CN116087201A - 一种工业视觉检测系统以及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种工业视觉检测系统及检测方法，其特征在于：图像采集模块，其通过摄像机采集产品的各个外部表面的图像；图像处理模块，其利用图像处理算法获得产品表面图像的多边形面积参数；数据逻辑模块，其将产品表面图像的多边形面积参数与产品预设参数进行比对，从而判断产品表面质量。本发明通过夹持不同的部位并且多次采集图像的方式可以获得产品各个面的完整图像，并且获得多边形面积参数，因此可以确保获得完整真实的参数，确保判断正确。

Description

一种工业视觉检测系统以及检测方法
技术领域
本发明涉及自动化视觉检测技术领域，尤其是涉及一种工业视觉检测系统以及检测方法。
背景技术
随着现在工业制造的产品产量越来越大，质量要求越来越严格，工业视觉检测软件需要针对产品不同的检测需求多，客户提出新检测需求，然后通过增加代码对应增加检测功能。
现有技术中存在以下技术缺陷：
1、检测产品由于需要放置在检测平台上进行拍照，因此其始终存在一个面或多个面无法被拍照，导致产品质量检测无法完整。
2、客户增加检测、通讯需求后，然后对应开发增加代码更新程序才能达到需求，开发时间周期长。
3、软件对接设备接口种类繁多，不知道后续或者前端设备的通讯方式，兼容性差，也需要软件针对开发修改。
发明内容
本发明设计了一种工业视觉检测系统以及检测方法，其解决的技术问题是(1)检测产品由于需要放置在检测平台上进行拍照，因此其始终存在一个面或多个面无法被拍照，导致产品质量检测无法完整。(2)客户增加检测、通讯需求后，然后对应开发增加代码更新程序才能达到需求，开发时间周期长。(3)软件对接设备接口种类繁多，不知道后续或者前端设备的通讯方式，兼容性差，也需要软件针对开发修改。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种工业视觉检测系统，其特征在于：图像采集模块，其通过摄像机采集产品的各个外部表面的图像；图像处理模块，其利用图像处理算法获得产品表面图像的多边形面积参数；数据逻辑模块，其将产品表面图像的多边形面积参数与产品预设参数进行比对，从而判断产品表面质量。
优选地，图像采集模块包括多个摄像机和产品夹持机构，产品夹持机构包括上夹持机构和下夹持机构，上夹持机构将产品上部夹持后水平移动时，产品下方的下方摄像头(5)对产品各个面进行图像采集；下夹持机构将产品下部夹持后水平移动时，产品上方的上方摄像头(6)对产品各个面进行图像采集；下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像组合能够避免上夹持机构和下夹持机构夹持时对产品表面的遮挡。
优选地，上夹持机构包括第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)，第一夹紧气缸(11)具有第一伸缩杆(31)，第二夹紧气缸(12)具有第二伸缩杆(32)，第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相互配合能够夹持产品上方；下夹持机构包括第三夹紧气缸(13)和第四夹紧气缸(14)，第三夹紧气缸(13)具有第三伸缩杆(33)，第四夹紧气缸(14)具有第四伸缩杆(34)，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相互配合能够夹持产品下方。
优选地，第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相向移动夹紧产品上方时，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)反向移动避免阻挡下方摄像头(5)拍照范围被阻挡；
或者，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相向移动夹紧产品下方时，第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)反向移动避免阻挡上方摄像头(6)拍照范围被阻挡。
优选地，第一夹紧气缸(11)上设有第一移动齿条(22)，第三夹紧气缸(13)上设有第三移动齿条(23)，第一移动齿条(22)与第三移动齿条(23)相互平行并且两者之间通过第一传动齿轮(21)实现反向传动，第一传动齿轮(21)通过第一电机驱动旋转；第二夹紧气缸(12)上设有第二移动齿条(25)，第四夹紧气缸(134)上设有第四移动齿条(26)，第二移动齿条(25)与第四移动齿条(26)相互平行并且两者之间通过第二传动齿轮(24)实现反向传动，第二传动齿轮(24)通过第二电机驱动旋转。
优选地，第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)与产品接触部分别设有第一压力传感器，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)与产品接触部分别设有第二压力传感器。
优选地，图像处理模块能够将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像进行合成完整的产品图像，并且以第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)与产品接触部分以及第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)与产品接触部分为参照比例，将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像调整为相同的比例。
