CN117434073A - 一种Type-C金属表面自动化光学检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Type‑C金属表面自动化光学检测装置和方法，其中，Type‑C金属表面自动化光学检测装置包括上料机构、光学检测机构、下料分料机构以及控制机构，上料机构包括上料模块、设于上料模块上方的搬运机构及设于上料模块一侧的料盘暂存模块，上料模块设置有多个堆叠设置的盛装有物料的载盘，搬运机构用于将上料后的空载盘转移至料盘暂存模块；光学检测机构设置有多个检测工位，分别检测物料不同的检测面和不同种类的缺陷；控制机构包括人机界面显示模块，并通讯连接于光学检测机构，用于获取光学检测机构获取的图像并进行图像处和结果输出。本发明技术方案旨在全方位检测Type‑C连接器金属表面的缺陷。

Description

一种Type-C金属表面自动化光学检测装置和方法

技术领域

本发明涉及金属表面加工技术领域，特别涉及一种Type-C金属表面自动化光学检测装置和方法。

背景技术

近年来，Type-C因其“快、强、小”的特性备受关注。现在越来越多的产品开始采用Type-C接口。Type-C连接器的生产流程，一般可分为四个阶段：注塑、电镀、冲压、组装。Type-C连接器插针冲压完成后即应送去电镀工段，在此阶段，连接器的电子接触表面将镀上各种金属涂层并且出现与冲压阶段相似的一类问题，如插针的扭曲、碎裂或变形。

然而对于多数机器视觉系统供应商而言，电镀过程中所出现的许多质量缺陷还属于检测系统的“禁区”。电子连接器制造商希望检测系统能够检测到连接器插针电镀表面上各种不一致的缺陷，如细小划痕和针孔。尽管这些缺陷对于其它产品（如铝制罐头底盖或其它相对平坦的表面）是很容易被识别出来，但由于大多数电子连接器不规则且含角度的表面设计，视觉检测系统很难得到足以识别出这些细微缺陷所需的图像。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种Type-C金属表面自动化光学检测装置，旨在全方位检测Type-C连接器金属表面的缺陷。

为实现上述目的，本发明提出的Type-C金属表面自动化光学检测装置，包括：

上料机构，所述上料机构包括上料模块、设于上料模块上方的搬运机构及设于所述上料模块一侧的料盘暂存模块，所述上料模块设置有多个堆叠设置的盛装有物料的载盘，所述搬运机构用于将上料后的空载盘转移至料盘暂存模块；

光学检测机构，所述光学检测机构设置有多个检测工位，分别检测物料不同的检测面和不同种类的缺陷；

吸料模组，所述吸料模组位于所述上料机构上方，用于将待检测物料转移至所述光学检测机构；

下料分料机构，所述下料分料机构包括NG流道模块、料盘收料模块及NG可修复类别缺陷生产治具；以及

控制机构，所述控制机构包括人机界面显示模块 ，并通讯连接于所述光学检测机构，用于获取所述光学检测机构获取的图像并进行图像处和结果输出。

在本申请的一实施例中，所述多个检测工位包括：

第一检测工位，用于入料后物料载盘的二次定位与缓存，所述第一检测工位设置有缓存治具，所述缓存治具内具有多个用于收容物料的穴位；

第二检测工位，用于检测物料的侧弧面、斜弧角、产品种类及缺陷种类；

第三检测工位，用于检测物料的正反面、斜弧面、产品种类及缺陷种类；以及

第四检测工位，用于检测物料的斜底部、产品种类及缺陷种类。

在本申请的一实施例中，每一所述检测工位均设置有相机、镜头、光源以及直线电机，所述物料载盘驱动连接于所述直线电机，以使物料依次通过所述相机。

在本申请的一实施例中，所述上料机构还包括定位机构，所述定位机构设置于所述上料模块的一侧，用于对所述载盘进行二次定位。

在本申请的一实施例中，所述吸料模组包括多个阵列排布的吸盘，每一吸盘均连接一驱动结构。

在本申请的一实施例中，所述控制机构包括算法图像处理模块，用于实时接收所述光学检测机构拍摄的图像，并对图像做预处理，并与预设训练模型做缺陷检测与判定。

在本申请的一实施例中，所述预处理包括图像裁剪、图像增强与图像拼排。

为实现上述目的，本发明还提供一种Type-C金属表面自动化光学检测方法，应用于如上所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，包括以下步骤：

S1：将待测物料通过上料机构输送至光学检测机构，并依次经过第一检测工位、第二检测工位、第三检测工位以及第四检测工位；

S2：在第一检测工位对物料载盘进行二次定位和缓存，便于后续检测；

S3：在第二检测工位对物料的侧弧面、斜弧角、产品种类及缺陷种类进行检测；

S4：在第三检测工位对物料的正反面、斜弧面、产品种类及缺陷种类进行检测；

S5：在第四检测工位对物料的斜底部、产品种类及缺陷种类进行检测；

S6：第二检测工位、第三检测工位及第四检测工位将拍摄的图像传输至控制机构并进行分析，控制机构对下料分料机构发出指令，将检测完成的物料分别放置于NG流道模块、料盘收料模块及NG可修复类别缺陷生产治具；

