CN116045854B - 一种多轴联动视觉检测设备及多工位电机一致性标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及视觉检测设备标定领域，具体地说，涉及一种多轴联动视觉检测设备及其多工位电机一致性标定方法。针对现有技术中存在的技术缺陷，本发明提供了一种多轴联动视觉检测设备，其包括设备主体，设备主体包括用于放置检测对象且具有第二旋转方向的工装组件，工装组件处能够放置标定块；本发明通过标定块中标定块主体处的基准块的l边中线变化角度作为对比基准；一方面在进行图像对比时，l边中线角度的变化量能够在采集的图像中清楚的识别得出；另一方面，以l边中线角度变化作为对比量能够与工位电机的旋转角度直接对应从而保证误差较小且变化敏感度较高。

Description

一种多轴联动视觉检测设备及多工位电机一致性标定方法
技术领域
本发明涉及视觉检测设备标定领域，具体地说，涉及一种多轴联动视觉检测设备及多工位电机一致性标定方法。
背景技术
随着经济发展，各类外观要求较高的产品如电子产品的中框等陆续进入市场。由于这些产品的外观是否存在缺陷直接影响到其的正常使用；故而，在该类产品投入使用之前，需要对其进行外观视觉检测以筛选出外观存在缺陷的不良品。由于现在的该类产品的产量日益增大，与之相对应的视觉检测设备的需求的日益增大。
传统的人工检测由于检测效率低以及不良品检出率较低的问题已经逐渐被视觉检测设备取代。现有的视觉检测设备通常采用多轴联动的方式以对检测对象或者视觉设备进行姿态调整，从而能够对于检测对象的重点检测部位以完成覆盖。但是，由于多轴联动的方式需要大量的器件和线路布置来实现；现有的多轴联动设备的器件一方面存在着器件和线路布置复杂而导致整体的结构不够紧凑合理不便于搭建，另一方面，现有设备的结构布线问题也直接导致与该设备相适用的视觉检测方法存在着不够高效以及整个检测流程中无效运动较多从而容易对于检测过程中检测对象的稳定性造成影响，也使得整个检测过程不够精细而在检测过程中也容易出现差错。故而，一种器件布置更加合理的检测设备以及与之相适用的运行更加稳定高效的检测方法是目前市场上所欠缺的。
同时，现有的视觉检测设备由于产品的检测需求量大，故而大多需要多工位同步进行从而能够同时对于多个检测对象进行检测以较大程度的提高检测效率，但是，由于在设备安装调试过程中各个工位的旋转零点位置存在差异；此外，由于检测对象固定和视觉检测安装零件加工有平面度等误差，安装时有垂直度差异，前述误差会累计。故而各个工位间的一致性同步工作存在着差异，进而可能对整个检测工作的正常进行产生影响。
现有技术中对于如何稳定且低成本的对于多工位同步工作的一致性进行标定鲜有研究。同时也由于多轴设备本身的布置结构较为复杂，现有技术中常用的辅助标定设备如激光干涉仪，在多轴设备中经常出现光路被挡而无法应用的情况，因此，一种新型的多轴联动设备以及与之相适配应用的低成本标定方法是当前视觉检测领域所亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的技术缺陷，本发明提供了一种多轴联动视觉检测设备，其包括设备主体，设备主体包括用于放置检测对象且具有第二旋转方向的工装组件，工装组件处能够放置标定块，标定块处形成有长方形状的基准块；
工装组件设有多个并依次形成第一工位、第二工位以及按此顺序排列的剩余工位处；各个工位处的工装组件分别由相应工位的工位电机驱动以实现第二旋转方向上的旋转；
设备主体还包括具有第二移动方向的视觉采集组件，工装组件第二旋转方向上的旋转轴与视觉采集组件的第二移动方向相一致；视觉采集组件设有多个且与工装组件一一对应。
具体说明地，本发明通过工装组件以及视觉采集组件在各个方向的移动或旋转能够较佳地协同配合以调整检测对象和视觉检测组件之间的相对位置，从而实现较佳的检测图像采集效果，进而确保从所采集的图像而分析检测得出的检测结果准确性。
作为优选，工装组件能够位于视觉采集组件处形成的检测区域内。
作为优选，各个工位的工位电机通过外部的控制信号以控制旋转角度。
作为优选，标定块与检测对象形状大小一致。
作为优选，标定块能够通过各个工位处的定位吸盘被吸附固定。
本发明还提供在前述一种多轴联动视觉检测设备与视觉采集组件配合使用，具体通过如下步骤进行标定；设备主体所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；第二移动方向为Z轴方向；标定块处的长方形基准块具有长度l；
步骤S1，将标定块放置固定于第一工位处；
步骤S2，第一工位对应的视觉采集组件沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机在零位上的图像i0；
步骤S3：第一工位处的工位电机正方向旋转θ角，n*θ＝180°；视觉采集组件采图，处理得到第一工位处的工位电机在θ角上的图像i1，并与i0相比对并得出对比量结果；
步骤S4：按S3中步骤，第一工位处的工位电机依次旋转到(n-1)*θ的位置，得到工位上2*θ到(n-1)*θ的图像i2到i(n-1)并均与图像i0相比对并得出对比量结果；