优选地，还包括通讯模块：软件底层开发兼容多种通讯协议，每个不同的通讯协议都有对应的工具单独设置，对应通信需求点击工具使用即可，可视化通讯内容。
一种工业视觉检测方法，包括以下步骤：
步骤1、上夹持机构第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相向移动夹紧产品上方将产品夹取，下夹持机构的第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)反向移动避免阻挡下方摄像头(5)拍照范围被阻挡；
步骤2、上下夹持机构水平方向移动，使得多个下方摄像头(5)采集产品图像；多个下方摄像头(5)有垂直设置或倾斜设置；
步骤3、多个下方摄像头(5)拍完之后，下夹持机构第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相向移动靠近产品下方，同时为了避免第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)反向移动导致产品掉落，第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)工作使得第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相向移动，确保第一压力传感器输出值保持为T1；
步骤4、当下夹持机构第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相向移动夹紧产品下方，第二压力传感器输出值保持为T1时，表明下夹持机构第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)夹紧产品，反向启动第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)工作使得第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)反向移动避免阻挡上方摄像头(6)拍照范围被阻挡；
步骤5、上下夹持机构水平方向移动，使得多个上方摄像头(6)采集产品图像；
步骤6、图像处理模块将上下摄像头采集的产品表面图像计算获得多边形面积参数；
步骤7、数据逻辑模块产品表面图像的多边形面积参数与产品预设参数进行比对，从而判断产品表面质量。
优选地，步骤6中图像处理模块能够将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像进行合成完整的产品图像，并且以第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)与产品接触部分以及第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)与产品接触部分为参照比例，将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像调整为相同的比例，步骤7中数据逻辑模块完整产品表面图像的多边形面积参数与完整产品预设参数进行比对，从而判断产品整体表面质量。
该工业视觉检测系统以及检测方法具有以下有益效果：
(1)本发明通过夹持不同的部位并且多次采集图像的方式可以获得产品各个面的完整图像，并且获得多边形面积参数，因此可以确保获得完整真实的参数，确保判断正确。
(2)本发明通过图像处理模块可以将上下采集的图像进行组合，并且具有参照对象，因而合成后的产品图像能够从整体上反映出外形质量。
(3)本发明上下夹持机构能够配合，当上夹持机构夹紧产品时，下夹持机构反向运动不阻挡下方摄像头拍照范围，反之也亦然。
(4)本发明第一压力传感器和第二压力传感器相互配合，确保产品始终存在一个夹持机构进行夹紧，避免产品掉落。
附图说明
图1：本发明工业视觉检测系统的控制方框示意图；
图2：本发明工业视觉检测系统第一种工作状态示意图；
图3：本发明工业视觉检测系统第二种工作状态示意图。
附图标记说明：
11—第一夹紧气缸；12—第二夹紧气缸；13—第三夹紧气缸；14—第四夹紧气缸；21—第一传动齿轮；22—第一移动齿条；23—第三移动齿条；24—第二传动齿轮；25—第二传动齿条；26—第四传动齿条；31—第一伸缩杆；32—第二伸缩杆；33—第三伸缩杆；34—第四伸缩杆；4—产品；5—下方摄像头；6—上方摄像头。
具体实施方式
下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：
如图1所示，一种工业视觉检测系统，图像采集模块，其通过摄像机采集产品的各个外部表面的图像；图像处理模块，其利用图像处理算法获得产品表面图像的多边形面积参数；数据逻辑模块，其将产品表面图像的多边形面积参数与产品预设参数进行比对，从而判断产品表面质量。
如图2和图3所示，图像采集模块包括多个摄像机和产品夹持机构，产品夹持机构包括上夹持机构和下夹持机构，上夹持机构将产品上部夹持后水平移动时，产品下方的下方摄像头5对产品各个面进行图像采集；下夹持机构将产品下部夹持后水平移动时，产品上方的上方摄像头6对产品各个面进行图像采集；下方摄像头5和上方摄像头6采集的图像组合能够避免上夹持机构和下夹持机构夹持时对产品表面的遮挡。
