CN208000606U - 磁瓦表面微缺陷视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，被用于检测磁瓦，包括正面检测装置一、正面检测装置二、反面检测装置和透明的转盘，正面检测装置一和正面检测装置二位于转盘正上方，反面检测装置位于转盘正下方，正面检测装置一包括一个相机一和两个条形光源一，相机一位于两个条形光源一上方，正面检测装置二包括相机二和碗形光源二，相机二位于碗形光源二正上方，反面检测装置包括一个相机三、两个条形光源三和一个碗形光源三，相机三位于碗形光源三和条形光源三的正下方。本实用新型可以在不同时间、不同工序对同一个磁瓦进行全面的检测；在时间和效率上要好过现有装置，符合实际工程需求。

Description

磁瓦表面微缺陷视觉检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种磁瓦表面微缺检测，具体为一种磁瓦表面微缺陷视觉检测装置。

背景技术

在磁瓦的生产制造过程中，由于原料成分、设备使用情况、加工工艺以及工人操作等因素的影响，在其表面不可避免地会出现一些加工缺陷，例如裂纹、崩烂、压痕、砂眼以及漏磨等。缺陷的存在会对磁瓦的磁性能、使用寿命等带来非常大的影响，有缺陷的磁瓦如果在风力发电、新能源汽车、航空航天等领域使用会产生巨大的安全隐患，甚至直接造成灾难性后果。因此，在磁瓦出厂前必须对其进行质量检测，将含有缺陷的磁瓦剔除出去。此外，随着设备高性能、高精度、小型化的发展，对精密微磁瓦的需求日益迫切，对磁瓦的材料特性、表面质量、结构形状、可靠性等方面的要求也越来越高；浙江省是磁性材料生产的大省，是磁性材料行业重点产业集群，产值约占全国的80％。根据浙江省磁性材料行业协会统计，拥有磁性材料生产企业300余家，主要分布在东阳、宁波、海宁、杭州四大区域，年产磁材53.38万吨左右。而且，2015年我国用于微特电机的永磁铁氧体湿压磁瓦体产量就有23万吨。可见，研究磁瓦表面缺陷检测算法及开发相应在线高效检测系统具有重要的应用价值和产业化前景。

磁瓦的缺陷特征一般是随机发生的并且没有规律可寻，根据我们到横店东磁、宁波韵升、中科三环、江粉磁材等大型磁性材料生产企业的调研，目前均采用人工目测检测缺陷。人工检测方法主要依靠进行过一定培训的质检人员根据自身的经验通过观察、量具测量和触摸等手段来进行磁瓦质量的判定，存在很多局限性和缺点：(1)由于工人的自身能力差异，存在一定的偶然性，评判的标准不一；(2)检测速度非常慢，难以满足目前的生产速度和要求。一般一个娴熟的质检人员检测一个磁材需时三秒左右，而且还需进行下一轮复检，而一般厂家要求5-6个/s。如果要提高检测速度，只能设置多个工位，耗费大量的劳力；(3)检测的结果易受质检人员视觉疲劳、熟练水平、情绪波动等因素的影响，在精度和稳定性上都难以保证，从而导致误判、漏判、错判的情况发生；(4)人为的接触也有一定的几率损坏磁材，直接导致企业的经济损失；(5)检测人员长时间接触磁性材料会对人身体产生头晕、眼花、智力损坏、脱发等不良反应，一般两年后就不能再从事该工作，企业招工非常困难。因此，如何快速精确检验小型磁瓦零件的表面缺陷成为急需解决的问题。

随着“工业4.0”以及“中国制造2025”的提出，高效率、自动化、智能化的生产线将是未来制造业发展的重点。机器视觉检测技术具有非接触式的特点，可以自动、快速、高效地检测出产品的表面缺陷，在产品缺陷检测中的应用越来越广泛。但是，截至目前，利用机器视觉的方法进行磁瓦缺陷检测的研究还很少，市场上的磁瓦缺陷检测设备更是鲜有报道。通过研究分析现有磁瓦缺陷检测的研究成果，发现存在光源复杂，不同的表面、不同的缺陷需不同的光照形式的问题。

小型磁瓦表面微缺陷的视觉检测往往要求在高速生产情况下，能较准确检出表面的各种类型的缺陷和微小缺陷，因而对机器视觉检测系统的性能提出了高分辨率、高速、高准确率及鲁棒性强的要求，但在计算机视觉检测中，图像分析与处理算法对效率、鲁棒性、准确性的兼顾往往是难题。

