CN116678896A - 基于人工智能机器视觉的线缆全角度成像及质量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于人工智能机器视觉的线缆全角度成像及质量检测装置，属于线缆表面缺陷检测设备领域，本发明包括：图像采集装置、支撑平台、控制柜及控制软件。图像采集装置内部部署定制的半圆形环形光源、环绕工业相机、遮光罩、支撑导轮；支撑平台是布置于图像采集装置的一个柜体，用于支撑图像采集装置的自动前后移动和升降；控制柜内部包括工控机、PLC控制器、电气装置、光源控制器；本发明大幅度的降低了人工检测带来的误差和漏检率，实现了检测全过程的人工智能替代，进而大幅提高产品质量及降低生产成本。

Description

基于人工智能机器视觉的线缆全角度成像及质量检测装置

技术领域

本发明涉及线缆表面缺陷检测设备领域，尤其涉及一种基于人工智能机器视觉的线缆全角度成像及质量检测装置。

背景技术

目前工业制造表面缺陷检测，尤其是高压电缆、光缆的生产制造领域，主要依靠人力来完成，仅仅依靠人力来进行产品的表面缺陷检测，存在以下问题：

一是人工质检效率低，精度无法保障，需专人24小时不间断发现缺陷，存在预警不及时，检测精度无法保障等问题。

二是人工质检成本高，一般产线24小时不间断生产，需配置专职质检人员3人，人力成本高。

三是易受外界环境、人员情绪、责任心影响，无法保障检出率。

人工质检会因质检人员的情绪、外界环境影响、责任心等因素，影响检出率；存在人工难以工作的环境，比如危险环境、温度较高、较低的工作环境。

四是数据保存不完整、不准确、数据丢失、遗漏等问题严重，人工质检缺陷数据手工记录，存在数据保存不完整、易丢失、数字化程度低。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种基于人工智能机器视觉的线缆全角度成像及质量检测装置。解决目前线缆表面缺陷过程中的问题，大幅度的降低人工检测带来的误差和漏检率，实现检测全过程的人工智能替代，进而大幅提高产品质量及降低生产成本。

本发明的技术方案是：

一种基于人工智能机器视觉的全角度成像及质量检测装置，包括：图像采集装置、支撑平台、控制柜；

其中，

图像采集装置是用来采集待检测线缆的图像用于缺陷分析的硬件装置。包括布置于线缆图像采集位置的360度环绕的面阵工业相机和工业镜头，工业相机的拍摄平面与线缆方向垂直。

图像采集装置为开合式设计，分为上半部分和下半部分，上半部分和下半部分可以以一侧为轴自动打开，方便设备上线。图像采集装置两侧各开一圆孔，开孔的上下半圆分别位于图像采集上半部分和下半部分。

工业相机及镜头通过伺服电机、丝杆及机械结构，控制其向线缆方向前进或后退，调整工业相机及镜头的工作距离，保证能够拍摄到合适大小的视野和清晰的图像。

采用环形LED光源沿线缆方向垂直布置，线缆穿过环形光源，保证线缆表面的打光均匀。环形光源设计为两个半圆形环形光源，使得环形光源可从侧面开合，保障线缆能够从光源侧面进入。环形LED光源采用固定装置固定在滑轨上，通过滑轨可调节LED环形光源的间距，以保证不同直径的线缆的打光效果，保证最优的打光效果。

工业相机和定制环形LED光源通过机械结构件固定，外部设有一个遮光罩，主要目的是防止内部固定工业相机、光源的结构件影响工业相机的拍摄效果。

遮光罩两侧沿线缆方向设置圆形开孔，开孔大小应设置合适大小，保障不剐蹭线缆。

遮光罩设计为可伸缩结构，由两部分组成，中间部分为圆筒形结构，以圆筒切面的圆作为基准，分为上下两个部分，上半部分固定在遮光壳体的上部，下半部分固定在遮光壳体的下半部分。遮光罩两侧各设置一个直径较中间部分略大的圆筒形结构，其直径恰好将遮光罩中间部分套住，且没有留有缝隙。当遮光罩伸缩过程中，中间部分并不移动，仅是遮光罩两侧部分移动。

