CN204718970U - 产品外观检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种产品外观检测装置，包括：可实现X轴移动、Y轴移动、XY平面内旋转以及YZ平面内旋转的多轴运动平台；用于夹持待测产品的夹具，该夹具设置在多轴运动平台上；可实现Z轴移动的安装架；视觉检测器，该视觉检测器安装在所述安装架上，该视觉检测器位于多轴运动平台以及夹具的上方以采集待测产品的图像；分别与多轴运动平台以及安装架相连的工控机，该工控机通过多轴运动平台来控制夹具在X轴、Y轴方向上的移动和夹具在XZ平面、YZ平面内的旋转，该工控机通过安装架来控制视觉检测器在Z轴方向上的移动。该产品外观检测装置能够提高检测效率以及检测可靠性，且结构简单、成本低。

Description

产品外观检测装置

技术领域

本实用新型涉及产品表面缺陷的外观检测装置，特别涉及基于图像处理的产品表面缺陷的外观检测装置。

背景技术

在产品的加工和使用过程中，产品表面裂纹、划痕、气泡、污迹、凹坑、孔洞、毛刺等缺陷会影响到产品的完整性、使用性能、甚至安全性，因此，在生产过程中及时对产品表面缺陷进行精确检测具有重要意义。

目前常用的检测方式包括人工检测、机械检测、射线检测以及机器视觉检测等。人工检测的效率低、质量差、工人劳动强度大，检测可靠性取决于许多主观因素。机械检测通常是接触式检测，检测过程中需对被测器件进行位置调整，因而效率也较低。射线检测可以实现较高分辨率，但是结构复杂、造价高。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有检测方式的缺陷，提供一种检测效率高、检测可靠性佳、结构简单、造价低廉的产品外观检测装置。

一种产品外观检测装置，包括：一个可实现X轴移动、Y轴移动、XY平面内旋转以及YZ平面内旋转的多轴运动平台；一个用于夹持待测产品的夹具，该夹具设置在多轴运动平台上并能沿X轴移动、沿Y轴移动、在XY平面内旋转以及在YZ平面内旋转；一个可实现Z轴移动的安装架；一个视觉检测器，该视觉检测器安装在所述安装架上并能沿Z轴移动，该视觉检测器位于多轴运动平台以及夹具的上方以采集待测产品的图像；一个分别与多轴运动平台以及安装架相连的工控机，该工控机通过多轴运动平台来控制夹具在X轴、Y轴方向上的移动和夹具在XZ平面、YZ平面内的旋转，该工控机通过安装架来控制视觉检测器在Z轴方向上的移动。

所述产品外观检测装置，采用多轴运动平台上的夹具调整待测产品的放置 姿态，并配合视觉检测装置采集待测产品各部位的图像，以根据图像检测判定待测产品的质量是否合格，完全取代传统的人眼检测，减少传统方式下对人力和时间的需求，很好的提高检测效率以及检测可靠性；并且，多轴运动平台以及视觉检测装置的结构简单、成本低，使用及维护简便，符合产业自动化生产的需要。

在其中一个实施例中，所述多轴运动平台包括沿X轴方向延伸的第一运动导轨、设置在第一运动导轨上并沿Y轴方向延伸的第二运动导轨、设置在第二运动导轨上并垂直于YZ平面的第一转轴、以及设置在第一转轴上并垂直于XY平面的第二转轴，该第二转轴与夹具联动。

在其中一个实施例中，所述安装架包括沿Z轴方向延伸的第三运动导轨、以及设置在第三运动导轨上的底座，该底座能够沿第三运动导轨移动，所述视觉检测器安装在底座上且与底座联动。

在其中一个实施例中，所述视觉检测器包括相机、镜头和光源，所述相机、镜头以及光源沿Z轴方向由上至下依次设置。

在其中一个实施例中，所述光源包括环形光源、圆顶光源和扇形补光源，所述环形光源和圆顶光源沿Z轴方向由上至下依次设置，所述扇形补光源与圆顶光源的下沿共面并设置在圆顶光源的周缘。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种产品外观检测装置的立体图。