S7：控制机构将检测结果的图像与缺陷数据进行存储，并做出待测物料的良率分析。

本发明技术方案通过采用上料机构将待测物料输送至光学检测机构，并依次经过多个检测工位，分别检测物料的不同的检测面和不同种类的缺陷，并拍摄图像，拍摄后的图像传输至控制机构，控制机构对拍摄的图像进行分析，根据不同种类的缺陷将检测后的物料通过不同的下料分料通道进行输出。可以对物料细微异物、瑕疵、缺陷进行检测，防止不良品流出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明上料机构一实施例的结构示意图；

图2为本发明第一检测工位一实施例的结构示意图；

图3为本发明第一检测工位另一实施例的结构示意图；

图4为本发明第二检测工位一实施例的结构示意图；

图5为本发明第三检测工位一实施例的结构示意图；

图6为本发明第四检测工位一实施例的结构示意图；

图7为本发明下料分料机构一实施例的结构示意图；

图8为本发明Type-C金属表面自动化光学检测方法一实施例的流程图。

附图标号说明：

10、上料机构；11、上料模块；111、载盘；12、搬运机构；13、料盘暂存模块；14、定位机构；20、光学检测机构；21、第一检测工位；22、第二检测工位；23、第三检测工位；24、第四检测工位；201、相机；202、镜头；203、光源；204、直线电机；30、下料分料机构；31、NG流道模块；32、料盘收料模块；33、NG可修复类别缺陷生产治具。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

通过对Type-C金属表面外观检测，可以发现Type-C金属表面的异物、污点、瑕疵、划伤等缺陷，防止不良品流出，但是目视检测存在精度极限，全数检测不光耗费人工和成本，还会因个人差异导致精度偏差和人为错误，且细微的瑕疵及污点等难以被发现，若要维持品质，必须借助特殊照明或显微镜等工具，实施放大检测。然而，产量少或缺陷点数较少时，还可以离线进行特殊照明或显微镜检测，但是检测产量大或成千上万的缺陷点数时，则需要投入庞大的劳力，导致生产效率大幅降低。

鉴于此，结合参照图1至图7所示，本发明提出的Type-C金属表面自动化光学检测装置，包括上料机构10、光学检测机构20、吸料模组（未图示）、下料分料机构30以及控制机构，所述上料机构10包括上料模块11、设于上料模块11上方的搬运机构12及设于所述上料模块11一侧的料盘暂存模块13，所述上料模块11设置有多个堆叠设置的盛装有物料的载盘111，所述搬运机构12用于将上料后的空载盘111转移至料盘暂存模块13；所述光学检测机构20设置有多个检测工位，分别检测物料不同的检测面和不同种类的缺陷；所述吸料模组位于所述上料机构上方，用于将待检测物料转移至所述光学检测机构；所述下料分料机构30包括NG流道模块31、料盘收料模块32及NG可修复类别缺陷生产治具33；所述控制机构包括人机界面显示模块 ，并通讯连接于所述光学检测机构20，用于获取所述光学检测机构20获取的图像并进行图像处和结果输出。

结合参照图1所示，可以理解地，上料机构10可以设置有上料模块11、料盘暂存模块13，在上料模块11上可以堆叠设置多个用于盛装物料的载盘111，载盘111上可以阵列设置多个用于收容物料，也就是Type-C连接器的收容槽，每一载盘111内可以收容多个物料，收容在载盘内的物料再通过吸料模组转移至光学检测机构20，吸料模组可以由直线X-Y运动模组连接吸盘治具，或机械手连接吸盘治具组成，直线X-Y运动模组和机械手的具体结构参照现有技术，在此不再赘述，吸盘治具可以批量对待检测物料进行吸附，再通过直线X-Y运动模组或机械手转移至光学检测机构20进行检测。空的载盘111通过搬运机构12转运至料盘暂存模块13，并将空的载盘111在料盘暂存模块13进行堆栈，待累计载盘111数量足够多，比如，达到15-20个后，一并取走，进行装料，以节省上下料的人工时间。搬运机构12可以为吸盘转移机构，可以通过直线电机204带动吸盘转移机构对空的载盘111进行转移。

