CN116078704A - 一种基于ccd的外观检测设备 - Google Patents

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周孟恺
赵海波
吴天峰
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Abstract

本发明涉及产品检测技术领域，公开了一种基于CCD的外观检测设备，包括输送带、工作台、机械手和控制单元；其中：所述输送带用于承载并输送待检测组件；所述工作台位于所述输送带一侧，所述工作台包括视觉检测工位，所述视觉检测工位外侧设置有图像采集装置，用于所述待检测组件表面图像的采集；所述机械手用于所述待检测组件在所述输送带与所述工作台之间的转运；所述控制单元分别与所述输送带、所述工作台、所述机械手信号连接，用于实时获取所述待检测组件的表面图像信息，确定所述待检测组件的表面缺陷等级，并对所述输送带的输出方向和/或输出口进行控制。本发明不仅有效提高了工作效率，而且提高了检测精度。

Description

一种基于CCD的外观检测设备
技术领域
本发明涉及产品检测技术领域，特别是涉及一种基于CCD的外观检测设备。
背景技术
产品表面检测是现代化大生产中必不可少的重要环节，传统的检测往往由人工来完成，不仅工作量大，而且易受到检测人员主观因素的影响，不能够保证检测的效率与精度，特别是随着生产过程自动化程度的不断提高，人类视觉检测越来越不能满足当今工业领域的要求。
近年来迅速发展的以图像处理技术为基础的机器视觉技术正好可以解决上述问题，通过机器视觉检测方法不仅可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，而且机器视觉易于实现信息集成，满足数字化、自动化生产的要求。
木材产品在连续、高速的自动化生产过程中会产生各种各样的质量问题，诸如节斑、裂纹和变色等缺陷，这些缺陷不仅影响木材产品的外观质量，在使用过程中容易引起表面的腐蚀等问题，而且也反映了内部质量问题，这些质量问题一旦出现，会导致大量废品，大大增加原辅材料的消耗和生产成本。目前，国内主要采用人工对木材产品质量进行在线或离线检测，但是在线检测只能实行人工检测，效率低而且精度不高，离线检测无法保证实时。因此，人工检测难以达到降低消耗，提高产品质量的目的，采用机器视觉的表面缺陷检测成为迫切需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于CCD的外观检测设备，用于解决现有木材产品人工检测效率低、精度差的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于CCD的外观检测设备，包括输送带、工作台、机械手和控制单元；其中：
所述输送带用于承载并输送待检测组件；
所述工作台位于所述输送带一侧，所述工作台包括视觉检测工位，所述视觉检测工位外侧设置有图像采集装置，用于所述待检测组件表面图像的采集；
所述机械手用于所述待检测组件在所述输送带与所述工作台之间的转运；
所述控制单元分别与所述输送带、所述工作台、所述机械手信号连接，且所述控制单元包括采集模块、处理模块和控制模块；所述采集模块与所述图像采集装置连接，用于实时获取所述待检测组件的表面图像信息，并将获取的图像信息输送至所述处理模块；所述处理模块用于将获取到的图像信息与合格图像信息进行对比，并根据对比结果确定所述待检测组件的表面缺陷等级；所述控制模块用于根据所述待检测组件的表面缺陷等级对所述输送带的输出方向和/或输出口进行控制。
在其中的一些实施例中，所述待检测组件的表面缺陷评价指标包括机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺。
在其中的一些实施例中，所述处理模块根据所述表面缺陷评价指标将所述待检测组件分为废品、可修复品和合格品。
在其中的一些实施例中，所述处理模块用于将获取到的图像信息与合格图像信息进行对比，并根据对比结果确定所述待检测组件的表面缺陷等级包括：
若获取到的所述待检测组件的图像信息与所述合格图像信息相同，则判断所述待检测组件为合格品；
若获取到的所述待检测组件的图像信息相较所述合格图像信息存在机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺中任一项的表面缺陷，且所述待检测组件的图像信息结果不在误差范围内，则判断所述待检测组件为废品；
若获取到的所述待检测组件的图像信息相较所述合格图像信息存在机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺中任一项的表面缺陷，但所述待检测组件的图像信息结果在误差范围内，则判断所述待检测组件为可修复品。
在其中的一些实施例中，所述工作台还包括打标工位，所述打标工位外侧设置有打标机，所述打标机对所述待检测组件进行顺序标号，和/或对所述待检测组件的表面缺陷等级进行标识。
