CN117600084A - 一种石英棒外观检测装置及其检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石英棒外观检测装置及其检测系统，涉及石英棒检测技术领域，为解决现有的石英棒检测装置检测手段单一，检测时间长，不能满足石英棒工业生产上的快速检测需求的问题。所述一种石英棒外观检测装置，包括：机架，所述机架包括工作台；进棒装置，所述进棒装置设置于工作台一端，所述进棒装置包括限位器和激光传感器；出棒装置，所述出棒装置对称于进棒装置，设置于工作台另一端；转动盘，所述转动盘和工作台转动连接，所述转动盘包括恒定光源、固定结构和抵推结构；检测终端，所述检测终端包括处理器、检测相机、探伤装置和扫描相机；还包括一种石英棒外观检测装置的检测系统，用于控制上述一种石英棒外观检测装置。

Description

一种石英棒外观检测装置及其检测系统

技术领域

本发明涉及石英棒检测技术领域，具体为一种石英棒外观检测装置及其检测系统。

背景技术

半导体制程中涉及到氧化、外延、光刻、刻蚀、扩散、CVD和注入离子等多种工艺，为保证芯片质量，半导体制造厂商们对直接接触芯片的容器有着极高的要求，石英器材的材料大多由石英棒组成，棒材会有气泡、气线、麻点等外观缺陷，常用的棒材外观缺陷检验需要通过人眼观察石英棒的外观，判断是否存在外观缺陷，需要控制其外观要求，选取符合规范规格的石英棒，以便后续加工的使用。

现有一些石英棒外观检测装置，例如公开号为CN116625989A的专利公开了一种用于石英管棒的检测仪及其使用方法，包括床身基座、测量单元、电控系统、和数据处理记录单元，所述床身基座用于支撑和固定待测样品、测量单元，所述床身包括床身架、导轨、测量单元滑块、移动端滑块、可旋转装置、丝杆、卡盘、轴承滚轮，通过检测折射率的变化获取石英管棒气泡、杂质、亮点、应力、折射率分布等物理参数。

现有的石英棒外观检测装置需要人工辅助才能进行检测，且检测石英棒缺陷手段单一，易受外界光线影响，检测时间长；在石英棒的工业生产上，需要对石英棒进行快速检测筛分，现有的石英棒外观检测装置不能很好的配合石英棒生产过程，形成自动化流水线检测，为此，本发明提供一种石英棒外观检测装置及其检测系统，以满足石英棒工业生产上的快速检测需求，提高合格石英棒的输出效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石英棒外观检测装置及其检测系统，以解决上述背景技术中提出的现有的石英棒检测装置检测手段单一，检测时间长，不能满足石英棒工业生产上的快速检测需求的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石英棒外观检测装置，包括：

机架，所述机架包括工作台，所述工作台用于提供石英棒外观检测的工作区域；

进棒装置，所述进棒装置设置于工作台一端，所述进棒装置包括限位器和激光传感器，所述限位器用于调整石英棒进棒角度，所述激光传感器用于检测石英棒的首端和末端；

出棒装置，所述出棒装置对称于进棒装置，设置于工作台另一端；

转动盘，所述转动盘和工作台间设置有旋转连接件，所述旋转连接件用于旋转转动盘，所述转动盘包括恒定光源、固定结构和抵推结构，所述恒定光源用于提供石英棒外观检测时的光源，所述固定结构用于固定石英棒，所述抵推结构用于输出石英棒；

检测终端，所述检测终端包括处理器、检测相机、探伤装置和扫描相机，所述处理器用于控制检测相机、探伤装置和扫描相机，所述检测相机用于获取石英棒特征信息，所述探伤装置用于对石英棒进行探伤检测，所述扫描相机基于探伤检测结果对石英棒进行扫描检测。

优选地，所述工作台包括检测工位、探伤工位、扫描工位和淘汰工位，所述检测相机设置于检测工位上，所述检测工位用于对石英棒进行初步检测；所述探伤装置设置于探伤工位上，所述探伤工位用于对石英棒进行进一步检测；所述扫描相机设置于扫描工位上，所述扫描工位用于对石英棒进行最终检测；所述淘汰工位设置有淘汰输送带，所述淘汰工位用于输出检测不合格的石英棒。

优选地，所述探伤装置包括探伤驱动装置，所述探伤驱动装置用于控制探伤装置沿石英棒轴线方向移动；所述扫描相机包括扫描驱动装置，所述扫描驱动装置用于控制扫描相机沿石英棒轴线方向移动。

优选地，所述限位器包括转动器，所述转动器设置于进棒装置两侧，所述转动器用于转动调节石英棒进入角度。

优选地，所述机架包括移动结构和固定器，所述移动结构设置于机架底部，所述移动结构用于移动整体装置，所述固定器设置于机架底部，所述固定器用于实现整体装置的水平固定。

本发明还提供如下技术方案，一种石英棒外观检测装置的检测系统，应用于上述一种石英棒外观检测装置，所述检测系统包括进棒模块、初检模块、探伤模块和终检模块，所述进棒模块用于控制石英棒进入检测区，所述初检模块用于对石英棒进行初步检测筛分，所述探伤模块用于对石英棒进行探伤检测筛分，所述终检模块用于对石英棒进行最终检测筛分。

优选地，所述进棒策略包括：获取启动信号和石英棒规格，基于石英棒规格，调整两侧转动器间距，输出间距调节信号；激光传感器获取启动信号，开启激光检测，输出激光检测信号；进棒装置获取启动信号、间距调节信号和激光检测信号，控制石英棒进入，并输出进棒信号，通过激光传感器检测石英棒位置，以输出末端信号。

