CN206609797U - 零件立体视觉检测机 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了零件立体视觉检测机，包括转盘，用于承接待检测件并带动待检测件转动；六个拍摄工位，用于采集待检测件的六面图像；控制系统，至少用于根据每个拍摄工位采集的图像判断待检测件是合格件或不合格件；当所述待检测件被判定为不合格件时，其后续运动轨迹所形成的圆环与其初始运动轨迹所形成的圆环在与所述转盘平行的同一平面上的投影同心且不重合。本实用新型由于采用光学透明材质的转盘，不需要额外增加输送结构使待检测件悬空，避免待检测件上下移动可能出现的损伤，且不需要复杂的输送结构，结构大为简化，并且通过错位装置及下料机构实现分区下料。

Description

零件立体视觉检测机

技术领域

本实用新型涉及视觉检测机，尤其是零件立体视觉检测机。

背景技术

视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断，具体是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，如CMOS 和CCD ）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作，是用于生产、装配或包装的有价值的机制，它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。

目前在视觉检测领域，在对工件的尺寸精度、缺陷等进行检测时一般采取以下两种方法：

1、静止测量。采用该种方式进行检测时，必须把工件固定在检测摄像头正下方，摄像头与工件保持固定不动；接着摄像头把工件拍照，然后再通过图像处理系统把所拍图像进行分析得出检测结果，最后把工件从摄像头正下方移走完成检测。采用这种方式检测的效果好，精度高，但是存在检测的速度慢、效率低的缺点。

2、动态检测。采用该种方式进行检测时，检测摄像头固定在机器的机架上，通过传送机构把工件依次从摄像头下方移动过去，摄像头与工件有相对位移，摄像头对其正下方移动的工件进行扫描检测，然后再通过图像处理系统把扫描图像进行分析得出检测结果。采用这种方式检测的速度快，效率高，但是由于检测时摄像头与工件有相对位移，导致摄像头采集的图像信号不稳定，存在检测的效果差、精度低的缺点。

上述的方法都不能满足对于各种具有六面结构的零件的六面检测要求。

而申请号为“201610573244 .8”的中国专利申请，揭示了一种六面视觉检测装置，其通过设置多个吸盘传送机构并通过不同吸盘传送机构处设置的多个摄像头采集工件不同面的图像数据从而实现六面检测，其虽然能够实现六面检测，但是仍然存在一定问题：

由于吸盘必须要吸附在工件上，因此导致吸盘吸附的面无法进行检测，对应的就需要通过设置多个吸盘传送机构来实现工件不同面的检测，以避免吸盘的干扰，尤其是还必须采用上下吸盘的结构来使工件悬空以便进行底面的检测，这就导致工件传送的整体结构复杂，而且由于需要通过吸盘吸附工件移动，因此对于吸盘的控制要求高，尤其是在使工件悬空时，对吸力大小的要求也更为严苛，从而对控制系统也提出了更高的要求。

另外，在通过吸盘对工件进行传送过程中，工件会从低位被吸附到高位，又从高位被吸附到低位，在这个过程中，工件与吸盘之间产生的碰擦会增加工件受损的可能性，同时，从高位到低位的掉落过程中，更进一步增加了工件受损的风险，因此一旦在前面进行了底部检测合格之后，再后续工件掉落过程中又出现损坏，就会导致之前检测的结果无法真实反映实际情况，导致检测失效。

同时，虽然摄像头能够跟随工件同步移动以保证图像采集的准确性，但是这也进一步增加了驱动摄像头移动的设备，使检测设备的整体结构更为复杂，进一步提高了对控制系统的要求。

并且，上述机构也无法有效的将检测出的合格件与不合格件自动进行区分下料，无法实现上料、检测、分类、下料的全过程自动化。

最后，由于照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果，而上述专利申请中并未考虑到照明因素，因此其获得的图像质量无法有效保证。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种零件立体视觉检测机。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

