CN204630950U - 一种金属盖缺陷智能检测设备 - Google Patents

Abstract

一种金属盖缺陷智能检测设备，安装于金属盖生产线上，包括图像采集模块，控制模块及剔除模块；所述图像采集模块包括安装柜，以及设于所述安装柜内的工业相机和组合光源，所述组合光源包括同轴设置的0度环形光源，圆顶无影光源及同轴光源；所述控制模块包括上位控制机和下位控制机，以及传感器一和传感器二；所述剔除模块包括气阀控制器及金属气阀喷口。本实用新型的金属盖缺陷智能检测设备，具有以下优点：能同时检测金属盖表面不同部位缺陷，只需要一个检测工位，能有效减少设备使用成本；采用了上位机系统与下位机系统的相互配合分工，能显著提高金属盖检测的速度；适用能力强，能检测不同型号大小的金属盖子。

Description

一种金属盖缺陷智能检测设备

技术领域

本实用新型涉及智能检测领域，尤其是一种金属盖表面缺陷检测设备。

背景技术

在很多饮料及食品包装时，常常需要在包装罐的顶部或底部设置金属盖，用于与包装罐构成密闭空间，达到隔绝空气，延长饮料或食品保质期的效果。在工业生产中，金属盖可能由于冲压、圆边等成型工艺而造成金属盖变形、裂口或覆膜的擦伤、破损等缺陷，从而影响到对应产品的质量安全。目前，大多数的金属盖生产线上，还是依靠人工来对金属盖的外观进行检测。在快速生产的流水线上，依靠人工来检测，人工成本很高，且工作单调乏味，很容易出现误检、漏检等情况，不符合高效、高质量的生产检验要求。

专利号为201210099802.3，名称为“基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备”的中国专利中公开了一种用于检测金属盖的质量缺陷并将次品剔除的设备，所述检测设备包含传感器、装有光学镜头的相机、光源、计算机和剔除装置。其特征在于：所属的金属盖生产线上至少设置两个检测工位，每个工位上安装固定有光源和装有光学镜头的相机，其中一个检测工位上的光源为组合光源，另一个检测工位上的光源为平面无影光源。此专利的技术方案采用上述光源设计虽然可以在一定程度上消除金属产品表面本身的压痕和纹理的干扰，但是在检测金属盖的类型上存在不足，如检测的设备会受同轴光源和环形光源的大小影响，只能检测一些合适大小的金属盖，而且在检测上需要设置两个工位才能对一个金属盖进行完整的检测，这样就提高了设备的使用成本。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种金属盖缺陷智能检测设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种金属盖缺陷智能检测设备，安装于金属盖生产线上，包括图像采集模块，控制模块及剔除模块；

所述图像采集模块包括安装柜，以及设于所述安装柜内的工业相机和组合光源，所述安装柜设于金属盖生产线的传送带上方，底部设有圆形视场区域，所述组合光源设于所述圆形视场区域上方，所述工业相机与所述组合光源同轴设置；

所述组合光源包括同轴设置的0度环形光源，圆顶无影光源及同轴光源，所述同轴光源和所述工业相机镜头紧邻设置，所述圆顶无影光源叠加于同轴光源下方，所述0度环形光源设于所述圆形视场区域上方；

所述控制模块包括上位控制机和下位控制机，以及传感器一和传感器二，所述上位控制机为工控计算机，所述下位控制机为设于所述安装柜内的电路板，所述传感器一设于所述传送带一侧，且位于所述安装柜正下方，所述传感器二设于所述传送带下游；

所述剔除模块包括气阀控制器及金属气阀喷口，所述金属气阀喷口设于所述传送带一侧，且紧邻所述传感器二。

优选的，所述圆顶无影光源内设有发蓝色光波长的LED灯；所述0度环形光源内设有两排LED灯珠和漫反射板。

优选的，所述安装柜底部与所述传送带之间的距离为20-40mm。

优选的，所述下位控制机为在STM32系列芯片的基础上搭建的电路板，所述电路板上设有电源接口、相机触发接口、传感器信号接口、气阀控制信号接口以及串口通信接口。

优选的，所述传感器一为光纤对射式传感器。

本实用新型的金属盖缺陷智能检测设备，其图像采集模块包括安装柜，以及设于所述安装柜内的工业相机和组合光源。所述安装柜由铁板做成，底部设有圆形视场区域，相机通过该圆形视场区域直接拍取到传送带上面的待测样品的图像。采用安装柜，可防止外界光源干扰图像采集，使所述工业相机拍摄到的图片一致性好，易于算法处理，提高设备精度。同时，安装柜使所述图像采集模块集成在一定空间内，即节约了产线上的安装空间，也便于设备的维护、管理。