优选地，所述初检模块包括初检策略，所述初检策略包括：获取进棒信号和末端信号，控制固定结构固定石英棒，进一步调整石英棒角度，石英棒调整角度后，控制固定结构松开，并输出初检信号，恒定光源获取初检信号，开启恒定光源，并输出光源信号，检测相机获取初检信号和光源信号，对石英棒进行拍照，获取石英棒特征图像，基于石英棒特征图像，以特征图像上石英棒的左下角为坐标原点，石英棒轴线方向为y轴，垂直于石英棒轴线方向为x轴，建立坐标系，以石英棒四个端点坐标和平齐差公式获取石英棒两端最大平齐差，石英棒两侧最大平齐差/>，设置两端最大允许平齐差/>和两侧最大允许平齐差/>，若/>或/>，输出淘汰信号，若/>且/>，进入下一步检测；

基于石英棒特征图像，获取石英棒特征图像上石英棒左侧最大弯曲点位坐标（，/>）和右侧最大弯曲点位坐标（/>，/>），通过曲度公式计算石英棒特征图像上左侧最大曲度/>和石英棒特征图像上右侧最大曲度/>，设置石英棒最大允许曲度/>，若/>或/>，输出淘汰信号，若/>且/>，进入下一步检测；

基于石英棒特征图像，划定图像四个边界，对石英棒特征图像进行裁定，获取裁定图像，将裁定图像由RGB图像转化为HSV图像，裁定图像转换后，获取HSV图像的色调、饱和度/>和明度/>，根据标准石英棒，获取标准石英棒的色调H，饱和度S和明度V，划定HSV下限Scalar lower(/>，/>，/>)，划定HSV上限Scalar higher(/>，/>，/>)，基于HSV上下限，若或/>或/>或/>或/>或/>，输出淘汰信号，若/>且/>且/>，以下述色差公式获取裁定图像的HSV总色差：

式中为裁定图像的HSV总色差，设置最大允许HSV总色差/>，若/>，输出淘汰信号，若/>，输出初检完成信号；

所述初检策略还包括：转动盘获取淘汰信号，关闭恒定光源，控制固定结构固定石英棒，通过旋转连接件旋转转动盘以控制石英棒移动至工作台的淘汰工位，松开固定结构，由抵推结构向淘汰输送带输出石英棒，并通过旋转连接件控制转动盘复位，输出出棒完成信号。

优选地，所述探伤模块包括探伤策略，所述探伤策略包括：获取初检完成信号，关闭恒定光源，控制固定结构固定石英棒，通过旋转连接件旋转转动盘以控制石英棒移动至工作台的探伤工位，松开固定结构并打开探伤装置，以石英棒一端为起点，沿石英棒轴线方向移动至石英棒另一端，获取石英棒的整体探伤图像，基于石英棒的整体探伤图像获取探伤曲线，以石英棒的长度L为标定轴，探伤曲线分布于标定轴上，划定探伤曲线的上限和探伤曲线的下限/>，基于石英棒的探伤曲线，以距离/>划分探伤曲线判定区域，共有/>个区域，以/>表示各区域接收超声波的平均时间（i=1,2,3.../>），若/>或，标记该区域为再筛查区，若/>，标记该区域为合格区，统计再筛查区数量，记为Rsa，统计合格区数量，记为Qa，以合格率公式获取石英棒合格率：

式中Rate为石英棒合格率，设定最低合格率，若/>，输出淘汰信号，若，进行下一步检测；

通过探伤偏差度公式获取石英棒整体区域的探伤偏差度：

式中为石英棒整体区域的探伤偏差度，/>为第j个区域内探伤曲线的最大离散值（j=1,2,3.../>），Swave为石英棒整体区域接收超声波的平均时间；

并将、/>和/>去量纲处理，设定最大偏差度/>，若/>，输出淘汰信号，若/>，输出扫描信号；

所述探伤策略还包括：转动盘获取淘汰信号，控制固定结构固定石英棒，通过旋转连接件旋转转动盘以控制石英棒移动至工作台的淘汰工位，松开固定结构，由抵推结构向淘汰输送带输出石英棒，并通过旋转连接件控制转动盘复位，输出出棒完成信号。

优选地，所述终检模块包括终检策略，所述终检策略包括：获取扫描信号，控制固定结构固定石英棒，通过旋转连接件旋转转动盘以控制石英棒移动至工作台的扫描工位，松开固定结构并开启恒定光源，基于石英棒的再筛查区信息，定位再筛查区在石英棒上的位置，通过扫描相机获取石英棒再筛查区的扫描图像，基于扫描图像，获取各再筛查区内气泡、裂纹的大小，标记气泡为Bu，气泡所占像素的大小为，标记裂纹为Crack，裂纹所占像素的大小为/>，设定单区域内气泡和裂纹累计最大允许数量，若任意一区域内气泡和裂纹累计数量大于最大允许数量，输出淘汰信号，若全部区域内气泡和裂纹累计数量均小于或等于最大允许数量，进行下一步检测；

以缺陷度公式获取石英棒整体缺陷度：

式中Dod为石英棒整体缺陷度，为权重参数，/>取值范围为[0,2]，/>为全部区域内气泡总数，/>为全部区域内裂纹总数，/>为第i个气泡所占像素的大小，i={1,2...}，/>为第j个裂纹所占像素的大小，j={1,2.../>}，/>为扫描图像全部像素的大小，通过上述公式计算石英棒整体缺陷度Dod，根据实际石英棒需求设置最大允许石英棒整体缺陷度/>，若Dod/>，输出淘汰信号，若Dod/>，输出合格信号；