图2为图1所示产品外观检测装置的侧视图。

图3为本实用新型提供的一种待测手机壳的立体图。

图4为图3所示待测手机壳的检测工位划分示意图。

图5为本实用新型提供的一种产品外观检测装置的产品检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

参见图1及图2，本实用新型实施例提供的产品外观检测装置10包括多轴 运动平台11、夹具12、安装架13、视觉检测器14以及工控机15。

所述多轴运动平台11可实现X轴移动、Y轴移动、XY平面内旋转以及YZ平面内旋转。 

所述夹具12用于夹持待测产品。该夹具12设置在多轴运动平台11上并能沿X轴移动、沿Y轴移动、在XY平面内旋转以及在YZ平面内旋转。 

本实施例中，所述多轴运动平台11包括沿X轴方向延伸的第一运动导轨110、设置在第一运动导轨110上并沿Y轴方向延伸的第二运动导轨112、设置在第二运动导轨112上并垂直于YZ平面的第一转轴114、以及设置在第一转轴114上并垂直于XY平面的第二转轴116，该第二转轴116与夹具12联动。所述第一运动导轨110、第二运动导轨112可分别由伺服电机与丝杆带动，从而，第二运动导轨112、第一转轴114、第二转轴116以及夹具12可一同沿第一运动导轨110在X轴方向上移动，第一转轴114、第二转轴116以及夹具12可一同沿第二运动导轨112在Y轴方向上移动。所述第一转轴114、第二转轴116可由伺服电机电动，从而，第二转轴116以及夹具12可一同沿第一转轴114在YZ平面内旋转，夹具12可沿第二转轴116在XY平面内旋转。

所述安装架13可实现Z轴移动。

所述视觉检测器14安装在所述安装架13上并能沿Z轴移动。该视觉检测器14位于多轴运动平台11以及夹具12的上方以采集待测产品的图像。

本实施例中，所述安装架13包括沿Z轴方向延伸的第三运动导轨130、以及设置在第三运动导轨130上的底座132。所述第三运动导轨130可由伺服电机与丝杆带动，所述视觉检测器14安装在底座132上且与底座132联动，从而，该底座132能够带动视觉检测器14一同沿第三运动导轨130在Z轴方向上移动。

所述视觉检测器14可包括相机140、镜头142和光源144。所述相机140、镜头142以及光源144沿Z轴方向由上至下依次设置。

进一步的，所述光源144还可进一步包括环形光源1440、圆顶光源1442和扇形补光源1444。所述环形光源1440和圆顶光源1442沿Z轴方向由上至下依次设置在底座132上。进一步的，在一实施例中，所述扇形补光源1444与圆顶光源1442的下沿共面并设置在圆顶光源1442的周缘。图1中所述扇形补光源 1444为两个，且分别设置在圆顶光源1442的两侧。

所述工控机15分别与多轴运动平台11、安装架13以及视觉检测器14相连。该工控机15通过多轴运动平台11来控制夹具12在X轴、Y轴方向上的移动和夹具12在XZ平面、YZ平面内的旋转。该工控机15通过安装架13来控制视觉检测器14在Z轴方向上的移动。此外，该工控机15还可控制视觉检测器14的运作。

所述工控机15通过运动控制软件的控制指令实现产品外观检测装置10的自动化检测控制过程。具体的，工控机15依据控制指令、通过IO信号进行多轴运动平台11、安装架13以及视觉检测装置14的监视与控制，仅仅产品的放料与取料需要人工进行；从而，采用多轴运动平台11上的夹具12调整待测产品的放置姿态，并配合视觉检测装置14采集待测产品各部位的图像，以根据图像检测判定待测产品的质量是否合格，完全取代传统的人眼检测，减少传统方式下对人力和时间的需求，很好的提高检测效率以及检测可靠性；并且，多轴运动平台11以及视觉检测装置14的结构简单、成本低，使用及维护简便，符合产业自动化生产的需要。

本实施例中，所述工控机15设置在产品外观检测装置10的最下方。

在一可实施的实施例中，所述工控机15安装有运动控制软件以及图像检测软件。工控机15通过运动控制软件控制第一运动导轨110、第二运动导轨112及第三运动导轨130的运动、并通过运动控制软件控制第一转轴114及第二转轴116的旋转，从而控制夹具12和视觉检测器14的移动，并控制夹具12的旋转；工控机15通过图像检测软件对视觉检测器14拍摄的图片进行处理及检测。