在其中的一些实施例中，所述工作台还包括除尘工位，所述除尘工位靠近所述输送带设置，用于对所述待检测组件中的可修复品和合格品进行除尘。
在其中的一些实施例中，若所述待检测组件经检测为废品，则经过所述打标机进行顺序标号及表面缺陷等级标识后直接转运至所述输送带；
若所述待检测组件经检测为可修复品或合格品，则经过所述打标机进行顺序标号及表面缺陷等级标识后，继续经所述除尘工位进行除尘后转运至所述输送带。
在其中的一些实施例中，还包括图像定位装置，设置于所述输送带顶部，用于获取所述待检测组件在所述输送带上的位置信息，所述控制单元根据所述待检测组件的位置信息及所述视觉检测工位的位置信息确定所述机械手的运动轨迹。
在其中的一些实施例中，所述视觉检测工位至少设置有一个，用于采集所述待检测组件任意表面的外观和/或尺寸数据。
在其中的一些实施例中，所述输送带设置有废品口、可修复口和合格品口，所述控制单元根据所述待检测组件上的表面缺陷等级标识将所述待检测组件分别输送至对应的废品口或可修复口或合格品口。
本发明提供了一种基于CCD的外观检测设备，与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明的外观检测设备实现了木材零部件表面缺陷的检测与分选功能，检测识别时间不超过3秒，加上打标、输送总时长不超过5秒，表面缺陷识别率达到98%以上，且废品剔除率达到98%以上，不仅有效提高了工作效率，而且提高了检测精度。
附图说明
图1是本发明实施例基于CCD的外观检测设备的结构示意图；
图2是本发明实施例控制单元的结构框图。
在图中，100为输送带、101为废品口、102为可修复口、103为合格品口、200为机械手、300为视觉检测工位、301为图像采集装置、400为图像定位装置、500为打标工位、501为打标机、600为除尘工位、700为待检测组件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，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。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本发明实施例提供了一种基于CCD的外观检测设备，包括输送带100、工作台、机械手200和控制单元；其中：
输送带100用于承载并输送待检测组件700；
工作台位于输送带100一侧，工作台包括视觉检测工位300，视觉检测工位300外侧设置有图像采集装置301，用于待检测组件700表面图像的采集；
机械手200用于待检测组件700在输送带100与工作台之间的转运；
控制单元分别与输送带100、工作台、机械手200信号连接，且控制单元包括采集模块、处理模块和控制模块；采集模块与图像采集装置301连接，用于实时获取待检测组件700的表面图像信息，并将获取的图像信息输送至处理模块；处理模块用于将获取到的图像信息与合格图像信息进行对比，并根据对比结果确定待检测组件700的表面缺陷等级；控制模块用于根据待检测组件700的表面缺陷等级对输送带100的输出方向和/或输出口进行控制。
在本发明的一些实施例中，机械手200还用于待检测组件700在工作台上位置的变化。
具体的，当工作台不可转动时，可以通过机械手200变换待检测组件700在工作台上的位置，便于检测工作的进行。
在本发明的一些实施例中，待检测组件700的表面缺陷评价指标包括机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺。
在本发明的一些实施例中，处理模块根据表面缺陷评价指标将待检测组件700分为废品、可修复品和合格品。
在本发明的一些实施例中，处理模块用于将获取到的图像信息与合格图像信息进行对比，并根据对比结果确定待检测组件700的表面缺陷等级包括：
若获取到的待检测组件700的图像信息与合格图像信息相同，则判断待检测组件700为合格品；
若获取到的待检测组件700的图像信息相较合格图像信息存在机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺中任一项的表面缺陷，且待检测组件700的图像信息结果不在误差范围内，则判断待检测组件700为废品；
若获取到的待检测组件700的图像信息相较合格图像信息存在机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺中任一项的表面缺陷，但待检测组件700的图像信息结果在误差范围内，则判断待检测组件700为可修复品。