所述终检策略还包括：转动盘获取淘汰信号，控制固定结构固定石英棒，通过旋转连接件旋转转动盘以控制石英棒移动至工作台的淘汰工位，松开固定结构，由抵推结构向淘汰输送带输出石英棒，并通过旋转连接件控制转动盘复位；

终检策略还包括：转动盘获取合格信号，由抵推结构向出棒装置输出石英棒，并通过旋转连接件控制转动盘复位。

优选地，所述检测系统还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块用于传递控制系统信号至上位机，并接收上位机发出的控制指令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过对石英棒外观检测装置进行自动化设置，避免了人工辅助检测的主观判断，提高石英棒检测准确度，以便筛选合格的石英棒，便于后续石英棒的加工使用。

2、本发明对石英棒外观检测装置进行分组检测，可单独设置每一组的检测要求，可根据石英棒具体需求进行相应调整，便于筛选用途不同的石英棒。

3、本发明对石英棒外观检测装置进行分组分级检测，通过组内分级检测，对不合格石英棒进行快速剔除，提高石英棒检测效率，以间接提高合格石英棒生产效率。

4、本发明的石英棒外观检测装置的检测系统包括网络通讯模块，提供实时数据传输，便于上位机远程监测生产过程，并通过下达控制指令远程调整生产过程，可实现远程调整，提高装置的检测灵活性。

附图说明

图1为本发明实施例1的整体结构示意图；

图2为本发明图1的A处放大图；

图3为本发明实施例1的部分结构示意图；

图4为本发明实施例1的转动盘结构示意图；

图5为本发明实施例1的检测终端结构示意图；

图6为本发明实施例1的部分结构的爆炸示意图；

图7为本发明实施例2的检测系统整体结构示意图；

图8为本发明实施例2的进棒策略流程示意图；

图9为本发明实施例2的初检策略的平齐差判断流程示意图；

图10为本发明实施例2的初检策略的曲度判断流程示意图；

图11为本发明实施例2的初检策略的色差判断流程示意图；

图12为本发明实施例2的探伤策略流程示意图；

图13为本发明实施例2的终检策略流程示意图；

图14为本发明实施例3的检测系统整体结构示意图；

图15为本发明实施例3的网络通讯模块功能示意图。

图中：100、机架；101、移动结构；102、固定器；110、工作台；200、进棒装置；210、限位器；211、转动器；220、激光传感器；300、出棒装置；400、转动盘；401、旋转连接件；402、恒定光源；410、固定结构；411、夹持环；420、抵推结构；500、检测终端；501、检测相机；502、探伤装置；503、扫描相机；600、石英棒；601、淘汰输送带。

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

请参阅图1-图6，本发明提供的一种实施例：一种石英棒外观检测装置，包括：

机架100，机架100主体为不易变形的钢架结构，可根据实际需求选用不锈钢或刷漆等方式避免机架100生锈，机架100包括工作台110，在机架100底部设置移动结构101，移动结构101可为轮式或履带式等能实现装置整体移动的结构，通过移动结构101移动整体，并通过在机架100底部设置固定器102，固定器102可为多个液压缸，一般液压缸数量为四个，设置于四角，通过液压缸顶起机架100的方式，实现装置的水平固定，可分别调节各液压缸的驱动行程，使装置在不平整地形时维持工作台110的水平状态，提高装置适用范围；工作台110包括检测工位、探伤工位、扫描工位和淘汰工位，通过划分工位，便于对石英棒600进行分区检测，有助于石英棒600的快速筛分。

进棒装置200，进棒装置200设置于工作台110一端，与检测工位连接，进棒装置200可为传送带等输送结构，进棒装置200包括限位器210和激光传感器220，限位器210设置于近工作台110一端，限位器210由两排可调节间距的多个转动器211组成，通过调节转动器211间距，适应不同尺寸的石英棒600，调节间距的方式可通过设置电缸，并通过调节电缸的驱动行程方式实现，石英棒600输送至限位器210时，通过两侧转动器211定向旋转以调节石英棒600的进入角度，便于后续检测阶段夹持检测石英棒600，激光传感器220设置于近工作台110一端，由一侧激光发射器和另一侧激光接收器组成，当石英棒600穿过激光传感器220时，激光发射器发射的激光被石英棒600阻挡，激光衰减或偏折，进而影响激光接收器接收激光，以此测量石英棒600进入的首端和末端。

出棒装置300，出棒装置300对称于进棒装置200设置，与扫描工位连接，出棒装置300可为传送带等输送结构。

转动盘400，转动盘400与工作台110间设置有旋转连接件401，转动盘400与工作台110间通过旋转连接件401连接，旋转连接件401可通过电信号控制转动角度，可采用伺服电机实现，通过伺服电机内控制器和编码器实现旋转连接件401的定向角度旋转；转动盘400包括恒定光源402，恒定光源402设置于转动盘400上，为嵌入式恒定光源结构，可跟随转动盘400旋转，恒定光源402可通过电信号控制开启/关闭；转动盘400还包括固定结构410和抵推结构420，固定结构410用于固定夹持石英棒600，固定结构410包括夹持环411，夹持环411为两侧对称设置，夹持环411由导轨控制，以控制夹持环411的行程，便于根据石英棒600尺寸调节夹持环411间距，以夹持固定多种尺寸的石英棒600，夹持环411数量可根据石英棒600的实际长度进一步调整，以便石英棒600固定更牢固，至少一侧设置两个夹持环411，以避免石英棒600在旋转时发生角度偏转，影响后续石英棒600检测过程，通过两侧夹持环411夹持石英棒600，使石英棒600在转动盘400上固定，两侧夹持环411夹持石英棒600后，石英棒600可跟随转动盘400旋转，石英棒600旋转至输出位置，输出位置即扫描工位和淘汰工位，扫描工位连接出棒装置300，通过抵推结构420定向输出石英棒600至出棒装置300，淘汰工位设置有淘汰输送带601等废料收集装置，通过抵推结构420定向输出石英棒600至淘汰输送带601；抵推结构420可为电缸或液压缸，通过驱动杆沿石英棒600轴线方向定向输出石英棒600，应控制出棒装置300和淘汰输送带601与工作台110的安装角度，以确保石英棒600输出时，石英棒600轴线方向上无遮挡物，避免石英棒600输出时发生撞机现象。