步骤S5：第一工位处的工位电机返回原点；
步骤S6：重复步骤S2到步骤S4 N次，求出各图像相对i0中的对比量结果；
步骤S7：取多次对比量结果的平均值，作为各(n-1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；
步骤S8：按步骤S3到步骤S7反转第一工位处的工位电机，求出反方向的第一工位的基准值；
步骤S9：第一工位处的工位电机复位，第一工位对应相机沿Z轴上升回位；标定块松开，取下，放在第二工位上；
步骤S10：第二工位上相机按步骤S2到S8求出第二工位各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S11：按步骤S9到步骤S10完成剩余工位的各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S12：以第一工位为基准，计算得出其余各工位在各(n-1)*θ角下的正方向和反方向的补偿值完成工位电机(126)一致性的标定。
作为优选，步骤S3以及步骤S4中，对比量为i1、i2至i(n-1)相对于i0中l边中线角度变化s11、s21至s(n-1)1。
作为优选，步骤S7和步骤S8中的基准值为l边中线的角度值，正方向上的基准值计算公式为反方向上的基准值计算公式为/>
作为优选，步骤S12中的补偿值计算方法为正方向补偿值Smz＝Smz(n-1)-S1z(n-1)和反方向补偿值Smf＝Smf(n-1)-S1f(n-1)。
作为优选，前述步骤得到的正方向补偿值和反方向补偿值能够作为参考使得检测人员通过控制调整相应电机的旋转角度以实现多工位一致性。
具体说明地，本发明通过标定块中标定块主体处的基准块的l边中线变化角度作为对比基准；一方面在进行图像对比时，l边中线角度的变化量能够在采集的图像中清楚的识别得出；另一方面，以l边中线角度变化作为对比量能够与工位电机的旋转角度直接对应从而保证误差较小且变化敏感度较高。
可以理解地，通过得到正方向以及反方向上的补偿值能够较佳地得出其他工位与第一工位在旋转不同角度时存在的偏差，从而检测人员能够以补偿值为参考再通过程序设定来消除该偏差以保证多工位的一致性，进而确保整个检测流程的同步稳定运行。故而能够有效地避免因各工位旋转角度存在差异而影响到采图和对比分析的情况。
附图说明
图1为实施例1中设备主体的结构示意图；
图2为实施例1中视觉采集组件的结构示意图；
图3为实施例1中三轴平台的结构示意图；
图4为图3中水平平台的结构示意图；
图5为图3中安装架的结构示意图；
图6为图5中移动安置板的结构示意图；
图7为实施例2中二轴旋转装置的结构示意图；
图8为图7中安装板的结构示意图；
图9为图7中第一轴旋转板和第二轴旋转工位的结构示意图；
图10为图9中第二轴旋转工位的结构示意图；
图11为图9中第二轴旋转工位另一视角的结构示意图；
图12为图10中限位板的结构示意图；
图13为实施例3中标定块主体的结构示意图；
图14为实施例3中标定块主体的另一视角的结构示意图；
图15为实施例8中手机中框的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
结合图1-图6，本实施例提供一种多轴联动视觉检测设备，其包括设备主体100，设备主体100所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；设备主体100包括用于放置检测对象的工装组件140以及用于采集检测对象的检测图像的视觉采集组件120，视觉采集组件120处形成检测区域，工装组件140能够位于检测区域处；
工装组件140具有相互独立的第一旋转方向和第二旋转方向，第一旋转方向和第二旋转方向用于共同实现检测对象的姿态调节；工装组件140的第一旋转方向和第二旋转方向的旋转轴为相互正交的构造。
可以理解地，相互正交的旋转轴一方面能够较方便地搭建得到，另一方面，也能够便于位置姿态调节的设定和计算。
本实施例中，前述视觉采集组件120具有相互独立的第一移动方向和第二移动方向，视觉采集组件120的第一移动方向和第二移动方向相互正交，工装组件140具有第三移动方向；第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向用于共同实现视觉采集组件120与检测对象间相对空间位置的调节。
工装组件140第二旋转方向上的旋转轴与视觉采集组件120的第二移动方向相一致；工装组件140的第三移动方向还用于实现工装组件140以及放置于工装组件140处的检测对象在上料区域和检测区域间的移动；
用前述空间坐标系来描述，本实施例中第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向分别为X轴方向，Z轴方向和Y轴方向。
具体说明地，通过工装组件140以及视觉采集组件120在各个方向的移动或旋转能够较佳地协同配合以调整检测对象和视觉检测组件之间的相对位置，从而实现较佳的检测图像采集效果，进而确保从所采集的图像而分析检测得出的检测结果准确性。