在另一可实施的实施例中，所述工控机15也可不安装运动控制软件，而所述工控机15通过局域网、因特网或串口连接从外部电脑的运动控制软件获取通过标准协议发送的控制指令。此外，所述工控机15还可通过PCI卡以及串口与多轴运动平台11、安装架13以及视觉检测器14进行连接，从而工控机15在接到控制指令后可以监视并控制多轴运动平台11、安装架13以及视觉检测器14的工作。

以下举例说明采用上述产品外观检测装置10进行产品检测的方法。

图3所示为一种待测手机壳20的立体图。从图3可以看出，待测手机壳20的侧面都是圆角，且拐角圆弧部分也需要检测，这就要求视觉检测器14的光源在每一个被检测部分光照必须均匀，而从图1及图2可以看出，产品外观检测装置10中各种光源(环形光源1440、圆顶光源1442和扇形补光源1444)的配备能够充分满足检测过程中对光照的要求。

图4所示为待测手机壳20的各视角平面视图。由于手机外壳的检测精度要求非常高，所以选用的镜头142视场很小，本实施例中，根据待测手机壳20的尺寸以及镜头142视场的大小将待测手机壳20分成50个检测部位(可根据实际要求调整、设定检测部位的数量)进行检测，才能把整个待测手机壳20需要检测的区域用小视场镜头142拍完。本实施例中，先对待测手机壳20的正面进行检测，再依次对四个侧面包括圆角部分进行检测。

由于待测手机壳20每个检测部位的形状不同，所以要对每一个检测部位进行位置调节以及灯光调节，以使图像质量达到最佳。因此待测手机壳20每一个检测部位对应一组灯光亮度(环形光源1440的亮度、圆顶光源1442的亮度和扇形补光源1444的亮度)以及对应一个多轴运动平台11的位置和视觉检测器14的位置。也即，待测手机壳20检测过程中，每一个检测部位对应唯一的一组X轴位置(第一运动导轨110位置)、Y轴位置(第二运动导轨112位置)、Z轴位置(第三运动导轨130位置)、第一转轴114的轴位置、第二转轴116的轴位置和唯一的一组灯光亮度(环形光源1440的亮度、圆顶光源1442的亮度和扇形补光源1444的亮度)。

在此，将待测手机壳20的每一个检测部位对应的轴位置和灯光亮度预先设定为产品外观检测装置10的一个工位，那么为测定待测手机壳20的50个检测部位，需为产品外观检测装置10设定50个对应的工位。从而，将待测手机壳20放置在夹具12上以后，产品外观检测装置10带动待测手机壳20遍历50个工位，从第一个检测部位开始检测，直到50个检测部位全部检测完成，整个待测手机壳20才算检测完成，若其中有任何一个检测部位检测出缺陷，此待测手机壳20都被认为是不良品。

具体的，上述产品外观检测装置10进行产品检测的方法如下。

步骤1：设备初始化；

步骤2：人工将被检测物体放在夹具上；

步骤3：依次对被检测物体进行拍照并由图像检测软件对图像进行实时检测；

步骤4：被检测物体表面检测无缺陷，人工将被检测物体取出，放入良品盒；

步骤5：被检测物体表面检测有缺陷，人工将被检测物体取出，放入不良品盒；

步骤6：图像检测软件将不良品的具体不良项目依次统计出来并存档；

步骤7：手机外壳检测完成，重复以上步骤2到步骤6。

所述步骤1是对产品外观检测装置10进行初始化。本实施例中，需要根据镜头142的视场大小及待测手机壳20的形状、尺寸确定相机140需要拍摄图片的次数，并设定产品外观检测装置10的工位设置。假设检测完整个待测手机壳20需要拍摄N个检测部位(即拍摄N幅图像)，则整个产品外观检测装置10需要设定N个工位位置，以将待测手机壳20的N个检测部位分别置于适宜镜头142成像的位置。本实施例中，需要在初始化产品外观检测装置10的时候，预先设定50个工位位置，以将待测手机壳20的50个检测部位分别置于适宜镜头142成像的位置。