检测终端500，检测终端500包括处理器、检测相机501、探伤装置502和扫描相机503，处理器与检测相机501、探伤装置502和扫描相机503间电性连接，可通过处理器控制检测相机501、探伤装置502和扫描相机503，检测相机501设置于工作台110的检测工位上，通过转动盘400上恒定光源402对待检测的石英棒600进行打光，通过检测相机501获取待检测的石英棒600的特征信息，特征信息包括长度、宽度、弯曲度和透光度，将特征信息传输至处理器，通过处理器内预设的标准石英棒特征信息，对待检测的石英棒600进行初步筛查，根据初步筛查结果，由处理器控制转动盘400旋转角度，以向淘汰输送带601输出石英棒600或对石英棒600进行下一步检测；探伤装置502设置于工作台110的探伤工位上，对经过初步检测后的石英棒600进行探伤检测，探伤装置502包括超声波探伤装置和探伤驱动装置，通过在石英棒600两侧的其中一侧设置超声波发出设备，另一侧设置接收设备，并由探伤驱动装置控制超声波探伤装置沿石英棒600轴线方向前后移动，以便对石英棒600整体进行探伤检测，探伤驱动装置可为导轨或其他能定量控制移动距离的装置，通过超声波探伤装置获取石英棒600的探伤信息，输出至处理器，处理器通过探伤信息定位石英棒600内气泡、裂纹的数量和位置，通过石英棒600内气泡和裂纹的数量对石英棒600进行进一步筛查，根据进一步筛查结果，由处理器控制转动盘400旋转角度，以向淘汰输送带601输出石英棒600或对石英棒600进行下一步检测；扫描相机503设置于工作台110的扫描工位上，扫描相机503包括扫描驱动装置，扫描相机503由扫描驱动装置控制扫描相机503沿石英棒600轴线方向移动，扫描驱动装置可为导轨或其他能定量控制移动距离的装置，处理器基于石英棒600内气泡和裂纹的位置，通过扫描驱动装置控制扫描相机503移动至石英棒600相应位置，打开恒定光源402，通过扫描相机503获取石英棒600内气泡和裂纹的规格信息，输出至处理器，处理器通过石英棒600内气泡和裂纹的规格信息对石英棒600进行最终筛查，根据最终筛查结果，由处理器控制转动盘400旋转角度，以向出棒装置300或淘汰输送带601输出石英棒600。

工作原理：通过机架100底部的移动结构101移动装置整体至石英棒600生产工艺段，由机架100底部固定器102固定装置，并控制装置整体高度，通过进棒装置200衔接石英棒600生产工艺段，由进棒装置200向装置内输送待检测的石英棒600，待检测的石英棒600通过进棒装置200时，由进棒装置200上的限位器210调整石英棒600的进入角度，便于转动盘400上固定结构410夹持石英棒600，并通过激光传感器220获取石英棒600的进棒时机；转动盘400设置于机架100的工作台110上，通过旋转连接件401与工作台110连接，工作台110包括检测工位、探伤工位、扫描工位和淘汰工位，通过旋转连接件401控制转动盘400旋转角度，由转动盘400夹持石英棒600将石英棒600移动至各工位，以完成石英棒600的检测筛分；各工位的石英棒600检测由检测终端500的处理器控制检测进程，石英棒600移动至检测工位时，控制转动盘400的恒定光源402开启，通过检测相机501获取待检测的石英棒600的长度、宽度、弯曲度和透光度信息，并由处理器对比标准石英棒特征信息，对石英棒600进行初步筛查，根据初步筛查结果，控制转动盘400夹持石英棒600并旋转至探伤工位或淘汰工位，以对石英棒600进行探伤检测或向淘汰输送带601输出石英棒600；石英棒600移动至探伤工位时，通过探伤装置502对石英棒600整体进行探伤检测，获取石英棒600的探伤信息，由处理器分析探伤信息，获取石英棒600内气泡、裂纹数量和位置，根据石英棒600内气泡和裂纹的数量对石英棒600进行进一步筛查，根据进一步筛查结果，控制转动盘400夹持石英棒600并旋转至扫描工位或淘汰工位，以对石英棒600进行扫描检测或向淘汰输送带601输出石英棒600；石英棒600移动至扫描工位时，控制转动盘400的恒定光源402开启，通过扫描相机503基于石英棒600内气泡、裂纹位置获取石英棒600内气泡和裂纹的规格信息，由处理器分析石英棒600内气泡和裂纹的规格信息对石英棒600进行最终筛查，根据最终筛查结果，控制转动盘400旋转角度，并通过抵推结构420向出棒装置300或淘汰输送带601输出石英棒600。

实施例2

请参阅图7-图13，本发明提供一种实施例，一种石英棒外观检测装置的检测系统，应用于实施例1的石英棒外观检测装置上，检测系统设置于检测终端500的处理器内，检测系统包括进棒模块、初检模块、探伤模块和终检模块。