因此，需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种适应性强的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，被用于检测磁瓦，包括正面检测装置一、正面检测装置二、反面检测装置和透明的转盘；

所述正面检测装置一和正面检测装置二位于转盘正上方；所述反面检测装置位于转盘正下方；

所述正面检测装置一包括一个相机一和两个条形光源一；所述两个条形光源一朝向相对一侧斜向下且对称设置；所述相机一位于两个条形光源一上方，相机一的镜头对准两个条形光源一之间且朝向转盘；

所述正面检测装置二包括相机二和碗形光源二；所述碗形光源二轴心位置开孔；所述相机二位于碗形光源二正上方，相机二的镜头对准碗形光源二的轴心位置；所述相机二和碗形光源二都朝向转盘；

所述反面检测装置包括一个相机三、两个条形光源三和一个碗形光源三；所述两个条形光源三朝向相对一侧斜向上且对称设置；所述碗形光源三位于两个条形光源三之间；所述碗形光源三轴心位置开孔；所述相机三位于碗形光源三和条形光源三的正下方，相机三的镜头对准碗形光源三的轴心位置；所述相机三和碗形光源三都朝向转盘。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的改进：所述转盘正下方设置有与相机一配合使用的背景板一；所述转盘正下方设置有与相机二配合使用的背景板二；所述转盘正上方设置有与相机三配合使用的背景板三。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：所述正面检测装置一、正面检测装置二和反面检测装置都位于转盘的边缘位置且依照转盘的旋转方向依次设置；所述正面检测装置一、正面检测装置二和反面检测装置都位于转盘同一回转半径上。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：所述正面检测装置一、正面检测装置二和反面检测装置都设置有传输机构；所述传输机构包括带有电机的传动带和传送带导轨，传动带设置在传送带导轨上；所述传动带的进料端位于在转盘的最大回转半径上。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：磁瓦表面微缺陷视觉检测装置还包括剔除机构；所述剔除机构包括气缸，气缸位于转盘正上方的轴心位置，气缸中设置有三个与正面检测装置一、正面检测装置二和反面检测装置的传输机构配合使用的活塞杆。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：所述气缸的三个活塞杆与正面检测装置一、正面检测装置二和反面检测装置的传输机构的传动带一一对应，气缸的活塞杆与相对应的传动带位于同一直线上。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：所述正面检测装置一设置有传感器一；所述正面检测装置二设置有传感器二；所述反面检测装置设置有传感器三；所述传感器一、传感器二和传感器三的探头都朝向转盘。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：所述磁瓦表面微缺陷视觉检测装置还包括用于进料的磁瓦进料机构和用于出料的磁瓦出料机构。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：所述磁瓦进料机构、相机一、正面检测装置一的传输机构、相机二、正面检测装置二的传输机构、相机三反面检测装置的传输机构和磁瓦出料机构依照转盘的旋转方向依次设置。

作为对本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的进一步改进：磁瓦表面微缺陷视觉检测装置还包括控制器；所述控制器与相机一、传感器一、相机二、传感器二、相机三、传感器三和气缸信号连接。

本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的技术优势为：

本实用新型对光照变化、磁瓦类型变化适应性强；相对于现有的检测装置，本实用新型结构简单、制造成本低，且三个检测机构相互独立、互不干扰。可以在不同时间、不同工序对同一个磁瓦进行全面的检测；在时间和效率上要好过现有装置，符合实际工程需求。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本实用新型磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的立体结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1的仰视结构示意图；

图4为图1的侧视结构示意图；

图5为图1中A区域的局部放大结构示意图；

图6为图1中B区域的局部放大结构示意图；

图7为图4中C区域的局部放大结构示意图；

图8为图1中的传输机构的结构示意图；

图9为图1中的剔除装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行进一步描述，但本实用新型的保护范围并不仅限于此。

实施例1、磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，如图1-9所示，被用于检测磁瓦，包括检测装置、转盘1和固定架5。检测装置包括用于检测磁瓦上下表面质量的正面检测装置一2、正面检测装置二3和反面检测装置4；

正面检测装置一2是磁瓦进料装后的第一个检测装置，正面检测装置二3检测次序其次，反面检测装置4位于检测工位的最后，三个检测装置之间通过转盘1相连接。

转盘1用于放置磁瓦，转盘1为透明的(可以采用玻璃转盘)，固定架5为方形框架，转盘1水平放置在固定架5中心位置，三个检测装置放置在固定架5的三个方向，正面检测装置一2和正面检测装置二3设置在转盘1正上方，反面检测装置4设置在转盘1正下方。正面检测装置一2、正面检测装置二3和反面检测装置4都设置在转盘1的边缘位置，且位于同一回转半径上(每个检测装置的镜头对准转盘1的位置，位置同一回转半径上)。