具体说明地，设备主体100包括三轴平台130和安装于三轴平台130处单侧的移动装载机构110，移动装载机构110包括布置有工装组件140的二轴旋转装置710；三轴平台130包括平台主体，平台主体包括水平布置的水平平台131和竖直布置于水平平台131处的安装架132；移动装载机构110与三轴平台130的水平平台131间构成移动配合以实现工装组件140第三移动方向上的移动。
平台主体的安装架132处沿第一移动方向活动布置有移动安置板510，视觉采集组件120沿第二移动方向活动布置于移动安置板510处。移动安置板510和安装架132之间的活动布置能够通过直线电机和导轨以实现；视觉采集组件120和移动安置板510之间的活动布置能够通过丝杆模组以实现。
具体说明地，通过将移动装载机构110也即二轴旋转装置710安装于具有三轴联动功能的三轴平台130处即可搭建构成五轴联动的设备主体100；能够实现五轴联动功能的视觉检测设备便能够较佳地满足被检工件所需的检测需求。并且，本实施例中，搭建得到的设备主体100的整体结构紧凑，空间利用高效，三轴平台130和二轴旋转装置710在组合搭建之后不会造成过多的无效空间，从而使得设备主体100在工作区域内不会占用过大的使用空间，进而能够较佳地减小对于工作区域内工作人员以及其他器材的影响。
实施例2
结合图7-图12，本实施例提供能够适用于实施例1中的设备主体100的二轴旋转装置710，其包括装置主体，装置主体包括用于与三轴平台130相匹配安装的安装板711，安装板711处活动设置有绕第一轴向转动的第一轴旋转板712，工装组件140沿第一轴旋转板712长度方向间隔布置；工装组件140设有多个并依次形成第一工位、第二工位以及按此顺序排列的剩余工位。
可以理解地，安装板711能够根据所需安装的三轴平台130而调整适配，通过安装板711能够较佳地将装置主体同三轴平台130快速组合；同时使用人员可以将装置主体与三轴平台130保持统一的输出接口，从而便能够搭建组成具有五轴联动功能且能够统一控制管理的视觉检测设备。并且，当需要用于不同的检测对象时，检测人员可以将该装置主体装配安装于与该检测对象较为适配的三轴平台130处从而取得较佳的视觉采集效果进而确保较高的采图分析结果的准确性，故而，本实施例中的装置主体能够较佳地提高检测人员针对不同检测对象所搭建五轴平台的操作灵活性。
相对比于现有技术，本实施例中的装置主体能够稳定便捷地被装配适用于各类三轴平台130，具有较佳的通用性。进而相比于一体化搭建的五轴检测设备本实施例能够较好地降低成本和便于拆装调整，灵活性较佳。
安装板711长度方向上的两端形成有垂直于安装板711的装配板7111；第一轴旋转板712设置于两端的装配板7111之间，第一轴向为与两侧装配板7111相垂直的直线方向。
工装组件140包括第二轴旋转工位910；第二轴旋转工位910沿第一轴旋转板712长度方向均匀间隔布置，第二轴旋转工位910相对于第一轴旋转板712绕第二轴向转动，第二轴向为与旋转板相垂直的直线方向，第二轴旋转工位910随第一轴旋转板712绕第一轴向的转动构成工装组件140的第一旋转方向，第二旋转工位绕第二轴向的转动构成工装组件140的第二旋转方向；第二轴旋转工位910绕第二轴向的旋转角度被限制在有限角度内。
安装板711一端的装配板7111处设有与第一轴旋转板712相连接的侧边DD电机713；侧边DD电机713带动第一轴旋转板712转动以实现工装组件140在第一旋转方向上的旋转；
具体地，侧边DD电机713通过外部的控制信号以控制旋转角度；从而能够稳定地带动第一轴旋转板712转动相应的角度；各个设置于第一轴旋转板712处的第二轴旋转工位910也能够随之实现第一旋转方向上的旋转，从而在检测流程中能够根据检测需求进行姿态调节以使得检测对象处于适合相机拍摄采图的较佳角度。
第一轴旋转板712沿其长度方向间隔设置多个工位电机911，各个工位电机911分别用于带动各个第二轴旋转工位910旋转以实现工装组件140在第二旋转方向上的旋转。
各个工位的工位电机911通过外部的控制信号以控制旋转角度。从而使得各个工位电机911能够较稳定地带动各个旋转工位旋转确定的角度，进而配合工装组件140的第一旋转方向使得固定于各个工位处的检测对象能够具有两个轴向上的自由度，进而更好地配合检测过程中的角度需要。
第二轴旋转工位910包括放置盘912，放置盘912远工位电机911的一侧表面处设有吸盘底板913，吸盘底板913远放置盘912的一侧设有吸盘安置板；吸盘安置板处均匀分布有多个吸紧方向朝向远吸盘底板913一侧的用于吸附固定检测对象的定位吸盘915。
具体说明地，通过定位吸盘915能够较快速方便地将检测对象吸附定位于各个工位处，从而能够较佳地提高工作人员在对检测对象进行上料时的上料速度，进而提高了整个检测过程的进行速率。此外，各个定位吸盘915的安装位置能够较方便地根据所需检测的检测对象形状进行安装分布，从而能够确保本实施例中的装置主体能够较佳地适用于不同的检测对象。
放置盘912远吸盘安置板一侧的底壁处设有用于安装螺钉的螺孔916，放置盘912的外缘处设置有朝向安装板711一侧的竖直隔板917。