进一步地，在上料模块11上还可以设置二次定位机构，可以为高精度位移传感器，可以提高取料的精度和一致性。

光学检测机构20可以设置有多个检测工位，分别检测物料不同的检测面结合不同种类的缺陷，并对缺陷进行拍摄图像，从而可以全方位对Type-C连接器进行检测，提高检测精度和全面性。光学检测机构20将拍摄的图像以通讯连接的方式传输至控制机构，控制机构对拍摄的图像进行处理，并进行缺陷比对和记录，同时将结果同步至人机界面显示结果。并且根据结果对下料分料机构30进行控制，根据不同的检测结果将检测后的物料分别放置于NG流道模块31、料盘收料模块32及NG可修复类别缺陷生产治具33。

结合参照图2至图6所示，在本申请的一实施例中，所述多个检测工位包括：

第一检测工位21，用于入料后物料载盘111的二次定位与缓存，所述第一检测工位21设置有缓存治具，所述缓存治具内具有多个用于收容物料的穴位；

第二检测工位22，用于检测物料的侧弧面、斜弧角、产品种类及缺陷种类；

第三检测工位23，用于检测物料的正反面、斜弧面、产品种类及缺陷种类；以及

第四检测工位24，用于检测物料的斜底部、产品种类及缺陷种类。

可以理解地，第一检测工位21主要目的是做入料后物料的载盘111的二次定位和缓存，方便执行后续的功能性工位检测。此工位针对产品缓存可以设置专用的治具，此专用治具设计穴位可以依照检测数量不同而不同，换句话说可以从一个穴位扩充到多个穴位，本实施例中设计目前适用20个穴位。此专用治具设计发明优点为采用仿型设计适用type-C金属件、可多穴位扩充设计、一致性非常好、可同步运动包括旋转、直线移动等等。

第二检测工位22依照缺陷检出精度要求与待测物(例如type-C类金属材料)搭配，可以是500万像素、1200万像素、2400万像素面阵相机201(Area-scan camera)，按照待测物检测侧弧面、斜面弧角及产品种类(例如金属材料)与检出缺陷种类需求，会选择相对应的LED光源203种类、波长、亮度，依照缺陷种类检出要求，侧弧面与斜面弧角光源203可以是高亮度弧型LED光源203，光源203的颜色(波长)可以为白光、红光、蓝光。专用治具由直线电机204带动，一次性飞拍20个待测物。

第三检测工位23依照缺陷检出精度要求与待测物(例如type-C类金属材料)搭配，可以是500万像素、1200万像素、2400万像素面阵相机201(Area-scan camera)，按照待测物检测正反平面、斜弧面及产品种类(例如金属材料)与检出缺陷种类需求，会选择相对应的LED光源203种类、波长、亮度，依照缺陷种类检出要求，正反平面、斜弧面光源203可以是高亮度同轴型LED光源203，光源203的颜色(波长)可以为白光、红光、蓝光。专用治具由直线电机204带动，一次性飞拍20个待测物。

第四检测工位24依照缺陷检出精度要求与待测物(例如type-C类金属材料)搭配，可以是500万像素、1200万像素、2400万像素面阵相机201(Area-scan camera)，按照待测物检测斜面底部及产品种类(例如金属材料)与检出缺陷种类需求，会选择相对应的LED光源203种类、波长、亮度，依照缺陷种类检出要求，斜面底部光源203可以是高亮度同轴型LED光源203，光源203的颜色(波长)可以为白光、红光、蓝光。专用治具由直线电机204带动，一次性飞拍20个待测物。

通过对应不同的检测部位区域，设置不同的检测工位，并且在每一检测工位上光源的位置、发散角度、延伸方向均不相同，从而实现全面检测。并且为了达到最好的成像效果，光源的大小、波长、亮度、角度均不相同。

在本申请的一实施例中，每一所述检测工位均设置有相机201、镜头202、光源203以及直线电机204，所述物料载盘111驱动连接于所述直线电机204，以使物料依次通过所述相机201。

在本申请的一实施例中，所述上料机构10还包括定位机构14，所述定位机构14设置于所述上料模块11的一侧，用于对所述载盘111进行二次定位。

可以理解地，定位机构14可以为通过丝杠螺母副或气缸驱动的压板，通过压板可以对载盘111内的物料进行二次定位，以保证取料时的精准度。

在本申请的一实施例中，所述吸料模组包括多个阵列排布的吸盘，每一吸盘均连接一驱动结构。

可以理解地，阵列排布的吸盘数量和位置可以和载盘111相对应，以便于一次性抓取多个待检测物料，并且每一吸盘均连接一驱动结构，驱动结构可以为独立的真空泵，可以分别抓取不同位置的物料，若一次性取料的过程中，有部分物料仍然在载盘111内，可以再次进行抓取，再次抓取时，只需独立控制遗留物料位置的吸盘即可。