上夹持机构包括第一夹紧气缸11和第二夹紧气缸12，第一夹紧气缸11具有第一伸缩杆31，第二夹紧气缸12具有第二伸缩杆32，第一伸缩杆31与第二伸缩杆32相互配合能够夹持产品上方；下夹持机构包括第三夹紧气缸13和第四夹紧气缸14，第三夹紧气缸13具有第三伸缩杆33，第四夹紧气缸14具有第四伸缩杆34，第三伸缩杆33与第四伸缩杆34相互配合能够夹持产品下方。
第一伸缩杆31与第二伸缩杆32相向移动夹紧产品上方时，第三伸缩杆33与第四伸缩杆34反向移动避免阻挡下方摄像头5拍照范围被阻挡；
或者，第三伸缩杆33与第四伸缩杆34相向移动夹紧产品下方时，第一伸缩杆31与第二伸缩杆32反向移动避免阻挡上方摄像头6拍照范围被阻挡。
第一夹紧气缸11上设有第一移动齿条22，第三夹紧气缸13上设有第三移动齿条23，第一移动齿条22与第三移动齿条23相互平行并且两者之间通过第一传动齿轮21实现反向传动，第一传动齿轮21通过第一电机驱动旋转；第二夹紧气缸12上设有第二移动齿条25，第四夹紧气缸134上设有第四移动齿条26，第二移动齿条25与第四移动齿条26相互平行并且两者之间通过第二传动齿轮24实现反向传动，第二传动齿轮24通过第二电机驱动旋转。
第一伸缩杆31与第二伸缩杆32与产品接触部分别设有第一压力传感器，第三伸缩杆33与第四伸缩杆34与产品接触部分别设有第二压力传感器。
图像处理模块能够将下方摄像头5和上方摄像头6采集的图像进行合成完整的产品图像，并且以第一伸缩杆31与第二伸缩杆32与产品接触部分以及第三伸缩杆33与第四伸缩杆34与产品接触部分为参照比例，将下方摄像头5和上方摄像头6采集的图像调整为相同的比例。
还包括通讯模块：软件底层开发兼容多种通讯协议，每个不同的通讯协议都有对应的工具单独设置，对应通信需求点击工具使用即可，可视化通讯内容。
本发明工业视觉检测方法，包括以下步骤：
步骤1、上夹持机构第一伸缩杆31与第二伸缩杆32相向移动夹紧产品上方将产品夹取，下夹持机构的第三伸缩杆33与第四伸缩杆34反向移动避免阻挡下方摄像头5拍照范围被阻挡；
步骤2、上下夹持机构水平方向移动，使得多个下方摄像头5采集产品图像；多个下方摄像头5有垂直设置或倾斜设置；
步骤3、多个下方摄像头5拍完之后，下夹持机构第三伸缩杆33与第四伸缩杆34相向移动靠近产品下方，同时为了避免第一夹紧气缸11和第二夹紧气缸12反向移动导致产品掉落，第一夹紧气缸11和第二夹紧气缸12工作使得第一伸缩杆31与第二伸缩杆32相向移动，确保第一压力传感器输出值保持为T1；
步骤4、当下夹持机构第三伸缩杆33与第四伸缩杆34相向移动夹紧产品下方，第二压力传感器输出值保持为T1时，表明下夹持机构第三伸缩杆33与第四伸缩杆34夹紧产品，反向启动第一夹紧气缸11和第二夹紧气缸12工作使得第一伸缩杆31与第二伸缩杆32反向移动避免阻挡上方摄像头6拍照范围被阻挡；
步骤5、上下夹持机构水平方向移动，使得多个上方摄像头6采集产品图像；
步骤6、图像处理模块将上下摄像头采集的产品表面图像计算获得多边形面积参数；
步骤7、数据逻辑模块产品表面图像的多边形面积参数与产品预设参数进行比对，从而判断产品表面质量。
步骤6中图像处理模块能够将下方摄像头5和上方摄像头6采集的图像进行合成完整的产品图像，并且以第一伸缩杆31与第二伸缩杆32与产品接触部分以及第三伸缩杆33与第四伸缩杆34与产品接触部分为参照比例，将下方摄像头5和上方摄像头6采集的图像调整为相同的比例，步骤7中数据逻辑模块完整产品表面图像的多边形面积参数与完整产品预设参数进行比对，从而判断产品整体表面质量。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种工业视觉检测系统，其特征在于：
图像采集模块，其通过摄像机采集产品的各个外部表面的图像；
图像处理模块，其利用图像处理算法获得产品表面图像的多边形面积参数；
数据逻辑模块，其将产品表面图像的多边形面积参数与产品预设参数进行比对，从而判断产品表面质量。
2.根据权利要求1所述的工业视觉检测系统，其特征在于：图像采集模块包括多个摄像机和产品夹持机构，产品夹持机构包括上夹持机构和下夹持机构，上夹持机构将产品上部夹持后水平移动时，产品下方的下方摄像头(5)对产品各个面进行图像采集；下夹持机构将产品下部夹持后水平移动时，产品上方的上方摄像头(6)对产品各个面进行图像采集；下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像组合能够避免上夹持机构和下夹持机构夹持时对产品表面的遮挡。
3.根据权利要求1所述的工业视觉检测系统，其特征在于：上夹持机构包括第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)，第一夹紧气缸(11)具有第一伸缩杆(31)，第二夹紧气缸(12)具有第二伸缩杆(32)，第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相互配合能够夹持产品上方；下夹持机构包括第三夹紧气缸(13)和第四夹紧气缸(14)，第三夹紧气缸(13)具有第三伸缩杆(33)，第四夹紧气缸(14)具有第四伸缩杆(34)，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相互配合能够夹持产品下方。