第二轴旋转工位910的底部位置处设有用于与竖直隔板917相配合以限制第二旋转工位旋转通过的限位板918，限位板918近放置盘912的一侧形成有用于与螺钉配合以形成硬限位的限位凸起9181。
当工位电机911处于零位时，限位凸起9181与螺钉之间沿放置盘912周向方向的夹角为一百八十度；螺钉和限位凸起9181本身所具有的宽度限制工位电机911单向旋转的角度在一百八十度内。
具体说明地，本实施例中的第二旋转工位在工位电机911的带动下具有零位以及正方向反方向两个旋转方向，并且当工位电机911旋转至一百八十度时会切断气管，故而通过本实施例中的隔板、限位板918、螺钉以及形成于限位板918处的限位凸起9181能够较佳地第二旋转工位的旋转角度进行限制从而在确保满足检测需要的同时避免出现切断气管的情况。
限位板918的外壁处设置有用于辨别工位电机911旋转方向的光电开关9182。
具体说明地，本实施例中，通过光电开关9182能够较佳地对工位电机911的旋转方向进行识别以实时确定工位电机911是否在外部控制下正常工作，从而能够在工位电机911工作出现异常时能够及时被识别发现，进而检测人员能够及时进行处理以避免造成严重后果。
实施例3
结合图13-图14，本实施例提供一种多轴联动视觉检测设备上多工位一致性标定块，其能够放置于实施例1或实施例2中的工装组件140处并配合视觉采集组件120对于实施例1中的设备主体100或者实施例2中的装置主体进行标定；其包括标定块主体1300，标定块主体1300具有与检测对象一致的长度L和宽度W；标定块主体1300处形成有具有长度l的长方形基准块1310。
具体说明地，标定块主体1300的长度L和宽度W可以根据所需检测的检测对象进行调整以适配，从而能够较佳地减小在对不同检测对象进行检测前的标定过程中所存在的误差。此外，具有长度l和宽度w的基准块1310能够较佳地在标定过程中作为基准。
标定块主体1300的厚度与检测对象相一致。从而能够减小X，Y，Z轴上运动位置的偏差造成的影响。
标定块主体1300的底面用于与待标定的工位相定位配合。标定块主体1300的顶面处形成有凹槽1320，基准块1310凸出形成于凹槽1320的中部；基准块1310的长度l和宽度w能够作为标定过程中的基准。
凹槽1320内基准块1310与凹槽1320内侧壁之间形成有多条加强筋1330。可以理解地，加强筋1330能够较佳地保证标定块主体1300的强度以提高耐用性。
标定块主体1300材料选用为殷钢。殷钢的线膨胀系数小，从而能够较佳地减小温度对标定块尺寸的影响。
实施例4
本实施例提供用于实施例1或实施例2中装置主体的标定方法，其与视觉采集组件120以及实施例3中的标定块配合使用时，通过如下步骤进行标定；装置主体所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；第二移动方向为Z轴方向；标定块处的长方形基准块1310具有长度l；
步骤S1：相机标定
使用棋盘格、圆点等常规相机标定方法，依次将每个工位上对应镜头的畸变进行校正；
步骤S2：进行多工位电机911一致性标定；(第二旋转方向标定)
步骤S3：进行侧边DD电机713一致性标定(第一旋转方向标定)。
本实施例中标定方法所适用的装置主体，包括用于放置检测对象且具有第一旋转方向和第二旋转方向的工装组件140；工装组件140处能够放置标定块，标定块处形成有长方形基准块1310；
工装组件140设有多个并依次形成第一工位、第二工位以及按此顺序排列的剩余工位处；各个工位处的工装组件140由侧边DD电机713驱动以实现第一旋转方向上的旋转；各个工位处的工装组件140分别由相应工位的工位电机911驱动以实现第二旋转方向上的旋转；
设备主体100还包括具有第二移动方向的视觉采集组件120，工装组件140第一旋转方向的旋转轴与视觉采集组件120的第二移动方向相正交；工装组件140第二旋转方向上的旋转轴与视觉采集组件120的第二移动方向相一致；视觉采集组件120设有多个且与工装组件140一一对应。
工装组件140能够位于视觉采集组件120处形成的检测区域内。侧边DD电机713和各个工位处的工位电机911通过外部的控制信号以控制旋转角度。
具体说明地，本实施例中，首先通过步骤S1能够较佳地保证各检测面运动到正向相机位置时无失真，进而保证各工位在同一个视觉采集位置下镜头采集图像的一致性。
进一步地，通过步骤S2和步骤S3中的标定过程能够较佳地通过相应的基准得出与安装过程中所产生的误差以及工件本身加工以及装配中产生的误差；从而确保了在后续的视觉图像采集过程中，工作人员能够通过程序设定或者机械调整的方法以与前述误差相抵消，从而能够有效地避免因前述误差而对检测结果所产生的如各工位处所采集的检测图像缺陷特征有差异等不良影响；进而提高了检测结果的准确性。