可以理解的，误差范围可以根据实际生产情况进行设定。例如针对机油积存、开裂、节斑、加工缺陷、毛刺、加工残缺的评价指标，若CCD视觉检测结果显示外观破损面积≥1mm2，脏污黑点的范围≥φ0.3mm，灰度差≥25，则判断待检测组件700为废品，否则为可修复品；针对孔位错位的评价指标，若CCD视觉检测结果显示定位精度±0.2mm，重复精度±0.05mm，则判断待检测组件700为可修复品，否则为废品；针对板薄的评价指标，若CCD视觉检测结果显示板材相较合格板材测量精度±0.1mm，重复精度±0.05mm，则判断待检测组件700为可修复品，否则为废品。
在本发明的一些实施例中，图像采集装置301在采集过程中，可能由于产品摆放等产生的微小偏移造成所提取图像的偏移，这种情况下需要对图像进行矫正，矫正后的图像通过提取ROI来减少图像处理的计算量，提高处理效率；之后经过图像增强、特征提取、模板匹配等一些列图像处理，将检测结果在界面中显示，通过I/O接口将结果发送至控制单元，以提高准确率。
在本发明的一些实施例中，工作台还包括打标工位500，打标工位500外侧设置有打标机501，打标机501对待检测组件700进行顺序标号，和/或对待检测组件700的表面缺陷等级进行标识。
具体的，通过对待检测组件700进行顺序标号，不仅可以对待检测组件700的总量进行实时统计，而且可以方便了解每个待检测组件700的表面缺陷信息；通过对待检测组件700的表面缺陷等级进行标识，可以实现通过识别表面缺陷等级标识控制待检测组件700在输送带100上的输出方向，提高自动化程度。
在本发明的一些实施例中，工作台还包括除尘工位600，除尘工位600靠近输送带100设置，用于对待检测组件700中的可修复品和合格品进行除尘。
在本发明的一些实施例中，若待检测组件700经检测为废品，则经过打标机501进行顺序标号及表面缺陷等级标识后直接转运至输送带100；
若待检测组件700经检测为可修复品或合格品，则经过打标机501进行顺序标号及表面缺陷等级标识后，继续经除尘工位600进行除尘后转运至输送带100。
具体的视觉检测工位300将最终识别结果发送至控制单元，控制单元根据待检测组件700的表面缺陷等级确定是否进行除尘，避免对废品的无效处理。
在本发明的一些实施例中，还包括图像定位装置400，设置于输送带100顶部，用于获取待检测组件700在输送带100上的位置信息，控制单元根据待检测组件700的位置信息及视觉检测工位300的位置信息确定机械手200的运动轨迹，减少机械手200的无效运动，提高准确度。
在本发明的一些实施例中，图像采集装置301及图像定位装置400均采用海康500万工业相机，配1216-5M F1.8f12mm镜头，视野范围200mm*150mm，选用环形无影光源进行作为系统光源。
在本发明的一些实施例中，视觉检测工位300至少设置有一个，用于采集待检测组件700任意表面的外观和/或尺寸数据。
在本发明的一些实施例中，视觉检测工位300设置有一个，分为两次获取待检测组件700的图像信息，其中第一次获取待检测组件700左、右、底三个方向的图像信息，第一次检测完成后，通过机械手200将待检测组件700进行位置变化，继续在同一视觉检测工位300实现待检测组件700前、后、顶三个方向的图像信息采集。
在本发明的一些实施例中，视觉检测工位300设置有两个，其中第一个视觉检测工位用于获取待检测组件700左、右、底三个方向的图像信息，第二个视觉检测工位用于获取待检测组件700前、后、顶三个方向的图像信息。
在本发明的一些实施例中，工作台可旋转设置，可以避免机械手200对待检测组件700的多次夹持，即提高了工作效率，又能够避免夹持过程中对待检测组件700的损伤。
在本发明的一些实施例中，输送带100设置有废品口101、可修复口102和合格品口103，控制单元根据待检测组件700上的表面缺陷等级标识将待检测组件700分别输送至对应的废品口101或可修复口102或合格品口103。
在本发明的一些实施例中，还包括急停按钮，以在紧急状况下关闭运行设备。
下面以设定两个视觉检测工位300为基础，对基于CCD的外观检测设备的运行过程进行说明：
（1）输送带100按照设定速度输送待检测组件700，图像定位装置400拍照确定待检测组件700的位置，并将位置信息输送至控制单元，控制单元发出控制指令使机械手200抓取待检测组件700至第一视觉检测工位，图像采集装置301在第一视觉检测工位完成左、右、底三面拍照，并将获取的图像信息输送至控制单元；
（2）工作台旋转带动待检测组件700由第一视觉检测工位至第二视觉检测工位，图像采集装置301在第二视觉检测工位完成前、后、顶三面拍照，并将获取的图像信息输送至控制单元，控制单元对获取到的待检测组件700的图像信息进行分析，判断属于合格品、可修复品或者是废品；
（3）工作台旋转带动待检测组件700由第二视觉检测工位至打标工位500，打标机501对待检测组件700完成激光打标，废品直接通过机械手200由打标工位500转移至输送带100，并从废品口101输出，可修复品和合格品在工作台的旋转带动下从打标工位500移动至除尘工位600，经过除尘后通过机械手200转移至输送带100，分别从可修复口102、合格品口103输出，完成分选。