所述组合光源包括同轴设置的同轴光源、圆顶无影光源和0度环形光源，且所述同轴光源和所述工业相机镜头紧邻设置，所述圆顶无影光源叠加于同轴光源下方，所述0度环形光源设于所述圆形视场区域上方。在工作时，所述的同轴光源和圆顶无影光源照射在金属盖的整个正表面，包括金属盖的中心面、嵌边面、注胶面和卷边部分，0度环形光源主要照射在金属盖的侧边缘上，主要用于照亮金属盖的卷边部分，把卷边上存在的缺陷凸显出来。圆顶无影光源主要发蓝色波长的光，对于不同材质的金属盖，在同一种光源的照射下，其光反射程度都是不一样的，使用发蓝色均匀的光的圆顶光源能够减少受金属盖材质的干扰。使用圆顶无影光源能清晰的把不同材质、不同纹理和不同骨架的金属盖的正表面图像显示在图像中，同时使用圆顶光源会造成金属盖图像中出现圆形的暗场，这里使用同轴光源叠加在圆顶光源上方进行补光，可以消除暗场的影响。在均匀的蓝色的光照射下，能够凸显金属盖表面不平整部分，凸显金属盖中心的骨架图案，主要用于检测物体表面存在的划伤、黑点、断胶、泡位偏移和异物等缺陷，由0度环形光源照射金属盖的侧边缘，把金属盖卷边这部分区域凸显出来便于检测边缘的边缘变形、裂口等缺陷，这三种光源组合而成的光源系统可以把整个金属盖表面上所有存在的划伤、黑点、断胶、泡位偏移、边缘变形等缺陷凸显出来，并为工业相机能拍摄出清晰的图像供计算机系统数据处理。

本实用新型的金属盖缺陷智能检测设备，其控制模块包括上位控制机和下位控制机，以及传感器一和传感器二。所述上位控制机为计算机电脑，用于分析处理数据，处理结果由上位机的串口发送至下位机系统。所述下位控制的电源接口、相机触发接口、传感器信号接口、气阀控制信号接口以及串口通信接口分别连接电源，所述工业相机，传感器一、传感器二，所述气阀控制器及所述上位控制机。所述下位控制机主要执行图像采集和区分不合格品的分拣操作指令。通过上位控制机与下位控制机相互通讯配合，快速、准确地将有缺陷的金属盖快速检测出来，大大提高了工业自动化生产线生产产品的速度、减少了人工成本，检测精度高且检测稳定。

所述传感器一为光纤对射式传感器，用于检测传送带上的待检样品，并将检测信号反馈至下位控制机，触发图像采集模块的图像采集操作。所述传感器二位反射式光纤传感器，用于检测传送带上的待检样品，并将检测信号反馈至下位控制机，触发所述气阀控制器完成不良品的剔除操作。

所述剔除模块包括气阀控制器及金属气阀喷口，所述金属气阀喷口设于所述传送带一侧，通过喷气的方式剔除检出的不良样品。

本实用新型的金属盖缺陷智能检测设备，具有以下优点：1、检测设备使用的光源系统能同时检测金属盖表面不同部位缺陷，只需要一个检测工位，能有效减少设备使用成本。2、能根据不同金属盖的纹理识别不同的金属盖的缺陷检测。3、采用了上位机系统与下位机系统的相互配合分工，能显著提高金属盖检测的速度。4、适用能力强，能检测不同型号大小的金属盖子。

附图说明

图1为本实用新型一种金属盖缺陷智能检测设备的一个实施例的结构示意图；

图2为图1实施例中图像采集模块的工业相机及组合光源的结构示意图；

图3为图1实施例中控制系统的结构示意图；

附图标记说明：1-传感器一；2-0度环形光源； 3-圆顶无影光源； 4-同轴光源；5-工业相机；6-下位控制机；7 -传感器二；8-金属气阀喷口；9-气阀控制器；10-安装柜； 11-传送带。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参见附图1-3，在本实用新型的一种金属盖缺陷智能检测设备的一个较佳实施例中，主要包括安装于金属盖生产线上的图像采集模块，控制模块及剔除模块。

其中，图像采集模块包括安装柜10，以及设于安装柜10内的工业相机5和组合光源。安装柜10是一个呈长方体形的正面带有可上锁的门的箱子，通过支架固定于金属盖流水线的正上方，其底部留有直径大约300mm的用于拍摄金属盖图像的圆形视场。组合光源设于圆形视场区域上方，包括从下到上同轴设置的0度环形光源2，圆顶无影光源3及同轴光源4。其中，同轴光源4和工业相机5镜头紧邻设置，圆顶无影光源3叠加于同轴光源4下方， 0度环形光源2设于所述圆形视场区域上方。同时，安装柜底部与所述传送带之间留有20-40mm的距离，适用于不同大小型号金属盖的检测。优选的，该观察视场的距离为30mm。