在本申请的一实施例中，所述控制机构包括算法图像处理模块，用于实时接收所述光学检测机构20拍摄的图像，并对图像做预处理，并与预设训练模型做缺陷检测与判定。

在本申请的一实施例中，所述预处理包括图像裁剪、图像增强与图像拼排。

可以理解地，本申请中，算法图像处理功能主要是工控机内算法平台透过控制软件通讯协定实时接收到图像，先利用传统算法对图像做预处理，图像预处理分别包含图像裁减、图像增强与图像拼排，然后再给到AI算法已经训练好的缺陷检测模型做缺陷检测与判定，再将检测判定的结果输出给到控制软件做相应的动作功能。控制机构内的图片与缺陷数据，也可以透过大数据法则，做缺陷统计分析并反馈给生产做制程管理预警，也可以做待测物的良率分析。

结合参照图8所示，本发明还提供一种Type-C金属表面自动化光学检测方法，应用于如上所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，包括以下步骤：

S1：将待测物料通过上料机构输送至光学检测机构，并依次经过第一检测工位、第二检测工位、第三检测工位以及第四检测工位；

S2：在第一检测工位对物料载盘进行二次定位和缓存，便于后续检测；

S3：在第二检测工位对物料的侧弧面、斜弧角、产品种类及缺陷种类进行检测；

S4：在第三检测工位对物料的正反面、斜弧面、产品种类及缺陷种类进行检测；

S5：在第四检测工位对物料的斜底部、产品种类及缺陷种类进行检测；

S6：第二检测工位、第三检测工位及第四检测工位将拍摄的图像传输至控制机构并进行分析，控制机构对下料分料机构发出指令，将检测完成的物料分别放置于NG流道模块、料盘收料模块及NG可修复类别缺陷生产治具；

S7：控制机构将检测结果的图像与缺陷数据进行存储，并做出待测物料的良率分析。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，包括：

上料机构，所述上料机构包括上料模块、设于上料模块上方的搬运机构及设于所述上料模块一侧的料盘暂存模块，所述上料模块设置有多个堆叠设置的盛装有物料的载盘，所述搬运机构用于将上料后的空载盘转移至料盘暂存模块；

光学检测机构，所述光学检测机构设置有多个检测工位，分别检测物料不同的检测面和不同种类的缺陷；

吸料模组，所述吸料模组位于所述上料机构上方，用于将待检测物料转移至所述光学检测机构；

下料分料机构，所述下料分料机构包括NG流道模块、料盘收料模块及NG可修复类别缺陷生产治具；以及

控制机构，所述控制机构包括人机界面显示模块 ，并通讯连接于所述光学检测机构，用于获取所述光学检测机构获取的图像并进行图像处和结果输出。

2.如权利要求1所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，所述多个检测工位包括：

第一检测工位，用于入料后物料载盘的二次定位与缓存，所述第一检测工位设置有缓存治具，所述缓存治具内具有多个用于收容物料的穴位；

第二检测工位，用于检测物料的侧弧面、斜弧角、产品种类及缺陷种类；

第三检测工位，用于检测物料的正反面、斜弧面、产品种类及缺陷种类；以及

第四检测工位，用于检测物料的斜底部、产品种类及缺陷种类。

3.如权利要求2所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，每一所述检测工位均设置有相机、镜头、光源以及直线电机，所述物料载盘驱动连接于所述直线电机，以使物料依次通过所述相机。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，所述上料机构还包括定位机构，所述定位机构设置于所述上料模块的一侧，用于对所述载盘进行二次定位。

5.如权利要求1至3中任意一项所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，所述吸料模组包括多个阵列排布的吸盘，每一吸盘均连接一驱动结构。

6.如权利要求1所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，所述控制机构包括算法图像处理模块，用于实时接收所述光学检测机构拍摄的图像，并对图像做预处理，并与预设训练模型做缺陷检测与判定。

7.如权利要求6所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，所述预处理包括图像裁剪、图像增强与图像拼排。

8.一种Type-C金属表面自动化光学检测方法，应用于如权利要求1至7任一所述的Type-C金属表面自动化光学检测装置，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将待测物料通过上料机构输送至光学检测机构，并依次经过第一检测工位、第二检测工位、第三检测工位以及第四检测工位；

S2：在第一检测工位对物料载盘进行二次定位和缓存，便于后续检测；

S3：在第二检测工位对物料的侧弧面、斜弧角、产品种类及缺陷种类进行检测；

S4：在第三检测工位对物料的正反面、斜弧面、产品种类及缺陷种类进行检测；

S5：在第四检测工位对物料的斜底部、产品种类及缺陷种类进行检测；

S6：第二检测工位、第三检测工位及第四检测工位将拍摄的图像传输至控制机构并进行分析，控制机构对下料分料机构发出指令，将检测完成的物料分别放置于NG流道模块、料盘收料模块及NG可修复类别缺陷生产治具；

S7：控制机构将检测结果的图像与缺陷数据进行存储，并做出待测物料的良率分析。