所述步骤2是通过人工将待测手机壳20固定在夹具12上。

所述步骤3是根据预先设定好的50个工位位置，依次对待测手机壳20进行拍照并由图像检测软件对图像进行实时检测。在此过程中，待测手机壳20通过第一运动导轨110、第二运动导轨112、第一转轴114以及第二转轴116进行X轴、Y轴方向上的直线运动以及YZ平面和XY平面的旋转运动，相机140、镜头142和光源144(包括环形光源1440、圆顶光源1442和扇形补光源1444)通过第三运动导轨130进行Z轴方向上的直线运动。待测手机壳20通过第一运动导轨110、第二运动导轨112、第一转轴114以及第二转轴116的共同运动，将被检测的部位置于相机140的正下方，通过第三运动导轨130的运动，将相机140、镜头142和光源144(包括环形光源1440、圆顶光源1442和扇形补光源1444)运动到镜头142的焦距位置，由相机140对待测手机壳20进行拍照，由光源144(包括环形光源1440、 圆顶光源1442和扇形补光源1444)对待测手机壳20进行照明。拍照后由图像检测软件对图像进行处理，以检测待测手机壳20成像部分有无缺陷存在。

所述步骤5将有缺陷的被检测物体分拣出来并放入不良品盒后，可以再进行二次处理或作为不良品废弃处理。

需要说明的是，本实施例中选用的待测手机壳20只是为了使本实用新型的技术方案能够说明的更加清楚，不能认定本实用新型只能检测这一类型的手机壳，事实上，对于类似结构的产品，本产品外观检测装置10都可以检测。 

所述产品外观检测装置，采用多轴运动平台上的夹具调整待测产品的放置姿态，并配合视觉检测装置采集待测产品各部位的图像，以根据图像检测判定待测产品的质量是否合格，完全取代传统的人眼检测，减少传统方式下对人力和时间的需求，很好的提高检测效率以及检测可靠性；并且，多轴运动平台以及视觉检测装置的结构简单、成本低，使用及维护简便，符合产业自动化生产的需要。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种产品外观检测装置，包括：

一个可实现X轴移动、Y轴移动、XY平面内旋转以及YZ平面内旋转的多轴运动平台；

一个用于夹持待测产品的夹具，该夹具设置在多轴运动平台上并能沿X轴移动、沿Y轴移动、在XY平面内旋转以及在YZ平面内旋转；

一个可实现Z轴移动的安装架；

一个视觉检测器，该视觉检测器安装在所述安装架上并能沿Z轴移动，该视觉检测器位于多轴运动平台以及夹具的上方以采集待测产品的图像；

一个分别与多轴运动平台以及安装架相连的工控机，该工控机通过多轴运动平台来控制夹具在X轴、Y轴方向上的移动和夹具在XZ平面、YZ平面内的旋转，该工控机通过安装架来控制视觉检测器在Z轴方向上的移动。

2.根据权利要求1所述的产品外观检测装置，其特征在于，所述多轴运动平台包括沿X轴方向延伸的第一运动导轨、设置在第一运动导轨上并沿Y轴方向延伸的第二运动导轨、设置在第二运动导轨上并垂直于YZ平面的第一转轴、以及设置在第一转轴上并垂直于XY平面的第二转轴，该第二转轴与夹具联动。

3.根据权利要求1所述的产品外观检测装置，其特征在于，所述安装架包括沿Z轴方向延伸的第三运动导轨、以及设置在第三运动导轨上的底座，该底座能够沿第三运动导轨移动，所述视觉检测器安装在底座上且与底座联动。

4.根据权利要求1所述的产品外观检测装置，其特征在于，所述视觉检测器包括相机、镜头和光源，所述相机、镜头以及光源沿Z轴方向由上至下依次设置。

5.根据权利要求4所述的产品外观检测装置，其特征在于，所述光源包括环形光源、圆顶光源和扇形补光源，所述环形光源和圆顶光源沿Z轴方向由上至下依次设置，所述扇形补光源与圆顶光源的下沿共面并设置在圆顶光源的周缘。