零件立体视觉检测机，包括

光学透明材质的转盘，用于承接待检测件，并带动待检测件转动；

六个拍摄工位，用于对所述转盘上的待检测件的六个面进行图像采集；

控制系统，至少用于根据每个拍摄工位采集的图像判断待检测件是合格件或不合格件；

当所述待检测件被判定为不合格件时，其后续运动轨迹所形成的圆环与其初始运动轨迹所形成的圆环在与所述转盘平行的同一平面上的投影同心且不重合。

优选的，所述转盘为圆环状的光学玻璃。

优选的，每个所述拍摄工位包括位置可调的图像采集装置以及用于触发图像采集装置进行一次拍摄的工件定位传感器。

优选的，每个所述拍摄工位还包括至少一个用于补光且位置可调的照明灯，所述照明灯连接所述控制系统。

优选的，还包括错位装置，用于根据控制系统在每个拍摄工位处的判断结果改变不合格件的运动轨迹，其至少包括与每个拍摄工位匹配的吹气装置，每个所述吹气装置连接所述控制系统。

优选的，还包括下料机构，用于与所述转盘的转动配合将合格件和不合格件中的一个向所述转盘的中心区域下料，另一个向所述转盘的外周方向下料。

优选的，所述合格件的运动轨迹所形成的圆环的内圆半径大于不合格件的运动轨迹所形成的圆环的外圆半径。

优选的，所述下料机构是一下料挡板，其包括不在同一平面上的合格件下料部及不合格件下料部，且它们所形成的夹角中较小的一个朝向所述转盘的转动方向，所述合格件下料部的自由端至少延伸到所述转盘的外圆处，所述不合格件下料部的自由端延伸到所述转盘的内圆中，且所述合格件下料部和不合格件下料部的连接端位于所述合格件的运动轨迹和不合格件的运动轨迹之间。

优选的，还包括振动盘上料机构，所述振动盘上料机构的输出端延伸到所述转盘的上表面，且位于所述下料机构和第一个拍摄工位之间。

本实用新型技术方案的优点主要体现在：

本实用新型设计精巧，结构简单，由于采用光学透明材质的转盘，可以直接透过转盘进行待检测件底面图像的采集，不需要额外复杂的输送结构使待检测件悬空，不仅简化了设备的结构，同时，避免了现有技术中待检测件在检测过程中需要上下移动可能出现的损伤，并且通过错位装置使合格件与不合格件错位，从而能够通过下料机构自动实现合格件与不合格件的分区下料，实现了整个检测的全过程自动化，自动化程度高。

由于每个工位处都设置有照明灯，因此能够有效的为图像采集装置提供合适的光照条件，有利于保证每个工位处采集的图像质量，同时，由于可图像采集装置、工件定位传感器及照明灯位置可调，因此能够根据工件的实际情况调整位置，从而提高适用性。

图像采集时，由于省去了驱动图像采集装置移动的机构，使整体结构进一步简化。

整个控制系统的控制过程简单，控制软件更易开发。

附图说明

图1 是本实用新型的立体结构图；

图2是图1中A区域的放大图。

具体实施方式

本实用新型的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本实用新型技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

本实用新型揭示了零件立体视觉检测机，适用于小型立体元件的检测，如附图1所示，包括机架6，所述机架6上设置有可转动的转盘1、六个拍摄工位2以及控制系统，

所述转盘1用于承接待检测件并带动待检测件转动；

所述六个拍摄工位2用于对所述转盘1上的待检测件的六面分别进行图像采集；

所述控制系统（图中未示出）用于根据每个拍摄工位2采集的图像判断待检测件是合格件或不合格件，所述控制系统至少包括互相通信的主控电脑及PLC；

当所述待检测件被判定为不合格件时，其后续运动轨迹所形成的圆环与其初始运动轨迹所形成的圆环在与所述转盘1平行的同一平面上的投影同心且不重合。

具体来说，所述转盘1为圆环状的光学玻璃，如附图2所示，所述转盘1的底部通过与其共轴的环形玻璃垫板以及一组间隙设置在所述玻璃垫板上且呈圆形分布的支撑柱11连接一与所述转盘共轴的驱动盘12，所述驱动盘12为圆环形且其底部连接驱动其自转的驱动装置13，所述驱动装置可以是已知的各种结构，本实施例中优选所述驱动结构包括电机，所述电机通过联轴器连接蜗杆传动结构，所述蜗杆传动结构中的涡轮固定在一中心为通孔结构的连接轴上，所述连接轴连接在轴承上，且其上端面连接所述驱动盘的底面。