每个环形光源的上下两个半圆，分别通过机械结构件固定于图像采集装置的上下两个部分，当遮光罩开合时，会同时带动定制环形LED光源的上下两个半圆开合。

进一步的，

支撑平台，主要作用是支撑图像检测装置，并且在内部布设伺服电机和丝杆装置，一套用于驱动图像采集装置前后移动，一套用于驱动图像采集装置自动上下移动。

所述支撑平台内部沿线缆垂直的方向，分为两个部分，一部分用于布设支撑图像采集装置横向移动的丝杆、伺服电机及图像采集装置上下移动的丝杆及伺服电机；一部分用于布设PLC控制器、电气装置。为了尽量缩小图像采集装置的大小，支撑平台上部中间沿线缆垂直方向设计一个凹槽，给予工业相机后部一定的空间，以更好的降低图像采集装置的高度，使得整个装置更加小巧。

所述控制柜，内部主要布设工控机、光源的控制器，控制柜位于支撑平台的一侧。一种较佳的实施方式是，控制柜上部设计为斜面结构，斜面是布置触摸屏显示器，触摸屏显示器设置控制按钮，用于控制图像采集装置的自动升降、前后移动、开合、工业相机的自动前后移动及支撑导轮的自动上下移动。

斜面以下设置抽拉式键盘及鼠标托盘，在控制柜侧面后部安装显示器支架及显示器，控制柜上部安装1个声光报警器。

控制柜斜面和抽拉式键盘托以下内部空间布设工控机、光源控制器等，工控机用于部署人工智能机器视觉质检软件，光源控制器是控制环形LED光源的装置。

所使用的控制软件主要控制设备中的伺服电机，驱动图像采集装置内部工业相机的自动前后移动、支撑导轮的自动上下移动、图像采集装置的自动前后移动、自动上下移动的控制程序。

本发明的有益效果是

1)图像采集装置的自动开合设计，支持线缆质量检测设备的随上随下，方面用户的使用。

2)图像采集装置支持自动上下移动，适应不同产线线缆的高度需求。

3)工业相机360度环绕设置，支持工业相机的自动前后移动，自动调整相机的焦距，从而保证不同直径的线缆都可以拍到清晰的图像。

4)支持工业相机自动前后移动、支撑导轮的自动上下升降、图像采集装置的自动升降和前后移动，自动化程度高，更加方便用户的使用。

附图说明

图1是本发明的正面整体结构示意图；

图2是本发明的背面整体结构示意图；

图3是本发明的支撑平台的结构示意图；

图4是本发明的控制柜的结构示意图；

图5是本发明的图像采集装置的外部结构示意图；

图6是本发明的图像采集装置的内部结构示意图；

图7是本发明的的工业相机安装结构示意图；

图8是本发明的光源间距调节结构示意图。

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。

本发明提供了一种基于人工智能机器视觉的线缆全角度成像及质量检测装置，包括图像采集装置1、支撑平台2、控制柜3。

图像采集装置1为了开合式设计，分为上下两个部分，上半部分11和下半部分12，上半部分和下半部分可以以一侧为轴自动打开，方便设备上线。图像采集装置1两侧各开一圆孔13，开孔的上下半圆分别位于图像采集上半部分11和下半部分12。

图像采集装置1内部布设遮光罩14，遮光罩分为3个部分，中间部分为长度一定的圆筒体，内侧表面做防反光处理，分为上下2个半圆形圆筒体，上半部分固定于图像采集装置1的上半部分11，下半部分固定于图像采集装置1的下半部分12。遮光罩14两侧部分，为内径比中间部分略大的圆筒体，恰好套入中间圆筒体内部，遮光罩的3部分就组成了一个可伸缩的结构，作为两个环形光源间距可调节的结构支撑。遮光罩的两侧部分，同样分为上下两个部分，分别固定于图像采集装置的上下部分。

图像采集装置1内部布设两套环形LED光源15，环形LED光源的上半部分固定在图像采集装置1的上半部分，下半部分固定在图像采集装置1的下半部分。两套环形LED光源间距可通过遮光罩14的伸缩进行调节。