转盘1自带有电机，可以进行自转。

所有的检测装置都包括传输机构、剔除机构和检测机构。

正面检测装置一2：

正面检测装置一2的检测机构包括相机一21、传感器一22和两个条形光源一23；

相机一21、传感器一22和两个条形光源一23都安装在固定架5上，两个条形光源一23对称水平设置，且两个条形光源一23都是朝向相对一侧斜向下设置；相机一21位于两个条形光源一23上方)，且相机一21的镜头对准两个条形光源一23之间且朝向转盘1，转盘1下方设置有与相机一21的配合使用背景板一25(白色的挡板，相机一21对准背景板一25，背景板一25可以使得相机一21拍摄的图片更清晰)。传感器一22安装在相机一21一侧，传感器一22的探头正对着相机一21的镜头对着转盘1的位置，当磁瓦达到测试区时(相机一21的镜头正对着磁瓦的位置时)会触发传感器一22(传感器一22为激光传感器)发送一个脉冲触发相机一21进行拍照。条形光源一23和相机一21都是通过水平臂活动安装在固定架5上，可以进行高度及前后左右任意调节，背景板一25是固定设置。

正面检测装置二3：

正面检测装置二3的检测机构包括相机二31、传感器二32和碗形光源二33，

相机二31、传感器二32和碗形光源二33都安装在固定架5上，碗形光源二33轴心位置开孔，相机二31位于碗形光源二33的正上方，相机二31的镜头对准碗形光源二33的轴心位置(对准碗形光源二33的孔)，相机二31的镜头和碗形光源二33都向下朝向转盘1，转盘1下方设置有与相机二31的配合使用背景板二35(白色的挡板)，传感器二32安装在相机二31一侧，当磁瓦达到测试区时(相机二31的镜头正对着磁瓦的位置时)会触发传感器二32(传感器二32为激光传感器)发送一个脉冲触发相机二31进行拍照。

反面检测装置4：

反面检测装置4的检测机构包括有相机三41、两个条形光源三42、碗形光源三43和传感器三44；

相机三41、两个条形光源三42、碗形光源三43和传感器三44都对称设置在固定架5上，两个条形光源三42都是朝向相对一侧斜向上对称设置；两个条形光源三42之间设置有碗形光源三43，条形光源三42和碗形光源三43形成组合光。碗形光源三43轴心位置开孔，相机三41位于碗形光源三43的正下方，相机二31的镜头对准碗形光源三43的轴心位置，相机三41的镜头和碗形光源三43都向上朝向转盘1。传感器三44安装在相机三41一侧，当磁瓦达到测试区时(相机一21的镜头正对着磁瓦的位置时)会触发传感器三44(传感器三44为激光传感器)发送一个脉冲触发相机三41进行拍照。转盘1正上方设置有与相机三41的配合使用的背景板三45(白色的挡板)。

正面检测装置一2、正面检测装置二3和反面检测装置4一的传输机构都包括传动带61、用于驱动传送带的电机和传送带导轨62，传动带61设置在传送带导轨62上，传动带61表面设置有缓冲材料，防止磁瓦次品快速滑落造成二次报废。传动带61进料端平行安置在转盘1边沿(最大回转半径)上。传送带导轨62在传动带61进料端两侧设置有防止磁瓦掉落的挡板63。

剔除机构包括气缸座8和气缸81，气缸座8通过底座安装在中间位置的正下方，气缸座8上安装有气缸81，气缸81穿过转盘1的中心位置到达转盘1上方，气缸81不随着转盘1转动，气缸81的顶部设置有与三个检测装置配合使用的三个活塞杆(活塞杆位于转盘1上方)，活塞杆由转盘1的中心水平向外，且气缸81的活塞杆和转盘1的自转运动切线方向垂直，气缸81的活塞杆对准相应的传送带61的进料端，活塞杆的前端设置有缓冲垫。在某个检测装置检测到不合格的磁瓦时，气缸81工作，活塞杆向传送带61运动，活塞杆将转盘1上的磁瓦推到该检测装置的传送带61上。