如附图2所示，同轴光源4的具体形式为：光线平行于镜头方向照射到金属盖表面，又平行于镜头方向的路径返回镜头，不仅能降低镜面反射，而且能补偿圆顶无影光源3对盖面中心处光通亮的不足。圆顶无影光源3的具体形式为：光源灯体内侧面装有一排发蓝色光波长的LED灯，光以散闪射的形式照射到圆形的灯体内部，经过灯体内的白色漫反射物质反射后变成均匀的漫射光，光线基本平行于镜头方向照射到金属盖的表面，平滑的金属盖表面会使光线沿着相机镜头的方向返回，而金属盖表面上的骨架、轮廓和缺陷等不平整的表面会往镜头外的其他方向散射出去，这样在相机内捕捉到的是光照均匀的清晰的金属盖图像。0度环形光源2包含有两排LED灯珠和漫射板，具体形式为：LED发射的光经过漫射板以后变成均匀的光，且以近似水平的角度从盖子的四周向盖面的中心照射，补偿盖子侧边缘的光通量，清晰反映出盖子圆周上的特征信息。

控制模块包括上位控制机（图中未画出）和下位控制机6，光源控制器7以及传感器一1和传感器二8。具体的，上位控制机为装有Windows系统的并装有串口通信接口和千兆网卡网线接口的计算机电脑。下位控制机6为在STM32系列芯片的基础上搭建的电路板。设有电源接口、相机触发接口、传感器信号接口、气阀控制信号接口以及串口通信接口。工业相机5、传感器一1、传感器二7、气阀控制器9分别通过信号线及对应的接口连接至下位控制机电路板，上位控制机的计算机通过下位机的串口通信接口与下位控制机电路板相连。上位控制机独立运行基于机器视觉表面缺陷检测的算法处理，下位控制机主要执行图像采集和区分不合格品的分拣操作指令。通过上位控制机与下位控制机相互通讯配合，能快速、准确地将有缺陷的金属盖快速检测出来，大大提高了工业自动化生产线生产产品的速度、减少了人工成本，检测精度高且检测稳定。

 传感器一1为光纤对射式传感器，设于传送带11一侧，且位于安装柜10正下方，用于检测传送带上的待检样品，并将检测信号反馈至下位控制机，触发图像采集模块的图像采集动作。传感器二7为反射式光纤传感器，用于检测传送带上的待检样品，并将检测信号反馈至下位控制机，触发所述气阀控制器完成不良品的剔除操作。

剔除模块包括气阀控制器9及金属气阀喷口8，其中金属气阀喷口8设于传送带11一侧，通过喷气的方式剔除检出的不良样品。传感器二7和气阀控制器9的安装位置距离传感器一1的安装位置有大约50cm以上的距离，从而保证了在传送带快速运动时给控制系统以足够的处理时间。

本实用新型的金属盖缺陷智能检测设备，在工作时，流水线11上的金属盖样品经过传感器一1触发反馈信号，下位控制机6接收反馈信号并触发工业相机5拍取图像，组合光源系统提供光照把金属盖的表面特征以及缺陷信息凸显出来，工业相机把带有金属盖的图像数据传输到上位控制机的系统里，由金属盖检测平台对图像数据进行分析处理。处理后，将最终处理结果指令通过串口发送至下位控制机，并由下位控制机对接收到的指令进行识别和保存到链表内。金属盖样品流经下游时，触发传感器二7并产生反馈信号，下位控制机接收反馈信号并读取链表内的命令，按照命令控制气阀控制器9打开金属气阀喷口8，对不良样品进行剔除。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种金属盖缺陷智能检测设备，安装于金属盖生产线上，包括图像采集模块，控制模块及剔除模块；

所述图像采集模块包括安装柜，以及设于所述安装柜内的工业相机和组合光源，所述安装柜设于金属盖生产线的传送带上方，底部设有圆形视场区域，所述组合光源设于所述圆形视场区域上方，所述工业相机与所述组合光源同轴设置；

所述组合光源包括同轴设置的0度环形光源，圆顶无影光源及同轴光源，所述同轴光源和所述工业相机镜头紧邻设置，所述圆顶无影光源叠加于同轴光源下方，所述0度环形光源设于所述圆形视场区域上方；

所述控制模块包括上位控制机和下位控制机，以及传感器一和传感器二，所述上位控制机为工控计算机，所述下位控制机为设于所述安装柜内的电路板，所述传感器一设于所述传送带一侧，且位于所述安装柜正下方，所述传感器二设于所述传送带下游；

所述剔除模块包括气阀控制器及金属气阀喷口，所述金属气阀喷口设于所述传送带一侧，且紧邻所述传感器二。

2.如权利要求1所述的金属盖缺陷智能检测设备，其特征在于：所述圆顶无影光源内设有发蓝色光波长的LED灯；所述0度环形光源内设有两排LED灯珠和漫反射板。

3.如权利要求1所述的金属盖缺陷智能检测设备，其特征在于：所述安装柜底部与所述传送带之间的距离为20-40mm。

4.如权利要求1所述的金属盖缺陷智能检测设备，其特征在于：所述下位控制机为在STM32系列芯片的基础上搭建的电路板，所述电路板上设有电源接口、相机触发接口、传感器信号接口、气阀控制信号接口以及串口通信接口。

5.如权利要求1-4任一项所述的金属盖缺陷智能检测设备，其特征在于：所述传感器一为光纤对射式传感器，传感器二为反射式光纤传感器。