遮光罩14外侧，架设图像采集设备16，图像采集设备16包括3部工业相机、工业镜头、伺服电机及丝杆等设备。3部工业相机以120度环绕线缆圆周布设，一部垂直与支撑平台2，由底向上拍摄线缆，另外两部布设在上方，分别与下面一部呈120度分布。为了不影响工业相机的拍摄视野，遮光罩14圆筒体的直径需满足工业相机运动至最远端的拍摄要求，即工业相机运动至最远端时，工业镜头恰好在遮光罩开孔内部。

图像采集装置1外部，布置支撑导轮4、编码器5，控制柜3顶部布置显示器支架7和声光报警器6。

支撑平台2分为两个部分，一侧空间21内部布设PLC控制器、电气等设备；另一侧空间22内部布设图像采集装置升降用伺服电机、丝杆和前后移动用伺服电机、丝杆。

控制柜3内部空间布设工控机、光源控制器等设备31，工控机内部运行人工智能机器视觉质检软件，连接内部的工业相机采集图像，并利用人工智能机器视觉缺陷检测算法，对图像进行分析，得到所采集图像的缺陷。

控制柜3外部布设触摸屏32，触摸屏32集成对工业相机工作距离、支撑导轮4高度、图像采集装置1的自动前后移动和升降的控制按钮，实现对于以上装置的控制和调节。

控制柜3外部布设手动按钮面板33，手动控制按钮面板集成急停按钮、图像采集装置前后移动和升降控制的手动摇杆。急停按钮在紧急情况下急停设备运行，免于造成损失。手动摇杆使用他控制图像采集装置移动和升降，使用起来更加方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.基于人工智能机器视觉的线缆全角度成像及质量检测装置，其特征在于，

包括：图像采集装置、支撑平台、控制柜；

图像采集装置用来采集待检测线缆的图像；包括布置于线缆图像采集位置的360度环绕的面阵工业相机、工业镜头、环形LED光源；LED环形光源的外侧设有遮光罩；

支撑平台，作为图像采集装置的支撑平台，用于支撑图像采集装置的自动前后移动和升降；

控制柜位于支撑平台的一侧，控制柜内部设有工控机、PLC控制器、电气装置、光源控制器，工控机用于部署人工智能机器视觉质检软件，光源控制器用来控制环形LED光源；PLC控制器控制工业相机自动前后移动、图像采集装置自动上下移动、前后移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

图像采集装置为开合式设计，包括上半部分和下半部分；图像采集装置两侧各开一通孔，两个通孔的轴心线重合，通孔的上下半圆分别位于上半部分和下半部分。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

工业相机的拍摄平面与通孔的轴心方向垂直；工业相机及工业镜头通过伺服电机、丝杆，控制工业相机及工业镜头在遮光罩上开设的通孔中前进或后退，以调整工业相机及镜头的工作距离；

遮光罩的直径满足工业相机运动至最远端的拍摄要求，即工业相机运动至最远端时，工业镜头恰好在遮光罩开孔内部。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

环形LED光源设为两个半圆形光源，分别固定于图像采集装置的上下两个部分，当图像采集装置开合时，会同时带动定制的LED光源的上下两个半圆开合；环形LED光源轴心与遮光壳体上通孔的轴心线重合。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

遮光罩由中间圆筒和两侧圆筒组成，以圆筒切面的圆作为基准，分为上下两个部分，分别固定在图像采集装置的上半部分和下半部分；两侧圆筒的内径与中间圆筒外径大小一致。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

两侧圆筒之间设置有导杆，用以控制两侧圆筒之间的距离；遮光罩伸缩过程中，中间部分并不移动，仅是两侧部分移动；中间圆筒内侧表面做防反光处理。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述环形LED光源之间利用遮光罩的伸缩来调节环形LED光源之间的间距。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述控制柜上部设计为斜面结构，斜面是布置触摸屏显示器，用于控制图像采集装置的自动升降、前后移动、开合、工业相机的前后移动及线缆支撑导轮的上下移动；

斜面以下设置抽拉式键盘及鼠标托盘，在控制柜侧面后部安装显示器支架及显示器，控制柜上部安装声光报警器。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

控制柜外部布设手动按钮面板，手动控制按钮面板集成急停按钮、图像采集装置前后移动和升降控制的手动摇杆。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述图像采集装置两侧的开孔处还设有用于支撑线缆的自动升降导轮。