测设备实施，检测方法包括：

S1、上料和识别码采集，通过对接产线上料站100将量测OK产品上料，并通过扫码器进行电池信息采集。

S2、上表面图像采集，在对接产线上料站100的输送过程，通过正面采集相机对电池上表面进行图像采集。

S3、产品光学定位和机器人转移，对接产线上料站100将上表面图像采集结束的产品通过CCD相机定位并通过机器人进行转移。

S4、电池整形及翻转，通过左右分料搬运整形模组400将电池电极整形，并进行翻转，然后输送给光学检测站200。

S5、缺陷集成检测，通过光学检测站200对电池的侧面、拐角、标签背面、标签顶部以及电池下表面进行图像采集和图像处理，实现电池瑕疵集成检测和瑕疵分类。

S6、通过OK/NG结果进行卸载和装箱，下料自动分料站300根据光学检测站200的检测结果，将检测OK产品通过检测OK自动收料舱310自动装盘流出收料，将检测NG产品通过检测NG皮带线320下料向后流到人工复判并装盘收料。

通过上述设备和方法，可以实现对图7所示的3C电池进行8拐角、1圆弧、正面a、反面b、侧面c、侧面c1、侧面d、侧面e、侧面f、侧面f1的缺陷检测，还可集成量测站，实现对电池宽度、电池高度、电池厚度的测量。最终，设备检出率：CR缺陷检出率＝100％、一般缺陷检出率：>99％；检测重复性>90％；图像一致性(相关性)>90％；CT<3s；漏检率<0.02％；过杀率<5％。提高了工作效率和工作质量，便于推广应用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种缺陷检测设备，其特征在于：

缺陷检测设备(1000)包括与控制器电讯连接且依次布置的对接产线上料站(100)和光学检测站(200)；其中，

所述对接产线上料站(100)采用基于量测结果的双输送带模组，分别用于截留量测NG产品和将量测OK产品输送至光学检测站(200)；

所述光学检测站(200)采用基于N为正整数的2N套6自由度调整的光学检测单元，实现N通道2N位并行的光学检测；每套光学检测单元包括机器人移载机构(210)、角度自动调节机构(220)和侧面定拍机构(230)，用以对待测产品的全方位姿态调整和缺陷检测。

2.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：

缺陷检测设备(1000)还包括一个设置于光学检测站(200)下游的下料自动分料站(300)；所述下料自动分料站(300)采用基于检测结果的检测OK自动收料舱(310)和检测NG皮带线(320)的分选下料模组，检测OK自动收料舱(310)用于对检测OK的产品自动装盘流出收料，所述检测NG皮带线(320)将检测NG的产品通过皮带线向后流到人工复判并装盘收料。

3.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：

所述对接产线上料站(100)的双输送带模组包括并排设置的量测OK上料带线(110)和量测NG上料带线(120)；所述量测OK上料带线(110)邻接所述光学检测站(200)，用以将量测OK产品进行扫码、除尘、正面扫描并搬运至光学检测站(200)；所述量测NG上料带线(120)用于将上游量测NG产品截留下料。

4.根据权利要求1所述的缺陷检测设备，其特征在于：

所述机器人移载机构(210)通过多轴机械臂对待测产品实现四自由度姿态调整，结合角度自动调节机构(220)的角度调节，光学检测站(200)实现对待测产品的六自由度姿态调整和缺陷检测。

5.根据权利要求1或4所述的缺陷检测设备，其特征在于：

缺陷检测设备(1000)用于对3C电池的缺陷检测，其中，角度自动调节机构(220)集成的主相机采集3C电池的拐角图像，侧面定拍机构(230)采集3C电池的侧面图像，通过控制器的图像处理器实现对电池表面的缺陷检测，缺陷类别包括划伤、漏铝、漏液、异物、变形、凹凸、污染、胶丝。

6.根据权利要求2所述的缺陷检测设备，其特征在于：

缺陷检测设备(1000)还包括一个设置在对接产线上料站(100)与光学检测站(200)之间的左右分料搬运整形模组(400)，用于将从对接产线上料站(100)的来料整形翻转后分配给光学检测站(200)进行缺陷检测。

7.根据权利要求6所述的缺陷检测设备，其特征在于：

所述左右分料搬运整形模组(400)包括一个驱动输送线台、多个集成真空吸附定位和旋转的摆台以及多个整形机构，所述整形机构与摆台的数量相等且配合实现对产品的顶压整形；多个摆台在驱动输送线台上多工位移动，实现产品的翻转后输送。

8.根据权利要求1或6所述的缺陷检测设备，其特征在于：

在所述对接产线上料站(100)上游设置量测站，用于对缺陷检测前的产品进行量测，通过量测对产品进行预分拣。

9.一种3C电池的检测方法，其特征在于，所述检测方法基于权利要求1～8中任一项所述的缺陷检测设备来进行实施，所述检测方法包括：

S1、上料和识别码采集，通过对接产线上料站(100)将量测OK产品上料，并通过扫码器进行电池信息采集；

S2、上表面图像采集，在对接产线上料站(100)的输送过程，通过正面采集相机对电池上表面进行图像采集；

S3、产品光学定位和机器人转移，对接产线上料站(100)将上表面图像采集结束的产品通过CCD相机定位并通过机器人进行转移；

S4、电池整形及翻转，通过左右分料搬运整形模组(400)将电池电极整形，并进行翻转，然后输送给光学检测站(200)；

S5、缺陷集成检测，通过光学检测站(200)对电池的侧面、拐角、标签背面、标签顶部以及电池下表面进行图像采集和图像处理，实现电池瑕疵集成检测和瑕疵分类；

S6、通过OK/NG结果进行卸载和装箱，下料自动分料站(300)根据光学检测站(200)的检测结果，将检测OK产品通过检测OK自动收料舱(310)自动装盘流出收料，将检测NG产品通过检测NG皮带线(320)下料向后流到人工复判并装盘收料。