进棒模块包括进棒策略，进棒策略包括：获取启动信号，通过石英棒600生产工艺段获取石英棒600规格，石英棒600规格可通过外界输入获得，限位器210获取启动信号，基于石英棒600规格，即石英棒600截面直径，通过电缸调整两侧转动器211间距，使两侧转动器211间距为石英棒600截面直径大小，输出间距调节信号；激光传感器220获取启动信号，启动激光发射器和激光接收器，输出激光检测信号；进棒装置200获取启动信号、间距调节信号和激光检测信号，控制传送带启动，输出进棒信号；传送带启动后，石英棒600由进棒装置200输送，石英棒600穿过激光传感器220时，由激光传感器220获取石英棒600进入的首端和末端，并输出末端信号。

初检模块包括初检策略，初检策略包括：获取进棒信号和末端信号，控制两侧夹持环411夹持石英棒600，进一步调整石英棒600角度，夹持环411夹持石英棒600调整角度后，由导轨控制夹持环411收回，并输出初检信号，恒定光源402获取初检信号，开启恒定光源402，释放恒定光，并输出光源信号，检测相机501获取初检信号和光源信号，对石英棒600进行拍照，获取石英棒特征图像，基于石英棒特征图像，以特征图像上石英棒600的左下角为坐标原点，石英棒600轴线方向为y轴，垂直于石英棒600轴线方向为x轴，建立坐标系，石英棒四个端点坐标即图像上左上角、右上角、左下角和右下角的坐标分别为（，/>）、（/>，/>）、（，/>）和（/>，/>），以下述平齐差公式获取石英棒600两端和两侧平齐差：

式中为石英棒两端最大平齐差，/>为石英棒两侧最大平齐差，根据实际石英棒标准度需求设置两端最大允许平齐差/>和两侧最大允许平齐差/>，若/>或，输出淘汰信号，若/>且/>，进入下一步检测；

基于石英棒特征图像，获取石英棒特征图像上石英棒600左侧最大弯曲点位坐标（，/>）和右侧最大弯曲点位坐标（/>，/>），左侧最大弯曲点位即石英棒600一侧上横坐标/>距离该侧端点的横坐标平均值/>最大处，右侧最大弯曲点位即石英棒600一侧上横坐标/>距离该侧端点的横坐标平均值/>最大处，以下述曲度公式获取石英棒600两侧最大曲度：

式中为石英棒特征图像上左侧最大曲度，/>石英棒特征图像上右侧最大曲度，根据实际石英棒标准度需求设置石英棒最大允许曲度/>，若/>或/>，输出淘汰信号，若/>且/>，进入下一步检测；

基于石英棒特征图像，以划定裁定图像左边界/>，以/>划定裁定图像右边界/>，以/>划定裁定图像上边界/>，以/>划定裁定图像下边界Under，对石英棒特征图像进行裁定，获取裁定图像，将裁定图像由RGB图像转化为HSV图像，即将图像由RGB的红、黄、蓝标定转为HSV的色调、饱和度、亮度标定，相对于RGB图像，HSV图像能直观的表达色彩的明暗、色调和鲜艳程度，便于颜色对比；

通过编译器如Python调用openCV跨平台计算机视觉库，通过对图像进行转换并进行相应颜色检测，输出二值图像：

//设定图像路径

string path = “Adjudicating images .png”；

Mat img = imread(path)；

//定义HSV类型图片

Mat imgHSV；

//转换图片格式

cvtColor(img,imgHSV,COLOR_BGR2HSV），对图像进行格式转换，将RGB格式的裁定图像转为HSV格式的图像；

裁定图像转换后获取HSV图像的色调、饱和度/>和明度/>，根据标准石英棒，即标准比对石英棒，用于对石英棒600进行品质把控的样品石英棒，获取标准石英棒的色调H，饱和度S和明度V，根据实际需求划定HSV下限Scalar lower(/>，/>，/>)，划定HSV上限Scalar higher(/>，/>，/>)，基于HSV上下限，若/>或/>或/>或/>或或/>，输出淘汰信号，若/>且/>且/>，以下述色差公式获取裁定图像的HSV总色差：

式中为裁定图像的HSV总色差，根据实际需求设置最大允许HSV总色差/>，若/>，输出淘汰信号，若/>，输出初检完成信号。

初检策略还包括：转动盘400获取淘汰信号，关闭恒定光源402，控制夹持环411夹持石英棒600，通过旋转连接件401旋转转动盘400以控制石英棒600移动至工作台110的淘汰工位，由导轨控制夹持环411收回，由抵推结构420向淘汰输送带601输出石英棒600，并通过旋转连接件401控制转动盘400复位，输出出棒完成信号，以执行下一次检测。

探伤模块包括探伤策略，探伤策略包括：获取初检完成信号，关闭恒定光源402，控制夹持环411夹持石英棒600，通过旋转连接件401旋转转动盘400以控制石英棒600移动至工作台110的探伤工位，控制夹持环411收回并打开探伤装置502，以石英棒600一端为起点，沿石英棒600轴线方向移动至石英棒600另一端，以获取石英棒600的整体探伤图像，基于石英棒600的整体探伤图像获取探伤曲线，以石英棒600的长度L为标定轴，探伤曲线分布于标定轴上，探伤曲线即一侧超声波发出设备以固定频率发出超声波穿透石英棒600，另一超声波接收设备接收超声波的时间分布曲线，通过预设标准石英棒探伤图像的探伤曲线，划定探伤曲线的上限和探伤曲线的下限/>，基于石英棒600的探伤曲线，以距离/>划分探伤曲线判定区域，/>默认设置能被L整除，共有/>个区域，以/>表示各区域接收超声波的平均时间（i=1,2,3.../>），若/>或/>，标记该区域为再筛查区，若，标记该区域为合格区，统计再筛查区数量，记为Rsa，统计合格区数量，记为Qa，以合格率公式获取石英棒合格率：

