CN117135286B - 一种石材表面图像采集设备及其采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石材表面图像采集设备及其采集方法，涉及图像采集技术领域。石材表面图像采集设备包括设于机架上的传送机构，传送机构包括多条传送带，机架上还设有位置调整机构；位置调整机构包括设于机架上的支撑台、设于支撑台上的螺纹杆、设于螺纹杆下端的蜗轮、设于支撑台上的蜗杆、驱动蜗杆转动的第一电机、套设于螺纹杆上端的支撑套、设于支撑套下端的环形块、设于环形块下端的限位杆和设于限位杆下端的弧形块；支撑套顶端设有支撑架组件；机架顶部固定有U型板，U型板的横向设有居中调节机构；U型板的纵向设有图像采集机构。本发明解决了对石材进行定位并进行调整的技术问题。基于此，还提出一种石材表面图像采集方法。

Description

一种石材表面图像采集设备及其采集方法

技术领域

本发明涉及图像采集技术领域，具体为一种石材表面图像采集设备及其采集方法。

背景技术

石材作为建筑、装饰和装修的主要材料，越来越受大众喜爱；但由于石材的特殊性，几乎每块石材都不一样，给销售、生产、设计等带来巨大的困难，因此，需要对于石材大板采集图像数据，以便于石材的销售展示和工程排版等；因此，石材的图像扫描装置应运而生。

中国实用新型专利，授权公告号CN 212850673 U公开了一种石材图像采集扫描装置，由输送机构、控制电脑、对射式光电开关、遮光室、升降气缸和扫描仪等部件组成，该扫描仪能下降至对应高度，采集对应高度石材的高保真图像，适用范围广。

该方案在实际应用中仍然存在一定的缺陷，比如，该装置中光源和扫描仪均为竖直安装，由于石材表面光滑，这样，光线通过石材表面反射到遮光室侧壁，再通过遮光室侧壁反射或者漫反射到扫描仪的镜头，从而使扫描仪采集的图片出现亮度不同的光斑，降低了图片质量。

中国实用新型专利，授权公告号CN 206146394 U公开了一种石材表面粗糙度的在线检测装置，由底座、可升降支架、摄像机、放大镜头、环形光源、暗箱、定位装置、图像采集卡和计算机等部件组成，克服了因主观因素和熟练程度因素所造成的精度低、检测不稳定等问题。

该方案在实际应用中仍然存在一定的缺陷，比如，在石材移动过程中通过CCD相机对石材表面图像进行采集，对于如何精确定位就比较关键，否则CCD相机采集的图片将会发生误差，降低了图片质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石材表面图像采集设备，以解决对石材进行定位并进行调整的技术问题。还提出一种石材表面图像采集方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种石材表面图像采集设备，包括设于机架上的传送机构，传送机构包括多条间隔设置的传送带，传送带之间形成有间隔空间，所述机架上位于传送机构底部设置有位置调整机构；

位置调整机构包括设于机架上的支撑台、可转动地设于支撑台上的螺纹杆、设于螺纹杆下端的蜗轮、可转动地设于支撑台上的蜗杆、驱动蜗杆转动的第一电机、套设于螺纹杆上端的支撑套、设于支撑套下端的环形块、设于环形块下端的限位杆以及设于限位杆下端的弧形块，所述蜗杆与蜗轮配合实现传动，所述螺纹杆与支撑套活动螺接，所述支撑台上端面上设置有弧形槽，所述弧形块于弧形槽内滑动；