并且，每个所述拍摄工位2包括位置可调的图像采集装置21以及用于产生图像采集装置21触发信号的工件定位传感器24，每个所述图像采集装置21和工件定位传感器24均连接所述控制系统。

六个拍摄工位2中的四个用于拍摄待检测件的前后左右四个面，对应的，如附图2所示，这四个拍摄工位中的所述图像采集装置21通过第一安装架23固定在所述机架6的上表面，所述第一安装架23包括螺栓固定在所述机架6上表面的固定座231，所述固定座231上螺栓连接一与所述机架6上表面垂直的支管232，所述支管232上可轴向移动地连接两个具有高度差的固定板233，所述固定板233与所述机架6的上表面平行，并且每个所述固定板233上开设有至少一个腰型孔，两个所述固定板233配合将所述图像采集装置21固定，从而所述图像采集装置21可进行高度的调整以及水平转动调整拍摄角度。

另外两个拍摄工位2用于拍摄待检测件的上下两个面，由于所述转盘1为光学玻璃，具有极高的透光性，因此能够通过所述转盘1下方的图像采集装置21透过所述转盘1进行所述待检测件的底面的图像采集，并保证成像的清晰度，从而不需要将待检测件提起悬空才能进行底面的图像采集。对应的，这两个工位处的图像采集装置21通过第二安装架25固定在所述机架6的上表面，所述第二安装架同样包括固定座和支管，所述支管上可沿其外壁轴向移动地设置有L形连接板251，所述L形连接板251的短板套装在所述支管上，两者通过螺栓固定，且所述支管与短板垂直，所述L形连1接板251的长板上螺栓连接所述图像采集装置21。

同时，为了提高图像采集速度，所述图像采集装置21常态下处于等待

状态，收到脉冲信号后进行一次拍摄，本实用新型进一步将所述工件定位传感器24设置为感应开关，并在所述图像采集装置21上设置感应触点，工作时，通过所述工件定位传感器24直接发脉冲信号给所述图像采集装置21的感应触点来触发拍摄，从而避免了传统的控制过程通过工件定位传感器发信号给PLC，再由PLC发信号给控制电脑，最后由控制电脑发脉冲信号给图像采集装置进行拍摄，流程多，耗时长的问题。

进一步，如附图1所示，为了使每个拍摄工位2处的图像采集装置21拍照时具有合适的照明条件，在每个所述拍摄工位2处还设置有至少一个位置可调的照明灯22，每个拍摄工位2处的照明灯22的数量可以根据实际需要进行设置，所述照明灯22与所述控制系统连接，工作时，所述控制系统中的PLC所述照明灯22保持常亮控制。

而且，为了便于根据拍摄需要调整照明，如附图2所示，所述照明灯22根据不同的安装位置及照明角度的调整需要分别通过照明灯安装架26固定在所述机架6上，所述照明灯安装架26同样包括所述第一安装架23中的固定座和支管的结构，所述支管上可轴向移动的设置一固定块261，所述固定块261直接连接一L形调整件262或通过固定板263连接L形调整件262，所述固定板263上设置有腰型孔，从而能够调整L形调整件262的位置，所述L形调整件262与所述固定块261或固定板263连接的连接板设置有腰型孔，所述L形调整件262的另一个连接板上固定所述照明灯22。

更进一步，如附图1所示，为了便于进行合格件和不合格件的分区下

料，所述零件立体视觉检测机还包括错位装置3，所述错位装置3至少包括与每个拍摄工位2匹配的吹气装置，所述吹气装置连接所述控制系统，所述吹气装置用于根据控制系统在每个拍摄工位2处的判断结果，使不合格件的后续运动轨迹所形成的圆环与其初始运动轨迹所形成的圆环在与所述转盘1平行的同一平面上的投影同心且不重合。

也就是说，当所述控制系统根据某拍摄工位2处采集的图片判断待检测零件为不合格件时，启动所述吹气装置，吹动转盘1上的所述不合格件向所述转盘1的内圆或外圆方向移动，从而使不合格件的后续运动轨迹（吹动后的运动轨迹）与初始运动轨迹（未被吹动前的运动轨迹）错开；而当所述控制系统判断待检测零件为合格件时，不启动所述吹气装置，此时合格件沿初始轨迹继续转动，从而使得合格件与不合格件被自动分区；本实施例中，优选所述合格件的运动轨迹所形成的圆环的内圆半径大于不合格件的运动轨迹所形成的圆环的外圆半径，即所述吹气装置吹动转盘1上的不合格件向所述转盘1的内圆方向移动。