同时，本实施例的标定方法中，除了需要标定的装置主体以及用于搭建多轴检测设备的三轴平台130之外；仅需要额外使用标定块主体1300便可以完全完成整个标定流程，故而，本实施例中的标定流程相较于现有技术，操作便捷稳定且成本较低。此外，值得注意地是，标定人员所采用的标定块主体1300可以根据所需检测的检测对象进行制作，从而在标定过程中能够较佳地模拟出真实的检测情况，从而能够实现适用于该检测对象的最佳标定效果，确保较高的标定精度从而减小实际检测过程中的误差。
实施例5
本实施例提供适用于实施例4中步骤S2的多工位电机911一致性标定方法，本实施例中，视觉采集组件120为光源和相机，其具体包括以下步骤：
步骤S21，将标定块放置固定于第一工位处；
步骤S22，第一工位对应的视觉采集组件120沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机911在零位上的图像i0；
步骤S23：第一工位处的工位电机911正方向旋转θ角，n*θ＝180°；视觉采集组件120采图，处理得到第一工位处的工位电机911在θ角上的图像i1，并与i0相比对并得出对比量结果；
步骤S24：按S23中步骤，第一工位处的工位电机911依次旋转到(n-1)*θ的位置，得到工位上2*θ到(n-1)*θ的图像i2到i(n-1)并均与图像i0相比对并得出对比量结果；
步骤S25：第一工位处的工位电机911返回原点；
步骤S26：重复步骤S22到步骤S24 N次，求出各图像相对i0中的对比量结果；
步骤S27：取多次对比量结果的平均值，作为各(n-1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；
步骤S28：按步骤S23到步骤S27反转第一工位处的工位电机911，求出反方向的第一工位的基准值；
步骤S29：第一工位处的工位电机911复位，第一工位对应相机沿Z轴上升回位；标定块松开，取下，放在第二工位上；
步骤S210：第二工位上相机按步骤S22到S28求出第二工位各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S211：按步骤S29到步骤S210完成剩余工位的各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S212：以第一工位为基准，计算得出其余各工位在各(n-1)*θ角下的正方向和反方向的补偿值完成工位电机911一致性的标定。
具体说明地，本实施例中采用标定块作为图像对比的参考基准以得出其余工位相对于第一工位在第二旋转方向上的补偿值；从而能够使得工作人员能够以补偿值为参考而采取措施与误差相抵消；从而确保多工位处的工位电机911在旋转中的一致性，也即多个工位在第二旋转方向上的旋转一致性；进而确保各个工位处视觉采集组件120采集的检测图像的一致性和准确性。
进一步地，本实施例中步骤S23中的θ角可以根据不同的检测对象以进行选择，从而能够确保在满足检测对象所需检测精度的同时避免出现过度标定的情况，进而能够提高标定效率并且节约成本。
此外，步骤S21中标定块通过第一工位处的定位吸盘915被吸附固定于第一工位处。由于各个工位处的定位吸盘915根据所需检测的检测对象进行安装布置，故而与检测对象长宽以及厚度保持一致的标定块能够牢固地通过定位吸盘915被吸附固定在工位处；从而能够有效地避免在标定过程中因标定块固定不牢固发生偏移而影响标定精度的情况。
步骤S23以及步骤S24中，对比量为i1、i2至i(n-1)相对于i0中l边中线角度变化s11、s21至s(n-1)1。
步骤S27和步骤S28中的基准值为l边中线的角度值，正方向上的基准值计算公式为反方向上的基准值计算公式为/>步骤S212中的补偿值计算方法为正方向补偿值Smz＝Smz(n-1)-S1z(n-1)和反方向补偿值Smf＝Smf(n-1)-S1f(n-1)。前述步骤得到的正方向补偿值和反方向补偿值能够作为参考使得检测人员通过控制调整相应电机的旋转角度以实现多工位一致性。
具体说明地，本实施通过标定块中标定块主体1300处的基准块1310的l边中线变化角度作为对比基准；一方面在进行图像对比时，l边中线角度的变化量能够在采集的图像中清楚的识别得出；另一方面，以l边中线角度变化作为对比量能够与工位电机911的旋转角度直接对应从而保证误差较小且变化敏感度较高。
可以理解地，通过得到正方向以及反方向上的补偿值能够较佳地得出其他工位与第一工位在旋转不同角度时存在的偏差，从而检测人员能够以补偿值为参考再通过程序设定来消除该偏差以保证多工位的一致性，进而确保整个检测流程的同步稳定运行。故而能够有效地避免因各工位旋转角度存在差异而影响到采图和对比分析的情况。
实施例6
本实施例提供适用于实施例4中步骤S3的一种多轴联动视觉检测设备的标定方法，其包括以下步骤：
步骤S31，将标定块放置固定于第一工位处；
步骤S32，第一工位对应的视觉采集组件120沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机911在零位上的图像i0；
步骤S33，侧边DD电机713正向旋转θ角带动各个工位处的工装组件140随之旋转，n*θ＝180°；视觉采集组件120采图处理；并得到第一工位处当侧边DD电机713在θ角上的图像i1并与i0相比对并得出对比量结果；