所述支撑套的顶端设置有支撑架组件，支撑架组件包括两个用于实现对石材支撑的纵向板；

机架的顶部固定有U型板，U型板的中部设置有居中调节机构，通过居中调节机构将石材推动到传送机构的中心位置；

U型板的纵向设置有图像采集机构，图像采集机构包括多个CCD相机，通过CCD相机对石材的表面进行拍摄，实现对石材表面图像的采集。

进一步的，所述支撑台上设置有对弧形块进行锁定的电磁锁紧装置。

进一步的，所述居中调节机构包括双向丝杆和第二电机，第二电机的输出端与双向丝杆的端部相固定，双向丝杆的两侧杆上分别活动螺接有滑块，滑块位于U型板顶部的活动槽内；

滑块的底端通过L型板固定有侧板，侧板的内侧设置有推板，推板的左侧固定有多个插轴，插轴与侧板活动插接，推板与侧板之间固定有多个弹簧；

两个推板相向移动时将石材推动到传送机构的中心位置。

进一步的，所述侧板的内侧固定有压力传感器。

进一步的，所述图像采集机构还包括单向丝杆、第三电机、导向轴和与单向丝杆活动螺接的斜板，第三电机的输出端与单向丝杆的端部相固定，斜板与导向轴活动插接；

斜板底部板体与石材顶面形成的夹角为30-70°；

CCD相机与斜板底部板体相固定，CCD相机的外侧呈环形设置有多个补光灯；

斜板的顶端固定有水平板，水平板的底端固定有多个测距雷达，测距雷达对石材的位置进行检查。

进一步的，所述U型板的内侧固定有黑色磨砂板。

进一步的，所述支撑套上设置有垂直于传送带输送方向的横杆，所述横杆的两端上分别向传送带输送方向的两侧延伸出侧杆，各侧杆的自由端上分别向上延伸设置有竖杆，两纵向板分别设于竖杆的上端上，两纵向板沿传送带的输送方向对称设置。

一种石材表面图像采集方法，应用于上述石材表面图像采集设备，其包括以下步骤：

第一步，将石材放置在传送机构上向前输送，当石材移动到U型板的正下方时，传送机构停止工作，利用位置调整机构实现石材的上升，直至达到石材旋转90度；

第二步，利用居中调节机构对石材板进行居中调节；

第三步，位置调整机构实现石材下降位置的控制，在不同位置实现停留，从而进行图像采集，并且在图像采集时利用第三电机控制斜板进行移动，从而实现精确的图像采集。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该石材表面图像采集设备，通过位置调整机构的设置，实现了石材在上升的过程中可以实现旋转，可以根据需要，对不同角度的图片进行拍摄。其通过蜗轮蜗杆、螺杆升降可以有效保证精确性。而配置电磁锁紧装置，可以实现对于弧形块的有效锁定，比如在开始时锁定，石材就平直上升，在45度锁定，石材就旋转45度后上升。而通过横杆、侧杆、以及竖杆的设置，可以使得旋转的角度变大，本方案中设置的旋转角度为90度。

设置有斜板、CCD相机及黑色磨砂板，斜板底部板体与石材顶面形成45度夹角，这样的设置是防止补光灯的光线从不同角度反射到CCD相机的镜片而出现光斑，避免影响拍摄效果，另外U型板内设置的黑色磨砂板可以减少反射光线的能力，进一步防止反射光线影响CCD相机拍摄效果，提高了图片质量。

同时，设置有位置调整机构和居中调节机构，通过调整机构的两次调整及通过居中调节机构对石材的两次推动，可以使石材位于纵向板顶部的居中设置，该装置无需人工手动调整，可以适应不同规格的石材，有效减少了人力消耗，提高了检测效率，另外，还避免图片倾斜，进一步的提高了图片质量。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的另一角度的立体结构示意图。

图3为本发明的剖视结构示意图。

图4为本发明位置调节机构的结构示意图。

图5是支撑架组件转动状态的示意图。

图6是图像采集机构的结构示意图。

图中：

1、传送机构；101、传送带；102、间隔空间；

2、支撑架组件；201、纵向板；202、横杆；203、侧杆；204、竖杆；

3、位置调整机构；301、支撑台；302、螺纹杆；303、支撑套；304、蜗轮；305、蜗杆；306、第一电机；307、环形块；308、限位杆；309、弧形槽；310、弧形块；311、电磁锁紧装置；

4、U型板；

5、居中调节机构；501、双向丝杆；502、滑块；503、侧板；504、推板；505、插轴；506、压力传感器；507、第二电机；508、弹簧；509、L型板；

6、图像采集机构；601、单向丝杆；602、斜板；603、水平板；604、测距雷达；605、CCD相机；606、补光灯；607、第三电机；608、导向轴；

7、石材；

8、黑色磨砂板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

如图1-图6所示，本发明提供一种石材表面图像采集设备，包括设于机架上的传送机构1，传送机构1包括多条间隔设置的传送带101，传送带101之间形成有间隔空间102，所述机架上位于传送机构1底部设置有位置调整机构3。

位置调整机构3包括设于机架上的支撑台301、可转动地设于支撑台301上的螺纹杆302、设于螺纹杆302下端的蜗轮304、可转动地设于支撑台301上的蜗杆305、驱动蜗杆305转动的第一电机306、套设于螺纹杆302上端的支撑套303、设于支撑套303下端的环形块307、设于环形块307下端的限位杆308以及设于限位杆308下端的弧形块310，所述蜗杆305与蜗轮304配合实现传动，所述螺纹杆302与支撑套303活动螺接，所述支撑台301上端面上设置有弧形槽309，所述弧形块310于弧形槽309内滑动；所述支撑台301上设置有对弧形块310进行锁定的电磁锁紧装置311，该电磁锁紧装置311为常规的电磁铁，其为本领域的常规技术，在此不予赘述。