式中Rate为石英棒合格率，根据实际需求设定最低合格率，若/>，输出淘汰信号，若/>，进行下一步检测；

通过探伤偏差度公式获取石英棒整体区域的探伤偏差度：

式中为石英棒整体区域的探伤偏差度，Swave为石英棒整体区域接收超声波的平均时间；

为第j个区域内探伤曲线的最大离散值（j=1,2,3.../>）第j个区域内探伤曲线的最大离散值具体指：基于石英棒整体接收超声波的平均时间Swave，划定平均探伤曲线，/>为该区域内探伤曲线上距离平均探伤曲线最远的点所代表的接收超声波的时间，并将/>、/>和/>去量纲处理，根据实际石英棒需求设定最大偏差度/>，若，输出淘汰信号，若/>，输出扫描信号。

探伤策略还包括：转动盘400获取淘汰信号，控制夹持环411夹持石英棒600，通过旋转连接件401旋转转动盘400以控制石英棒600移动至工作台110的淘汰工位，由导轨控制夹持环411收回，由抵推结构420向淘汰输送带601输出石英棒600，并通过旋转连接件401控制转动盘400复位，输出出棒完成信号，以执行下一次检测。

终检模块包括终检策略，终检策略包括：获取扫描信号，控制夹持环411夹持石英棒600，通过旋转连接件401旋转转动盘400以控制石英棒600移动至工作台110的扫描工位，由导轨控制夹持环411收回并开启恒定光源402，基于石英棒600的再筛查区信息，定位再筛查区在石英棒600上的位置，通过扫描相机503获取石英棒600再筛查区的扫描图像，基于扫描图像，获取各再筛查区内气泡、裂纹的大小，标记气泡为Bu，气泡所占像素的大小为，标记裂纹为Crack，裂纹所占像素的大小为/>，根据实际石英棒需求设定单区域内气泡和裂纹累计最大允许数量，若任意一区域内气泡和裂纹累计数量大于最大允许数量，输出淘汰信号，若全部区域内气泡和裂纹累计数量均小于或等于最大允许数量，进行下一步检测；

以下述缺陷度公式获取石英棒整体缺陷度：

式中Dod为石英棒整体缺陷度，为权重参数，/>取值范围为[0,2]，权重参数根据实际需求设定，/>为全部区域内气泡总数，/>为全部区域内裂纹总数，/>为第i个气泡所占像素的大小，i={1,2.../>}，/>为第j个裂纹所占像素的大小，j={1,2...}，/>为扫描图像全部像素的大小，通过上述公式计算石英棒整体缺陷度Dod，根据实际石英棒需求设置最大允许石英棒整体缺陷度/>，若Dod/>，输出淘汰信号，若Dod/>，输出合格信号。

终检策略还包括：转动盘400获取淘汰信号，控制夹持环411夹持石英棒600，通过旋转连接件401旋转转动盘400以控制石英棒600移动至工作台110的淘汰工位，由导轨控制夹持环411收回，由抵推结构420向淘汰输送带601输出石英棒600，并通过旋转连接件401控制转动盘400复位，输出出棒完成信号，以执行下一次检测；

终检策略还包括：转动盘400获取合格信号，由抵推结构420向出棒装置300输出石英棒600，并通过旋转连接件401控制转动盘400复位，输出出棒完成信号，以执行下一次检测。

工作原理：检测系统通过进棒模块，控制进棒装置200调整石英棒600的进入角度，并检测石英棒600进入位置，输出进棒信号和末端信号，初检模块获取进棒模块的进棒信号和末端信号，通过夹持环411进一步调整石英棒600的角度后，通过恒定光源402和检测相机501获取石英棒特征图像，基于特征图像，以平齐差对石英棒600进行初步筛分，以曲度对石英棒600进行进一步筛分，将特征图像转为HSV格式，以图像色差对石英棒600进行进一步筛分，若石英棒600不符合任一检测要求，输出淘汰信号，并通过转动盘400向淘汰输送带601输出石英棒600，若石英棒600符合所有检测需求，输出初检完成信号；检测系统通过探伤模块，获取初检完成信号，由探伤装置502获取石英棒600的整体探伤图像，划定判定区域，以合格区域数量对石英棒600进行筛分，以石英棒整体区域声波偏差度对石英棒600进行进一步筛分，若石英棒600不符合任一检测要求，输出淘汰信号，并通过转动盘400向淘汰输送带601输出石英棒600，若石英棒600符合所有检测需求，输出扫描信号；检测系统通过终检模块，获取扫描信号，基于再筛查区，定位扫描位置，通过恒定光源402和扫描相机503获取石英棒600扫描图像，基于扫描图像内气泡和裂纹数量对石英棒600进行筛分，基于石英棒整体缺陷度，对石英棒600进行进一步筛分，若石英棒600不符合任一检测要求，输出淘汰信号，并通过转动盘400向淘汰输送带601输出石英棒600，若石英棒600符合所有检测需求，输出合格信号，并通过转动盘400向出棒装置300输出石英棒600。

实施例3

请参阅图14-图15，在实施例2上进一步改进，检测系统还包括网络通讯模块，石英棒外观检测装置可通过网络通讯模块将检测系统内各信号传输至上位机，上位机可通过PID图，即工艺模拟流程图等方式监视装置实时进程，并可输出控制指令至装置，对装置进行手动控制，如装置的启动、关闭、修改参数及转动盘400的转动复位等操作；网络通讯模块可通过现场布置WIFI信号、总线传输、插接网线、插接电话卡等方式实现数据实时传输。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种石英棒外观检测装置，其特征在于，包括：