转盘1还设置有磁瓦进料机构7和磁瓦出料机构9，磁瓦进料机构7和磁瓦出料机构9都与传输机构相同，磁瓦进料机构7和磁瓦出料机构9同样由传动带61、用于驱动传送带的电机和传送带导轨62组成。磁瓦进料机构7的出料端与转盘1接触，磁瓦进料机构7的进料端与振动筛连接。磁瓦出料机构9的进料端与转盘1接触(磁瓦出料机构9的进料端上设置有剔除检测器)，气缸81上还设置有一个与磁瓦出料机构9配合使用的活塞杆(气缸81一共设置有四个活塞杆)。磁瓦进料机构7的磁瓦进料机构7的出料端与检测装置(相机对准转盘1的位置)设置在转盘1同一回转半径上。

在每个检测装置中，磁瓦都是先经过检测机构，再经过传输机构(剔除机构的活塞杆和传输机构的传送带进料端设置在相对于转盘1的同一角度)。

磁瓦进料机构7、正面检测装置一2的检测机构、正面检测装置一2的传输机构(剔除机构)、正面检测装置二3的检测机构、正面检测装置二3的传输机构(剔除机构)、反面检测装置4的检测机构、反面检测装置4的传输机构(剔除机构)和磁瓦出料机构9，依照转盘1的转动方向设置在转盘1上。

控制器与转盘1、相机一21、传感器一22、相机二31、传感器二32、相机三41、传感器三44、气缸81和剔除检测器信号连接。在传感器检测到磁瓦运动到指定位置(相机的镜头对准的位置)时，启动相应的相机照相(相机一21对应传感器一22，相机二31对应传感器二32，相机三41对应传感器三44)，相机获取磁瓦图片发送给控制器，由控制器判断磁瓦是否合格，如果不合格，则控制器会控制气缸81伸长相应的活塞杆，将磁瓦推动到相应的传输机构，从转盘1上移出磁瓦。控制器采用三菱公司生产FX_3Gx系列控制器。

本专利正面检测装置一2和正面检测装置二3结合不仅能对磁瓦四棱边、角进行缺陷检测，还可以对磁瓦正面进行准确的检测(正面检测装置一2检测获得的磁瓦正面的磁瓦图像四条棱边较亮，中间较暗，由于磁瓦曲面本身的反光性，条形光从侧面打光可清楚的反映出四条边，而正面检测装置二3的碗形光从磁瓦上方打光中间很清晰，四边模糊，且干扰性较大)；反面检测装置4采用组合光结合相机三41打光既可以同时对磁瓦反面的中间和四侧进行缺陷检测。

磁瓦表面微缺陷视觉检测装置的使用过程为：

启动转盘1的电机，转盘1开始转动；

磁瓦通过磁瓦进料机构7按照一定的方向(磁瓦呈拱形放置在转盘1上，磁瓦的弧形拱口朝转盘1的转动方向)放置在转盘1上，转盘1带动磁瓦共同转动；

传感器一22检测到磁瓦到达相机一21的镜头正对着转盘1的位置时，传感器一22发送相应启动信号给控制器，控制器控制相机一21拍照获得磁瓦图像，控制器根据磁瓦图像判断磁瓦是否有缺陷(判断的方法可以使用现有的方法，每个检测装置需要判断的磁瓦部分都不相同)；如果有缺陷，则控制器控制剔除机构的气缸81伸长相应的活塞杆，将磁瓦推动到正面检测装置一2的传输机构上，移除磁瓦(因为气缸81伸长相应的活塞杆需要经过一点时间，所以传输机构在转盘1转动方向上位于检测机构的后方一小段距离，正面检测装置二3和反面检测装置4都与正面检测装置一2相同。此时的磁瓦为不合格品)；如果没有缺陷，则不进行任何操作，磁瓦继续随着转盘1共同转动；

传感器二32检测到磁瓦到达相机二31的镜头正对着转盘1的位置时，传感器二32发送相应启动信号给控制器，控制器控制相机二31拍照获得磁瓦图像，控制器根据磁瓦图像判断磁瓦是否有缺陷；如果有缺陷，则控制器控制剔除机构的气缸81伸长相应的活塞杆，将磁瓦推动到正面检测装置二3的传输机构上，移除磁瓦(此时的磁瓦为不合格品)；如果没有缺陷，则不进行任何操作，磁瓦继续随着转盘1共同转动；

传感器三44检测到磁瓦到达相机三41的镜头正对着转盘1的位置时，传感器三44发送相应启动信号给控制器，控制器控制相机三41拍照获得磁瓦图像，控制器根据磁瓦图像判断磁瓦是否有缺陷；如果有缺陷，则控制器控制剔除机构的气缸81伸长相应的活塞杆，将磁瓦推动到反面检测装置4的传输机构上，移除磁瓦(此时的磁瓦为不合格品)；如果没有缺陷，则不进行任何操作，磁瓦继续随着转盘1共同转动；