步骤S34，按S33中步骤，侧边DD电机713依次旋转到(n-1)*θ的位置，得到工位上2*θ到(n-1)*θ的图像i2到i(n-1)并均与图像i0相比对并得出对比量结果；
步骤S35，侧边DD电机713返回原点；
步骤S36，重复S32到S34步N次，求出各图像相对i0中的对比量结果；
步骤S37，取多次对比量结果的平均值，作为各(n-1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；
步骤S38，按S33到S37步反方向旋转侧边DD电机713，求出反方向上第一工位的基准值；
步骤S39，侧边DD电机713复位，第一工位对应相机沿Z轴上升复位；将标定块松开取下，放在第二工位上；
步骤S310，第二工位上相机按步骤S32到步骤S38求出第二工位各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S311，按步骤S39到步骤S310完成剩余工位的各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S312，以第一工位为基准，计算得出其余各工位在各(n-1)*θ角下的正方向和反方向的补偿值并通过补偿值完成各个工位一致性的标定。
步骤S33以及步骤S34中，对比量为i1、i2至i(n-1)相对于i0中l边的长度变化d11、d21至d(n-1)1。
步骤S37和步骤S38中的基准值选取为l边的长度值，正方向基准值的计算公式为反方向基准值的计算公式为/>
步骤S312中的正方向的补偿值计算公式为dmz＝dmz(n-1)-d1z(n-1)，反方向的补偿值计算公式为dmf＝dmf(n-1)-d1f(n-1)。
具体说明地，本实施例中的标定方法通过l边的长度变化作为对比量从而得出基准值和补偿值，一方面，由于在侧边DD电机713转动过程中标定块主体1300中基准块1310l边在相机成像面的投影长度l’＝l*cosθ，也即投影长度与旋转角度之间存在确定的函数对应关系，故而通过l边的长度变化作为旋转角度的标定基准稳定可靠且能够较佳地确保标定准度；另一方面，在相机所采集到的图像中l的长度可以清楚地识别得出，从而能够较佳地避免出现因所选基准量难以识别而增加标定难度的情况。
可以理解地，通过得出各个工位在正反向旋转不同角度时相较于第一工位的补偿值，使得检测人员能够以补偿值为参考对于不同工位之间存在的偏差通过程序设定加以抵消，从而确保了整个检测流程的一致稳定进行。
此外，值得注意的是，相对比现有技术中常用的激光干涉仪，本实施例中的标定方法无需调光，速度快，装置体积小巧，标定过程稳定便捷并且成本较低。
实施例7
本实施例提供基于实施例1中设备主体100而实现的一种多轴联动视觉检测设备的检测图像采集方法，且该设备主体100已通过实施例3中的标定方法完成标定以减小误差从而确保检测精度；本实施例中，设备主体100所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向分别为X轴方向，Z轴方向和Y轴方向，本实施例中，视觉采集组件120为光源和相机；
检测图像采集方法具体包括以下步骤：
步骤S1，将检测对象放置于位于检测区域的工装组件140处；
步骤S2，通过工装组件140在第一旋转方向和第二旋转方向上的旋转以及视觉采集组件120在第一移动方向和第二移动方向上的移动逐个对于检测对象的四个内侧对角、四个内侧边进行检测图像采集；
步骤S3，在检测对象的四个内侧对角和四个内侧边均完成检测图像采集后，再对检测对象平面上的四条边进行检测图像采集；
步骤S4，全部图像采集完成后，将检测对象从工装组件140处卸下。
进一步地，本实施例中，步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S21，工装组件140在第一旋转方向上正方向旋转70°，在第二旋转方向上反方向旋转35°，使得检测对象的第一个内侧对角位正对视觉采集组件120；沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，然后对于检测对象的第一个内侧对角位进行检测图像采集；
步骤S22，完成检测对象的第一内侧对角的检测图像采集后，工装组件140在第二旋转方向上正方向旋转35°，沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，再沿X轴反方向移动视觉采集组件120直至其正对检测对象第一条内侧边的一端，然后沿X轴正方向移动视觉采集组件120直至其正对第一条内侧边的另一端，在移动过程中完整地对于检测对象的第一条内侧边进行检测图像采集；
步骤S23，完成第一条内侧边的检测图像采集后，工装组件140在第二旋转方向上正方向旋转35°，沿X轴移动视觉采集组件120以使第二个内侧对角正对视觉采集组件120并沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰；然后对于检测对象的第二个内侧对角进行检测图像采集；