第一电机306、蜗轮304和蜗杆305的组合可以为其他驱动形式，如两个齿轮通过啮合传动方式或者通过驱动电机和减速机相互配合方式或者其他带动螺纹杆302进行转动方式，由于蜗轮304和蜗杆305的传动方式具有一定的自锁性能，为防止外力误碰螺纹杆302而使杆体发生转动，在本方案中，优选的驱动方式为蜗轮304和蜗杆305啮合传动的方式，第一电机306优选为伺服电机。

所述支撑套303上设置有垂直于传送带101输送方向的横杆202，所述横杆202的两端上分别向传送带101输送方向的两侧延伸出侧杆203，各侧杆203的自由端上分别向上延伸设置有竖杆204，两纵向板201分别设于竖杆204的上端上，两纵向板201沿传送带101的输送方向对称设置。

如图5所示，其中双点划线为支撑架组件2转动90度后的状态示意图。

机架的顶部固定有U型板4，U型板4的中部设置有居中调节机构5，通过居中调节机构5将石材7推动到传送机构1的中心位置。

所述居中调节机构5包括双向丝杆501和第二电机507，第二电机507的输出端与双向丝杆501的端部相固定，双向丝杆501的两侧杆203上分别活动螺接有滑块502，滑块502位于U型板4顶部的活动槽内；所述侧板503的内侧固定有压力传感器506。

滑块502的底端通过L型板509固定有侧板503，侧板503的内侧设置有推板504，推板504的左侧固定有多个插轴505，插轴505与侧板503活动插接，推板504与侧板503之间固定有多个弹簧508；两个推板504相向移动时将石材7推动到传送机构1的中心位置。推板504优选为橡胶材料制成，这样可以避免对石材7进行推动时对石材7侧面造成损坏，能知道的是，两个推板504相向移动时，将石材7推动到传送机构1的中心位置。

当石材7初步位于传送机构1的中心位置后，为防止两个推板504对石材7持续推动时对石材7侧面造成损坏，在侧板503的内侧固定有压力传感器506，当推板504对石材7进行推动时，弹簧508受压，推板504向侧板503侧移动，当推板504对压力传感器506产生挤压且挤压力达到设定值时，控制第二电机507进行反向转动，直至推板504移动到初始位置。

U型板4的纵向设置有图像采集机构6，图像采集机构6包括多个CCD相机605，通过CCD相机605对石材7的表面进行拍摄，实现对石材7表面图像的采集。

图像采集机构6还包括单向丝杆601、第三电机607、导向轴608和与单向丝杆601活动螺接的斜板602，第三电机607的输出端与单向丝杆601的端部相固定，斜板602与导向轴608活动插接；斜板602底部板体与石材7顶面形成的夹角为30-70°，优选的角度为45°；CCD相机605与斜板602底部板体相固定，CCD相机605的外侧呈环形设置有多个补光灯606，为防止补光灯606的光线从不同角度反射到CCD相机605的镜片而出现光斑，避免影响拍摄效果；斜板602的顶端固定有水平板603，水平板603的底端固定有多个测距雷达604，测距雷达604对石材7的位置进行检查。

所述U型板4的内侧固定有黑色磨砂板8。在U型板4的内侧固定有黑色磨砂板8，黑色磨砂板8的表面是通过磨砂工艺进行微小的磨砂处理，使其呈现出一种均匀的、细腻的雾面效果，这种磨砂处理会增加黑色磨砂板8表面的触感和防滑性，并减少反射光线的能力。

图像采集机构6带动CCD相机605进行水平移动，横向分布的CCD相机605对石材7进行拍摄，通过CCD相机605对石材7进行图像采集及后期成像原理在授权公告号CN206146394 U的专利文件中已经进行公开，且为较为成熟的现有技术。

基于上述的石材表面图像采集设备本方案还公开一种石材表面图像采集方法，包括：

第一步，将石材7放置在传送机构1上向前输送，当石材7移动到U型板4的正下方时，传送机构1停止工作，利用位置调整机构3实现石材7的上升，直至达到石材7旋转90度；

第二步，利用居中调节机构5对石材7板进行居中调节；

第三步，位置调整机构3实现石材7下降位置的控制，在不同位置实现停留，从而进行图像采集，并且在图像采集时利用第三电机607控制斜板602进行移动，从而实现精确的图像采集。

第三步中，在下降的过程中，利用电磁锁紧装置311对弧形块310实施锁紧，从而可以实现单一角度的拍摄。

对于本方案的补充：

使用时，将石材7放置在传送带101的适当位置，传送机构1带动石材7向前移动，当石材7移动到U型板4的正下方时，控制传送机构1停止工作，控制第一电机306转动，第一电机306带动螺纹杆302进行转动，由于弧形块310与弧形槽309的侧壁相抵，在限位杆308的导向下实现支撑套303向上移动，此时根据需要利用电磁锁紧装置311对转动的角度进行限制。