本发明实施例公开的上述外观检测设备能够完成各类视觉检测，机械性能达到4秒/个的要求，且设备故障率小于1%，极大的提高了检测效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于CCD的外观检测设备，其特征在于，包括
输送带，用于承载并输送待检测组件；
工作台，位于所述输送带一侧，所述工作台包括视觉检测工位，所述视觉检测工位外侧设置有图像采集装置，用于所述待检测组件表面图像的采集；
机械手，用于所述待检测组件在所述输送带与所述工作台之间的转运；
控制单元，分别与所述输送带、所述工作台、所述机械手信号连接，且所述控制单元包括采集模块、处理模块和控制模块；
所述采集模块与所述图像采集装置连接，用于实时获取所述待检测组件的表面图像信息，并将获取的图像信息输送至所述处理模块；
所述处理模块用于将获取到的图像信息与合格图像信息进行对比，并根据对比结果确定所述待检测组件的表面缺陷等级；
所述控制模块用于根据所述待检测组件的表面缺陷等级对所述输送带的输出方向和/或输出口进行控制。
2.根据权利要求1所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，所述待检测组件的表面缺陷评价指标包括机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺。
3.根据权利要求2所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，所述处理模块根据所述表面缺陷评价指标将所述待检测组件分为废品、可修复品和合格品。
4.根据权利要求3所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，所述处理模块用于将获取到的图像信息与合格图像信息进行对比，并根据对比结果确定所述待检测组件的表面缺陷等级包括：
若获取到的所述待检测组件的图像信息与所述合格图像信息相同，则判断所述待检测组件为合格品；
若获取到的所述待检测组件的图像信息相较所述合格图像信息存在机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺中任一项的表面缺陷，且所述待检测组件的图像信息结果不在误差范围内，则判断所述待检测组件为废品；
若获取到的所述待检测组件的图像信息相较所述合格图像信息存在机油积存、开裂、节斑、孔位错位、板薄、毛刺、加工缺陷、加工残缺中任一项的表面缺陷，但所述待检测组件的图像信息结果在误差范围内，则判断所述待检测组件为可修复品。
5.根据权利要求3或4所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，所述工作台还包括打标工位，所述打标工位外侧设置有打标机，所述打标机对所述待检测组件进行顺序标号，和/或对所述待检测组件的表面缺陷等级进行标识。
6.根据权利要求5所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，所述工作台还包括除尘工位，所述除尘工位靠近所述输送带设置，用于对所述待检测组件中的可修复品和合格品进行除尘。
7.根据权利要求6所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，若所述待检测组件经检测为废品，则经过所述打标机进行顺序标号及表面缺陷等级标识后直接转运至所述输送带；
若所述待检测组件经检测为可修复品或合格品，则经过所述打标机进行顺序标号及表面缺陷等级标识后，继续经所述除尘工位进行除尘后转运至所述输送带。
8.根据权利要求1所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，还包括图像定位装置，设置于所述输送带顶部，用于获取所述待检测组件在所述输送带上的位置信息，所述控制单元根据所述待检测组件的位置信息及所述视觉检测工位的位置信息确定所述机械手的运动轨迹。
9.根据权利要求1所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，
所述视觉检测工位至少设置有一个，用于采集所述待检测组件任意表面的外观和/或尺寸数据。
10.根据权利要求1所述的基于CCD的外观检测设备，其特征在于，所述输送带设置有废品口、可修复口和合格品口，所述控制单元根据所述待检测组件上的表面缺陷等级标识将所述待检测组件分别输送至对应的废品口或可修复口或合格品口。
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CN116331774A (zh) * 2023-05-24 2023-06-27 泰山石膏(四川)有限公司 一种出板输送装置及方法

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