步骤S24，完成第二个内侧对角的检测图像采集后，工装组件140在第二旋转方向上再正方向旋转55°，沿X轴负方向移动视觉采集组件120以使第二条内侧边的一端正对视觉采集组件120，再沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，然后沿X轴正方向移动视觉采集组件120直至其正对第二条内侧边的另一端，在视觉采集组件120沿X轴的移动过程中完整地对于第二条内侧边进行检测图像采集；
步骤S25，完成第二条内侧边的检测图像采集后，工装组件140在第二旋转方向上再正方向旋转35°，沿X轴移动视觉采集组件120以使其正对检测对象的第三个内侧对角，沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，然后对于检测对象的第三个内侧对角进行检测图像采集；
步骤S26，完成第三个内侧对角的检测图像采集后，工装组件140在第二旋转方向上再正方向旋转55°，沿X轴负方向移动视觉采集组件120以使第三条内侧边的一端正对视觉采集组件120，再沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，然后沿X轴正方向移动视觉采集组件120直至其正对第三条内侧边的另一端，在视觉采集组件120沿X轴的移动过程中完整地对于第三条内侧边进行检测图像采集；
步骤S27，完成第三条内侧边的检测图像采集后，工装组件140在第二旋转方向上再正方向旋转35°，沿X轴移动视觉采集组件120以使其正对检测对象的第四个内侧对角，沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，然后对于检测对象的第四个内侧对角进行检测图像采集；
步骤S28，完成第四个内侧对角的检测图像采集后，工装组件140在第二旋转方向上再正方向旋转55°，沿X轴负方向移动视觉采集组件120以使第四条内侧边的一端正对视觉采集组件120，再沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，然后沿X轴正方向移动视觉采集组件120直至其正对第四条内侧边的另一端，在视觉采集组件120沿X轴的移动过程中完整地对于第四条内侧边进行检测图像采集。
具体地，本实施例中，步骤S3具体包括以下步骤，
步骤S31，沿Z轴向上移动视觉采集组件120抬起，工装组件140在第一旋转方向上反方向旋转70°回正，工装组件140在第二旋转方向上反方向旋转90°；
步骤S32，同时沿X轴移动视觉采集组件120和沿Y轴移动工装组件140以使检测对象的第一条边的一端正对视觉采集组件120，沿Z轴调整视觉采集组件120以使采图清晰，X轴移动视觉采集组件120直至其正对检测对象的第一条边的另一端，在移动过程中完整地对于第一条边进行检测图像采集；
步骤S33，此时视觉采集组件120正对检测对象第二条边的一端，再沿Y轴移动工装组件140直至视觉采集组件120正对第二条边的另一端，在移动过程中完整地对于第二条边进行检测图像采集；
步骤S34，此时视觉采集组件120正对检测对象第三条边的一端，再沿X轴移动视觉采集组件120直至其正对第三条边的另一端，在移动过程中完整地对于第三条边进行检测图像采集；
步骤S35，此时视觉采集组件120正对检测对象第四条边的一端，再沿Y轴移动工装组件140直至视觉采集组件120正对第四条边的另一端，在移动过程中完整地对于第四条边进行检测图像采集。
可以理解地，本实施例中的检测图像采集方法能够较佳地对检测对象中易出现缺陷的四个侧边和四个对角检测以及平面上四条边进行检测；从而能够在保持较高的检测效率的同时具有较广的检测范围，进而保证较高的不良品检出率。
具体地，本实施例中的检测图像采集方法能够同时对于多个放置于各个工位处的检测对象进行同步采集；此外，在各个部位的图像采集过程中，待采集的检测对象始终位于所处工位处，并且通过与所处工位相对应的相机进行拍照采图。在采图过程中，相机在调整好焦距和拍摄位置之后无需再进行调整，并且检测对象也只需跟随设定好的工位电机911和侧边DD电机713旋转角度而依次完成各个部位的拍照采图；从而在整个采图过程中能够稳定便捷地迅速对检测对象的重点部位进行视觉图像采集，进而较佳地提高图像采集效率，进而保证了后续能够较高效地对于所采集图像进行分析处理以得出检测对象的外观缺陷检测结果。
并且，在采图过程中，工位电机911和侧边DD电机713所设定好的旋转角度以及各个角度的旋转顺序能够较佳地保证检测对象的各个重点部位均能够得到覆盖，从而能够较佳地避免缺陷检测遗漏的情况。并且采用上述流程中的旋转角度和各个角度的旋转顺序能够较佳地确保整个检测流程中，整体流程的运行保持平顺流畅且高效，无效旋转较少，在旋转过程中能够稳定地依次完成各个重点部位的检测视觉图像采集。
此外，各个工位电机911和侧边DD电机713经过前述实施例3中的标定方法进行标定后能够较佳地确保检测过程中各个工位能够保持同步，从而能够为多工位检测图像采集的同步稳定进行提供好的前提条件；从而能够较佳地保证了各个工位处检测对象的检测图像的视觉采集效果均能维持在较高的一致水平，进而保证了后续对所采集图像进行分析检测的准确性。