机架（100），所述机架（100）包括工作台（110），所述工作台（110）用于提供石英棒（600）外观检测的工作区域；

进棒装置（200），所述进棒装置（200）设置于工作台（110）一端，所述进棒装置（200）包括限位器（210）和激光传感器（220），所述限位器（210）用于调整石英棒（600）进棒角度，所述激光传感器（220）用于检测石英棒（600）的首端和末端；

出棒装置（300），所述出棒装置（300）对称于进棒装置（200），设置于工作台（110）另一端；

转动盘（400），所述转动盘（400）和工作台（110）间设置有旋转连接件（401），所述旋转连接件（401）用于旋转转动盘（400），所述转动盘（400）包括恒定光源（402）、固定结构（410）和抵推结构（420），所述恒定光源（402）用于提供石英棒（600）外观检测时的光源，所述固定结构（410）用于固定石英棒（600），所述抵推结构（420）用于输出石英棒（600）；

检测终端（500），所述检测终端（500）包括处理器、检测相机（501）、探伤装置（502）和扫描相机（503），所述处理器用于控制检测相机（501）、探伤装置（502）和扫描相机（503），所述检测相机（501）用于获取石英棒（600）特征信息，所述探伤装置（502）用于对石英棒（600）进行探伤检测，所述扫描相机（503）基于探伤检测结果对石英棒（600）进行扫描检测。

2.根据权利要求1所述的一种石英棒外观检测装置，其特征在于：所述工作台（110）包括检测工位、探伤工位、扫描工位和淘汰工位，所述检测相机（501）设置于检测工位上，所述检测工位用于对石英棒（600）进行初步检测；所述探伤装置（502）设置于探伤工位上，所述探伤工位用于对石英棒（600）进行进一步检测；所述扫描相机（503）设置于扫描工位上，所述扫描工位用于对石英棒（600）进行最终检测；所述淘汰工位设置有淘汰输送带（601），所述淘汰工位用于输出检测不合格的石英棒（600）。

3.根据权利要求2所述的一种石英棒外观检测装置，其特征在于：所述探伤装置（502）包括探伤驱动装置，所述探伤驱动装置用于控制探伤装置（502）沿石英棒（600）轴线方向移动；所述扫描相机（503）包括扫描驱动装置，所述扫描驱动装置用于控制扫描相机（503）沿石英棒（600）轴线方向移动。

4.根据权利要求3所述的一种石英棒外观检测装置，其特征在于：所述限位器（210）包括转动器（211），所述转动器（211）设置于进棒装置（200）两侧，所述转动器（211）用于转动调节石英棒（600）进入角度。

5.根据权利要求4所述的一种石英棒外观检测装置，其特征在于：所述机架（100）包括移动结构（101）和固定器（102），所述移动结构（101）设置于机架（100）底部，所述移动结构（101）用于移动整体装置，所述固定器（102）设置于机架（100）底部，所述固定器（102）用于实现整体装置的水平固定。

6.一种石英棒外观检测装置的检测系统，应用于权利要求5所述的一种石英棒外观检测装置，其特征在于：所述检测系统包括进棒模块、初检模块、探伤模块和终检模块，所述进棒模块用于控制石英棒（600）进入检测区，所述初检模块用于对石英棒（600）进行初步检测筛分，所述探伤模块用于对石英棒（600）进行探伤检测筛分，所述终检模块用于对石英棒（600）进行最终检测筛分。

7.根据权利要求6所述的一种石英棒外观检测装置的检测系统，其特征在于：所述进棒模块包括进棒策略，所述进棒策略包括：获取启动信号和石英棒（600）规格，基于石英棒（600）规格，调整两侧转动器（211）间距，输出间距调节信号；激光传感器（220）获取启动信号，开启激光检测，输出激光检测信号；进棒装置（200）获取启动信号、间距调节信号和激光检测信号，控制石英棒（600）进入，并输出进棒信号，通过激光传感器（220）检测石英棒（600）位置，以输出末端信号。

8.根据权利要求7所述的一种石英棒外观检测装置的检测系统，其特征在于：所述初检模块包括初检策略，所述初检策略包括：获取进棒信号和末端信号，控制固定结构（410）固定石英棒（600），进一步调整石英棒（600）角度，石英棒（600）调整角度后，控制固定结构（410）松开，并输出初检信号，恒定光源（402）获取初检信号，开启恒定光源（402），并输出光源信号，检测相机（501）获取初检信号和光源信号，对石英棒（600）进行拍照，获取石英棒特征图像，基于石英棒特征图像，以特征图像上石英棒（600）的左下角为坐标原点，石英棒（600）轴线方向为y轴，垂直于石英棒（600）轴线方向为x轴，建立坐标系，以石英棒四个端点坐标和平齐差公式获取石英棒两端最大平齐差，石英棒两侧最大平齐差/>，设置两端最大允许平齐差/>和两侧最大允许平齐差/>，若/>或/>，输出淘汰信号，若且/>，进入下一步检测；

基于石英棒特征图像，获取石英棒特征图像上石英棒（600）左侧最大弯曲点位坐标（，）和右侧最大弯曲点位坐标（/>，/>），通过曲度公式计算石英棒特征图像上左侧最大曲度/>和石英棒特征图像上右侧最大曲度/>，设置石英棒（600）最大允许曲度/>，若/>或，输出淘汰信号，若/>且/>，进入下一步检测；