剔除检测器检测到磁瓦到达磁瓦出料机构9的进料端时，剔除检测器发送相应启动信号给控制器，控制器控制剔除机构的气缸81伸长相应的活塞杆将磁瓦推动到磁瓦出料机构9的传送带61上，移除磁瓦(此时的磁瓦为合格品)。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的若干个具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，被用于检测磁瓦，其特征在于：包括正面检测装置一(2)、正面检测装置二(3)、反面检测装置(4)和透明的转盘(1)；

所述正面检测装置一(2)和正面检测装置二(3)位于转盘(1)正上方；所述反面检测装置(4)位于转盘(1)正下方；

所述正面检测装置一(2)包括一个相机一(21)和两个条形光源一(23)；所述两个条形光源一(23)朝向相对一侧斜向下且对称设置；所述相机一(21)位于两个条形光源一(23)上方，相机一(21)的镜头对准两个条形光源一(23)之间且朝向转盘(1)；

所述正面检测装置二(3)包括相机二(31)和碗形光源二(33)；所述碗形光源二(33)轴心位置开孔；所述相机二(31)位于碗形光源二(33)正上方，相机二(31)的镜头对准碗形光源二(33)的轴心位置；所述相机二(31)和碗形光源二(33)都朝向转盘(1)；

所述反面检测装置(4)包括一个相机三(41)、两个条形光源三(42)和一个碗形光源三(43)；所述两个条形光源三(42)朝向相对一侧斜向上且对称设置；所述碗形光源三(43)位于两个条形光源三(42)之间；所述碗形光源三(43)轴心位置开孔；所述相机三(41)位于碗形光源三(43)和条形光源三(42)的正下方，相机三(41)的镜头对准碗形光源三(43)的轴心位置；所述相机三(41)和碗形光源三(43)都朝向转盘(1)。

2.根据权利要求1所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：所述转盘(1)正下方设置有与相机一(21)配合使用的背景板一(25)；所述转盘(1)正下方设置有与相机二(31)配合使用的背景板二(35)；所述转盘(1)正上方设置有与相机三(41)配合使用的背景板三(45)。

3.根据权利要求2所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：所述正面检测装置一(2)、正面检测装置二(3)和反面检测装置(4)都位于转盘(1)的边缘位置且依照转盘(1)的旋转方向依次设置；所述正面检测装置一(2)、正面检测装置二(3)和反面检测装置(4)都位于转盘(1)同一回转半径上。

4.根据权利要求3所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：

所述正面检测装置一(2)、正面检测装置二(3)和反面检测装置(4)都设置有传输机构；所述传输机构包括带有电机的传动带(61)和传送带导轨(62)，传动带(61)设置在传送带导轨(62)上；所述传动带(61)的进料端位于在转盘(1)的最大回转半径上。

5.根据权利要求4所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：磁瓦表面微缺陷视觉检测装置还包括剔除机构；所述剔除机构包括气缸(81)，气缸(81)位于转盘(1)正上方的轴心位置，气缸(81)中设置有三个与正面检测装置一(2)、正面检测装置二(3) 和反面检测装置(4)的传输机构配合使用的活塞杆。

6.根据权利要求5所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：所述气缸(81)的三个活塞杆与正面检测装置一(2)、正面检测装置二(3)和反面检测装置(4)的传输机构的传动带(61)一一对应，气缸(81)的活塞杆与相对应的传动带(61)位于同一直线上。

7.根据权利要求6所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：所述正面检测装置一(2)设置有传感器一(22)；所述正面检测装置二(3)设置有传感器二(32)；所述反面检测装置(4)设置有传感器三(44)；所述传感器一(22)、传感器二(32)和传感器三(44)的探头都朝向转盘(1)。

8.根据权利要求7所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：所述磁瓦表面微缺陷视觉检测装置还包括用于进料的磁瓦进料机构(7)和用于出料的磁瓦出料机构(9)。

9.根据权利要求8所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：所述磁瓦进料机构(7)、相机一(21)、正面检测装置一(2)的传输机构、相机二(31)、正面检测装置二(3)的传输机构、相机三(41)、反面检测装置(4)的传输机构和磁瓦出料机构(9)依照转盘(1)的旋转方向依次设置。

10.根据权利要求9所述的磁瓦表面微缺陷视觉检测装置，其特征在于：磁瓦表面微缺陷视觉检测装置还包括控制器；所述控制器与相机一(21)、传感器一(22)、相机二(31)、传感器二(32)、相机三(41)、传感器三(44)和气缸(81)信号连接。