4.根据权利要求1所述的工业视觉检测系统，其特征在于：第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相向移动夹紧产品上方时，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)反向移动避免阻挡下方摄像头(5)拍照范围被阻挡；
或者，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相向移动夹紧产品下方时，第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)反向移动避免阻挡上方摄像头(6)拍照范围被阻挡。
5.根据权利要求4所述的工业视觉检测系统，其特征在于：第一夹紧气缸(11)上设有第一移动齿条(22)，第三夹紧气缸(13)上设有第三移动齿条(23)，第一移动齿条(22)与第三移动齿条(23)相互平行并且两者之间通过第一传动齿轮(21)实现反向传动，第一传动齿轮(21)通过第一电机驱动旋转；第二夹紧气缸(12)上设有第二移动齿条(25)，第四夹紧气缸(134)上设有第四移动齿条(26)，第二移动齿条(25)与第四移动齿条(26)相互平行并且两者之间通过第二传动齿轮(24)实现反向传动，第二传动齿轮(24)通过第二电机驱动旋转。
6.根据权利要求4所述的工业视觉检测系统，其特征在于：第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)与产品接触部分别设有第一压力传感器，第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)与产品接触部分别设有第二压力传感器。
7.根据权利要求4所述的工业视觉检测系统，其特征在于：图像处理模块能够将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像进行合成完整的产品图像，并且以第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)与产品接触部分以及第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)与产品接触部分为参照比例，将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像调整为相同的比例。
8.根据权利要求4所述的工业视觉检测系统，其特征在于：还包括通讯模块：软件底层开发兼容多种通讯协议，每个不同的通讯协议都有对应的工具单独设置，对应通信需求点击工具使用即可，可视化通讯内容。
9.一种工业视觉检测方法，包括以下步骤：
步骤1、上夹持机构第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相向移动夹紧产品上方将产品夹取，下夹持机构的第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)反向移动避免阻挡下方摄像头(5)拍照范围被阻挡；
步骤2、上下夹持机构水平方向移动，使得多个下方摄像头(5)采集产品图像；多个下方摄像头(5)有垂直设置或倾斜设置；
步骤3、多个下方摄像头(5)拍完之后，下夹持机构第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相向移动靠近产品下方，同时为了避免第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)反向移动导致产品掉落，第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)工作使得第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)相向移动，确保第一压力传感器输出值保持为T1；
步骤4、当下夹持机构第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)相向移动夹紧产品下方，第二压力传感器输出值保持为T1时，表明下夹持机构第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)夹紧产品，反向启动第一夹紧气缸(11)和第二夹紧气缸(12)工作使得第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)反向移动避免阻挡上方摄像头(6)拍照范围被阻挡；
步骤5、上下夹持机构水平方向移动，使得多个上方摄像头(6)采集产品图像；
步骤6、图像处理模块将上下摄像头采集的产品表面图像计算获得多边形面积参数；
步骤7、数据逻辑模块产品表面图像的多边形面积参数与产品预设参数进行比对，从而判断产品表面质量。
10.根据权利要求9所述的工业视觉检测方法，其特征在于：
步骤6中图像处理模块能够将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像进行合成完整的产品图像，并且以第一伸缩杆(31)与第二伸缩杆(32)与产品接触部分以及第三伸缩杆(33)与第四伸缩杆(34)与产品接触部分为参照比例，将下方摄像头(5)和上方摄像头(6)采集的图像调整为相同的比例，步骤7中数据逻辑模块完整产品表面图像的多边形面积参数与完整产品预设参数进行比对，从而判断产品整体表面质量。
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