当然在其他实施例中，所述错位装置也可以是其他可行的机构或设备，如是推送气缸、吸附机构等，在此不再赘述。

同时，当不合格件经过所述错位装置3的移动后，下一拍摄工位2处的工件定位传感器不再感应到所述不合格件，也就不会启动后续拍摄工位2处的图像采集装置21及照明灯22，从而有利于提高检测效率，避免无意义的损耗。

在将合格件与不合格件分区后，就需要分别将它们进行下料，因此，

如附图1、附图2所示，所述零件立体视觉检测机还包括下料机构4，所述下料机构4用于与所述转盘1的转动配合将合格件和不合格件中的一个向所述转盘1的中心区域下料，另一个向所述转盘1的外周方向下料，其位于最后一个拍摄工位2的后方，所述最后一个拍摄工位即所述转盘上1的待检测件在转动的过程中，最后经过的拍摄工位，“后方”即在转盘1转动的过程，待检测件在经过某一位置之后才经过的位置。

详细来说，考虑到实际结构以及合格件与不合格件的位置关系，所述下料机构4是一下料挡板，其包括不在同一平面上的合格件下料部41及不合格件下料部42且它们所形成的夹角中较小的一个朝向所述转盘1的转动方向，较小的夹角优选小于170°，所述合格件下料部41的自由端延伸到所述转盘1的外圈外，对应的，所述合格件下料部41的自由端的末端下发设置有合格件收集箱7，所述不合格件下料部42的自由端延伸到所述转盘1的内圆中且其长度不小于所述合格件下料部41的长度，所述合格件下料部41和不合格件下料部42的连接端43位于所述合格件的运动轨迹和不合格件的运动轨迹之间。

当然为了实现上料、检测、分区下料的全过程自动化，如附图1所示，所述零件立体视觉检测机还包括振动盘上料机构5，所述振动盘上料机构5连接所述控制系统，且所述振动盘上料机构5的输出端51延伸到所述转盘1的上表面，且位于所述下料机构4和第一个拍摄工位2之间，所述第一个拍摄工位2即所述待检测件跟随所述转盘1转动时首先经过的拍摄工位，所述振动盘上料机构5的输送段51底部还设置有支撑机构52。

本实施例中，虽然优选所述转盘1在每个拍摄工位2拍摄时不停止，但是，在其他实施例中，所述控制系统也可以控制转盘1在每个拍摄工位拍摄时停止转动，对应的，为了保障所述振动盘上料机构5与所述转盘1转动的匹配度，可以使所述转盘1在任意相邻两个拍摄工位2之间停止时的转动角度相同，同时使所述振动盘上料机构5的上料频率与所述转盘1的停止频率一致，即所述转盘1停止时，所述振动盘上料机构5将一个待检测件输送到所述转盘1上，此时，即可以在所述转盘1转动一圈的行程内同时进行多个待检测件的图像采集。

本实用新型的零件立体视觉检测机检测时，以附图2为例，其过程如下：

S1，控制系统中的PLC控制所述转盘1逆时针转动以及使各拍摄工位处的照明灯常亮，并使所述振动盘上料机构按照设定的上料频率向所述转盘1输送待检测件。

S2，所述转盘1带动位于其上的待检测件逆时针转动至第一个拍摄工位2的工件定位传感器的感应范围内，此时表明待检测工件接近图像检测装置的视野中心，所述工件定位传感器24根据设定的程序发送脉冲信号触发该拍摄工位处的图像采集装置21进行一次拍摄。。