基于石英棒特征图像，划定图像四个边界，对石英棒特征图像进行裁定，获取裁定图像，将裁定图像由RGB图像转化为HSV图像，裁定图像转换后，获取HSV图像的色调、饱和度和明度/>，根据标准石英棒，获取标准石英棒的色调H，饱和度S和明度V，划定HSV下限Scalar lower(/>，/>，/>)，划定HSV上限Scalar higher(/>，/>，/>)，基于HSV上下限，若/>或/>或/>或/>或/>或/>，输出淘汰信号，若/>且且/>，以下述色差公式获取裁定图像的HSV总色差：

式中为裁定图像的HSV总色差，设置最大允许HSV总色差/>，若/>，输出淘汰信号，若/>，输出初检完成信号；

所述初检策略还包括：转动盘（400）获取淘汰信号，关闭恒定光源（402），控制固定结构（410）固定石英棒（600），通过旋转连接件（401）旋转转动盘（400）以控制石英棒（600）移动至工作台（110）的淘汰工位，松开固定结构（410），由抵推结构（420）向淘汰输送带（601）输出石英棒（600），并通过旋转连接件（401）控制转动盘（400）复位，输出出棒完成信号。

9.根据权利要求8所述的一种石英棒外观检测装置的检测系统，其特征在于：所述探伤模块包括探伤策略，所述探伤策略包括：获取初检完成信号，关闭恒定光源（402），控制固定结构（410）固定石英棒（600），通过旋转连接件（401）旋转转动盘（400）以控制石英棒（600）移动至工作台（110）的探伤工位，松开固定结构（410）并打开探伤装置（502），以石英棒（600）一端为起点，沿石英棒（600）轴线方向移动至石英棒（600）另一端，获取石英棒（600）的整体探伤图像，基于石英棒（600）的整体探伤图像获取探伤曲线，以石英棒（600）的长度L为标定轴，探伤曲线分布于标定轴上，划定探伤曲线的上限和探伤曲线的下限/>，基于石英棒（600）的探伤曲线，以距离/>划分探伤曲线判定区域，共有/>个区域，以/>表示各区域接收超声波的平均时间（i=1,2,3.../>），若/>或/>，标记该区域为再筛查区，若/>，标记该区域为合格区，统计再筛查区数量，记为Rsa，统计合格区数量，记为Qa，以合格率公式获取石英棒合格率：

；

式中Rate为石英棒合格率，设定最低合格率，若/>，输出淘汰信号，若，进行下一步检测；

通过探伤偏差度公式获取石英棒整体区域的探伤偏差度：

；

式中为石英棒整体区域的探伤偏差度，/>为第j个区域内探伤曲线的最大离散值（j=1,2,3.../>），Swave为石英棒整体区域接收超声波的平均时间；

；

并将、/>和/>去量纲处理，设定最大偏差度/>，若/>，输出淘汰信号，若/>，输出扫描信号；

所述探伤策略还包括：转动盘（400）获取淘汰信号，控制固定结构（410）固定石英棒（600），通过旋转连接件（401）旋转转动盘（400）以控制石英棒（600）移动至工作台（110）的淘汰工位，松开固定结构（410），由抵推结构（420）向淘汰输送带（601）输出石英棒（600），并通过旋转连接件（401）控制转动盘（400）复位，输出出棒完成信号。

10.根据权利要求9所述的一种石英棒外观检测装置的检测系统，其特征在于，所述终检模块包括终检策略，所述终检策略包括：获取扫描信号，控制固定结构（410）固定石英棒（600），通过旋转连接件（401）旋转转动盘（400）以控制石英棒（600）移动至工作台（110）的扫描工位，松开固定结构（410）并开启恒定光源（402），基于石英棒（600）的再筛查区信息，定位再筛查区在石英棒（600）上的位置，通过扫描相机（503）获取石英棒（600）再筛查区的扫描图像，基于扫描图像，获取各再筛查区内气泡、裂纹的大小，标记气泡为Bu，气泡所占像素的大小为，标记裂纹为Crack，裂纹所占像素的大小为/>，设定单区域内气泡和裂纹累计最大允许数量，若任意一区域内气泡和裂纹累计数量大于最大允许数量，输出淘汰信号，若全部区域内气泡和裂纹累计数量均小于或等于最大允许数量，进行下一步检测；

以缺陷度公式获取石英棒整体缺陷度：

式中Dod为石英棒整体缺陷度，为权重参数，/>取值范围为[0,2]，/>为全部区域内气泡总数，/>为全部区域内裂纹总数，/>为第i个气泡所占像素的大小，i={1,2...}，/>为第j个裂纹所占像素的大小，j={1,2.../>}，/>为扫描图像全部像素的大小，通过上述公式计算石英棒整体缺陷度Dod，根据实际石英棒需求设置最大允许石英棒整体缺陷度/>，若Dod/>，输出淘汰信号，若Dod/>，输出合格信号；

所述终检策略还包括：转动盘（400）获取淘汰信号，控制固定结构（410）固定石英棒（600），通过旋转连接件（401）旋转转动盘（400）以控制石英棒（600）移动至工作台（110）的淘汰工位，松开固定结构（410），由抵推结构（420）向淘汰输送带（601）输出石英棒（600），并通过旋转连接件（401）控制转动盘（400）复位；

终检策略还包括：转动盘（400）获取合格信号，由抵推结构（420）向出棒装置（300）输出石英棒（600），并通过旋转连接件（401）控制转动盘（400）复位。

11.根据权利要求10所述的一种石英棒外观检测装置的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括网络通讯模块，所述网络通讯模块用于传递控制系统信号至上位机，并接收上位机发出的控制指令。