实施例8
结合图15，本实施例提供一种将实施例7中检测图像采集方法用于手机中框1400视觉图像采集的应用；可以理解地，通过该方法能够较佳地对于手机中框1400中易出现视觉缺陷的部位进行检测图像采集以配合后续的分析检测并排除不良品。
容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的一个或几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.多工位电机一致性标定方法，其利用一种多轴联动视觉检测设备以进行，一种多轴联动视觉检测设备所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成，X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；其特征在于：一种多轴联动视觉检测设备包括设备主体（100），设备主体（100）包括用于放置检测对象且具有第二旋转方向的工装组件（140）；工装组件（140）设有多个并依次形成第一工位、第二工位以及按此顺序排列的剩余工位处；各个工位处的工装组件（140）分别由相应工位的工位电机（911）驱动以实现第二旋转方向上的旋转；
设备主体（100）还包括具有第二移动方向的视觉采集组件（120），第二移动方向为Z轴方向；工装组件（140）第二旋转方向上的旋转轴与视觉采集组件（120）的第二移动方向相一致；视觉采集组件（120）设有多个且与工装组件（140）一一对应；工装组件（140）能够位于视觉采集组件（120）处形成的检测区域内；工装组件（140）处能够放置标定块，标定块处形成有长方形状的基准块；标定块与检测对象形状大小一致；标定块处的长方形基准块具有长度l；
多工位电机一致性标定方法具体包括以下步骤：
步骤S1，将标定块放置固定于第一工位处；
步骤S2，第一工位对应的视觉采集组件（120）沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机（911）在零位上的图像i0；
步骤S3：第一工位处的工位电机（911）正方向旋转θ角，n*θ=180°;视觉采集组件（120）采图，处理得到第一工位处的工位电机（911）在θ角上的图像i1，并与i0相比对并得出对比量结果；
步骤S4：按S3中步骤，第一工位处的工位电机（911）依次旋转到（n-1)*θ的位置，得到工位上2*θ到（n-1)*θ的图像i2到i(n-1)并均与图像i0相比对并得出对比量结果；
步骤S5：第一工位处的工位电机（911）返回原点；
步骤S6：重复步骤S2到步骤S4 N次，求出各图像相对i0中的对比量结果；
步骤S7：取多次对比量结果的平均值，作为各（n-1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；
步骤S8：按步骤S3到步骤S7反转第一工位处的工位电机（911），求出反方向的第一工位的基准值；
步骤S9：第一工位处的工位电机（911）复位，第一工位对应相机沿Z轴上升回位；标定块松开，取下，放在第二工位上；
步骤S10：第二工位上相机按步骤S2到S8求出第二工位各（n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S11：按步骤S9到步骤S10完成剩余工位的各（n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
步骤S12：以第一工位为基准，计算得出其余各工位在各（n-1)*θ角下的正方向和反方向的补偿值完成工位电机（911）一致性的标定。
2.根据权利要求1所述的多工位电机一致性标定方法，其特征在于：步骤S3以及步骤S4中，对比量为i1、i2至i(n-1) 相对于i0中l边中线角度变化s11、s21 至s（n-1）1 。
3.根据权利要求2所述的多工位电机一致性标定方法，其特征在于：步骤S7和步骤S8中的基准值为l边中线的角度值，正方向上的基准值计算公式为S1z（n-1）=；反方向上的基准值计算公式为S1f（n-1）=/>。
4.根据权利要求3所述的多工位电机一致性标定方法，其特征在于：步骤S12中的补偿值计算方法为正方向补偿值Smz=Smz（n-1）-S1z（n-1）和反方向补偿值Smf=Smf（n-1）-S1f（n-1）。
5.根据权利要求4所述的多工位电机一致性标定方法，其特征在于：正方向补偿值和反方向补偿值能够作为参考以通过控制调整相应电机的旋转角度以实现多工位一致性。
6.根据权利要求1所述的多工位电机一致性标定方法，其特征在于：各个工位的工位电机（911）通过外部的控制信号以控制旋转角度。
7.根据权利要求1所述的多工位电机一致性标定方法，其特征在于：标定块能够通过各个工位处的定位吸盘被吸附固定。
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