S3，所述主控电脑接收该拍摄工位2处的所述图像采集装置21采集的图像并根据内置软件及标准分析待检测件的对应面是否存在缺陷，具体过程如下：首先对采集的图像进行灰度图转换、直方图均衡化、均值和中值滤波等预处理，然后对预处理的图像进行高斯滤波器平滑图像，一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向，对梯度幅值进行非极大值压抑，双阈值算法检测和连接边缘等算法进行再次处理，最后进行特征分析、尺寸计算，得出被检该图像对应的面是否符合预设要求的结论，并根据分析结果发送控制指令给PLC，当所述主控电脑判断待检测件的对应面无缺陷时，执行S4步骤；当所述主控电脑判断待检测件的对应面判断有缺陷时，执行S5步骤。

S4，发信号给所述PLC控制与所述第一个拍摄工位匹配的吹气装置不启动，从而所述待检测件跟随所述转盘转动至下一个拍摄工位处，重复S2步骤-S3步骤。

S5，发信号给所述PLC启动与所述第一拍摄工位匹配的吹气设备，所述吹气设备产生的气流驱动所述不合格件向所述转盘1的内圆方向移动；并且所述转盘1带动所述不合格件转动至所述不合格件下料部42，由于所述转盘1继续转动，因此，所述不合格件在转盘1的驱动下，贴着所述不合格件下料部42的侧壁并向其自由端的延伸方向移动，当移动到所述转盘1的内圈边缘时，进入到位于所述转盘1下方的不合格件收集箱内。

S6，经过六个拍摄工位后的合格件跟随所述转盘1转动至合格件下料部41，由于所述转盘1继续转动，因此所述合格件贴着所述合格件下料部41向其自由端延伸方向移动，当移动到所述转盘1的边缘时，进入到其下方的合格件收集箱中。

当然，在其他实施例中，所述拍摄工位2的数量也可以根据实际需要进行调整，例如当不需要进行某一面的检测时，可以省去相应面的拍摄工位，并且，当不需要进行底面图像采集时，所述转盘可以是已知的各种可行材质的转盘。本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.零件立体视觉检测机，其特征在于：包括

光学透明材质的转盘（1），用于承接待检测件，并带动待检测件转动；

六个拍摄工位（2），用于对所述转盘（1）上的待检测件的六个面进行图像采集；

控制系统，至少用于根据每个拍摄工位（2）采集的图像判断待检测件是合格件或不合格件；

当所述待检测件被判定为不合格件时，其后续运动轨迹所形成的圆环与其初始运动轨迹所形成的圆环在与所述转盘（1）平行的同一平面上的投影同心且不重合。

2.根据权利要求1所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：所述转盘（1）为圆环状的光学玻璃。

3.根据权利要求2所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：每个所述拍摄工位（2）包括位置可调的图像采集装置（21）以及用于触发图像采集装置进行一次拍摄的工件定位传感器（24）。

4.根据权利要求3所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：每个所述拍摄工位（2）还包括至少一个用于补光且位置可调的照明灯（22），所述照明灯（22）连接所述控制系统。

5.根据权利要求1-4任一所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：还包括错位装置（3），用于根据控制系统在每个拍摄工位（2）处的判断结果改变不合格件的运动轨迹，其至少包括与每个拍摄工位（2）匹配的吹气装置，每个所述吹气装置连接所述控制系统。

6.根据权利要求5所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：还包括下料机构（4），用于与所述转盘（1）的转动配合将合格件和不合格件中的一个向所述转盘（1）的中心区域下料，另一个向所述转盘（1）的外周方向下料。

7.根据权利要求6所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：所述合格件的运动轨迹所形成的圆环的内圆半径大于不合格件的运动轨迹所形成的圆环的外圆半径。

8.根据权利要求7所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：所述下料机构（4）是一下料挡板，其包括不在同一平面上的合格件下料部（41）及不合格件下料部（42），且它们所形成的夹角中较小的一个朝向所述转盘（1）的转动方向，所述合格件下料部（41）的自由端至少延伸到所述转盘（1）的外圆处，所述不合格件下料部（42）的自由端延伸到所述转盘（1）的内圆中，且所述合格件下料部（41）和不合格件下料部（42）的连接端（43）位于所述合格件的运动轨迹和不合格件的运动轨迹之间。

9.根据权利要求8所述的零件立体视觉检测机，其特征在于：还包括振动盘上料机构（5），所述振动盘上料机构（5）的输出端（51）延伸到所述转盘（1）的上表面，且位于所述下料机构（4）和第一个拍摄工位之间。