纵向板201将石材7顶起到设定位置，进行图像采集。

具体的，为了实现更加精准的比对。本方案中在上升过程中，是加速进行的，上升至最高点后，利用居中调节机构5进行对中后，在下降的过程进行图像的采集。

另外，对于同一角度的图像采集时，仅需要利用电磁锁紧装置311锁定后，就可以实现同一角度的图像采集。

在升降过程中，上升可以为加速状态，下降则为降速状态。上升的速度可以为下降速度的3-5倍。下降后，纵向板201是低于传送带101表面的，由于电磁锁紧装置311的锁紧，会导致纵向板201并不一定是平行于传送带101，这个时候，就需要有较大的下降余量来实现这种倾斜的消除，当没有限位杆308进行限位时，纵向板201由最低点升至最高点至少会转动180度，最佳为360度。

而且第三电机607带动可以斜板602进行移动，当测距雷达604检测到板材的侧面位置时，控制CCD相机605启动，实现在移动过程中对石材7表面进行拍照。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附实施例及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种石材表面图像采集设备，其特征在于：包括设于机架上的传送机构，传送机构包括多条间隔设置的传送带，传送带之间形成有间隔空间，所述机架上位于传送机构底部设置有位置调整机构；

位置调整机构包括设于机架上的支撑台、可转动地设于支撑台上的螺纹杆、设于螺纹杆下端的蜗轮、可转动地设于支撑台上的蜗杆、驱动蜗杆转动的第一电机、套设于螺纹杆上端的支撑套、设于支撑套下端的环形块、设于环形块下端的限位杆以及设于限位杆下端的弧形块，所述蜗杆与蜗轮配合实现传动，所述螺纹杆与支撑套活动螺接，所述支撑台上端面上设置有弧形槽，所述弧形块于弧形槽内滑动；

所述支撑套的顶端设置有支撑架组件，支撑架组件包括两个用于实现对石材支撑的纵向板；

机架的顶部固定有U型板，U型板的中部设置有居中调节机构，通过居中调节机构将石材推动到传送机构的中心位置；

U型板的纵向设置有图像采集机构，图像采集机构包括多个CCD相机，通过CCD相机对石材的表面进行拍摄，实现对石材表面图像的采集；

所述图像采集机构还包括单向丝杆、第三电机、导向轴和与单向丝杆活动螺接的斜板，第三电机的输出端与单向丝杆的端部相固定，斜板与导向轴活动插接；

斜板底部板体与石材顶面形成的夹角为30-70°；

CCD相机与斜板底部板体相固定，CCD相机的外侧呈环形设置有多个补光灯；

斜板的顶端固定有水平板，水平板的底端固定有多个测距雷达，测距雷达对石材的位置进行检查；

所述支撑套上设置有垂直于传送带输送方向的横杆，所述横杆的两端上分别向传送带输送方向的两侧延伸出侧杆，各侧杆的自由端上分别向上延伸设置有竖杆，两纵向板分别设于竖杆的上端上，两纵向板沿传送带的输送方向对称设置。

2.根据权利要求1所述的一种石材表面图像采集设备，其特征在于：所述支撑台上设置有对弧形块进行锁定的电磁锁紧装置。

3.根据权利要求1所述的一种石材表面图像采集设备，其特征在于：所述居中调节机构包括双向丝杆和第二电机，第二电机的输出端与双向丝杆的端部相固定，双向丝杆的两侧杆上分别活动螺接有滑块，滑块位于U型板顶部的活动槽内；

滑块的底端通过L型板固定有侧板，侧板的内侧设置有推板，推板的左侧固定有多个插轴，插轴与侧板活动插接，推板与侧板之间固定有多个弹簧；

两个推板相向移动时将石材推动到传送机构的中心位置。

4.根据权利要求3所述的一种石材表面图像采集设备，其特征在于：所述侧板的内侧固定有压力传感器。

5.根据权利要求1所述的一种石材表面图像采集设备，其特征在于：所述U型板的内侧固定有黑色磨砂板。

6.一种石材表面图像采集方法，应用于权利要求1-5任一权利要求所述的石材表面图像采集设备，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将石材放置在传送机构上向前输送，当石材移动到U型板的正下方时，传送机构停止工作，利用位置调整机构实现石材的上升，直至达到石材旋转90度；

第二步，利用居中调节机构对石材板进行居中调节；

第三步，位置调整机构实现石材下降位置的控制，在不同位置实现停留，从而进行图像采集，并且在图像采集时利用第三电机控制斜板进行移动，从而实现精确的图像采集。