CN208303253U - 一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，包括上料机构、检测平台和下料机构，所述检测平台的两端分别设有上料机构和下料机构，所述上料机构包括动力滚筒线机构和上料机械臂，所述检测平台包括检测上料机械手、第一X向导轨、光学膜载具、工业相机、光源和检测下料机械手，所述检测上料机械手、检测下料机械手活动安装在第一X向导轨上，所述光学膜载具活动安装在第二X向导轨上，所述第二X向导轨的上方设有若干个工业相机，所述下料机构与上料机构的结构相同且呈对称分布，可以实现光学膜产品的全自动上下料操作，同时通过增加缺陷检测模块，代替人工进行光学膜产品的生产检测作业，能够提高光学膜产品的生产质量。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及光学膜自动缺陷检测辅助设备的技术领域，特别是一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备的技术领域。
【背景技术】
光学膜由薄的分层介质构成的，通过界面传播光束的一类光学介质材料。光学膜的应用始于20世纪30年代。现代，光学膜已广泛用于光学和光电子技术领域，制造各种光学仪器。主要的光学膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等等。
它们在国民经济和国防建设中得到了广泛的应用，获得了科学技术工作者的日益重视。例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍地减小；采用高反射比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高；利用光学膜可提高硅光电池的效率和稳定性。最简单的光学膜模型是表面光滑、各向同性的均匀介质薄层。在这种情况下，可以用光的干涉理论来研究光学膜的光学性质。当一束单色平面波入射到光学膜上时，在它的两个表面上发生多次反射和折射，反射光和折射光的方向由反射定律和折射定律给出，反射光和折射光的振幅大小则由菲涅耳公式确定。
光学膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。
由于光学膜产品检测难度高，对相机、光源以及相关的硬件设备都有相当高的要求，因此目前生产光学膜产品的企业大多仍然采用人工的方式进行上下料以及利用人眼观察的方式检测光学膜的缺陷，这种方式已然不能满足工业自动化快速生产的需求，不仅工人劳动强度大，效率低，而且长时间作业会造成用眼疲劳，大大降低了光学膜产品的生产质量，因此提出一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备。
【实用新型内容】
本实用新型的目的就是解决现有技术中利用人工的方式进行上下料以及利用人眼观察的方式检测光学膜的缺陷，这种方式劳动强度大，效率低，长时间作业将会出现用眼疲劳，影响光学膜产品的生产质量，提出一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，可以实现光学膜产品的全自动上下料操作，同时通过增加缺陷检测模块，可以代替人工进行光学膜产品的生产检测作业，可以有效的提高光学膜产品的生产质量。
为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，包括上料机构、检测平台和下料机构，所述检测平台的两端分别设有上料机构和下料机构，所述上料机构包括动力滚筒线机构和上料机械臂，所述动力滚筒线机构的上方设有沿第一Y向导轨移动的上料机械臂，所述检测平台包括检测上料机械手、第一X向导轨、光学膜载具、工业相机、光源和检测下料机械手，所述检测上料机械手、检测下料机械手活动安装在第一X向导轨上，所述光学膜载具活动安装在第二X向导轨上，所述第二X向导轨的上方设有若干个工业相机，所述光源位于工业相机的下方，所述下料机构与上料机构的结构相同且呈对称分布。
作为优选，所述检测上料机械手、检测下料机械手分别对称安装在检测平台的两侧，所述检测上料机械手上设有第二机械手，利用第二机械手上的导轨与电机的配合，实现第二机械手在Z轴方向上的移动，所述检测上料机械手用于光学膜的抓取与放置，所述检测上料机械手、检测下料械手的结构相同。
作为优选，所述上料机械臂上设有第一Z向导轨支架、产品盒上料爪、保护片上料爪和翻转驱动机构，所述翻转驱动机构与产品盒上料爪相连，所述翻转驱动机构上设有第一Z向导轨支架，所述第一Z向导轨支架安装在滑动支架上，所述滑动支架活动安装在第一Y向导轨上，所述第一Y向导轨的两端活动安装在第三X向导轨上，所述产品盒上料爪的手抓左右两侧动力来自于真空发生器，左右各安装有一个，前后两侧动力来自于气缸，前后各安装有一个，利用真空发生器与气缸的吸气和放气，实现产品盒上料爪的手抓开合与关闭，所述产品盒上料爪用于动力滚筒线机构上满载产品盒与空产品盒的抓取、翻转、放置到动力滚筒线机构上，所述保护片上料爪用于保护膜片的抓取与放置。
作为优选，所述动力滚筒线机构包括第一上料动力滚筒线、第二上料动力滚筒线、第一上料台和AGV小车，所述第一上料动力滚筒线、第二上料动力滚筒线对称分布于第一上料台的两侧，所述第一上料台的后端用于放置最上层保护膜片，所述AGV小车按照指定的路线运输满载光学膜产品输送到第一上料动力滚筒线，所述第一上料动力滚筒线用于运输满载产品盒，所述第二上料动力滚筒线用于运输空载产品盒。
作为优选，所述工业相机的数目为四个，所述工业相机通过采集光学膜产品图像，进行相关的缺陷检测，所述工业相机与图像采集处理系统相连，所述图像采集处理系统根据检测结果控制检测下料机械手动作，所述下料机构的一侧设有正品下料区D1，所述检测平台的一侧设有次品下料区D2。
作为优选，所述光源包括透射光源和反射光源，所述工业相机其中两个分别垂直安装于投射光源透射光源和反射光源的上方，另外两个工业相机的安装方向与水平面之间的夹角分别为25度和40度。
本实用新型的有益效果：本实用新型通过上料机构、检测平台和下料分拣机构等合理配合，设计了光学膜从上料-检测-下料过程中的全套设备，通过使用动力滚筒线，巧妙地设计的光学膜产品盒的流入与流出，通过合理设计光学膜上、下料机械手，实现光学膜产品的全自动化上下料作业；利用该设备可以代替人工进行光学膜产品的全自动化生产作业，而且可以实现光学膜产品的缺陷检测，不仅可以提高光学膜产品的检测效率，而且设备的检测结果的可靠性大。
本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本实用新型一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备的结构示意图；
图2是本实用新型一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备的上料机械臂的结构示意图；
图3是本实用新型一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备的动力滚筒线机构的示意图；
图4是本实用新型一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备的检测平台的示意图；
图5是本实用新型一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备的工业相机的安装角度的示意图。
【具体实施方式】
参阅图1至图5，本实用新型一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，包括上料机构、检测平台和下料机构，所述检测平台的两端分别设有上料机构和下料机构，所述上料机构包括动力滚筒线机构和上料机械臂5，所述动力滚筒线机构的上方设有沿第一Y向导轨移动的上料机械臂5，所述检测平台包括检测上料机械手7.1、第一X向导轨9.1、光学膜载具8、工业相机12、光源10和检测下料机械手7.2，所述检测上料机械手7.1、检测下料机械手7.2活动安装在第一X向导轨9.1上，所述光学膜载具8活动安装在第二X向导轨9.3上，所述第二X向导轨9.3的上方设有若干个工业相机12，所述光源10位于工业相机12的下方，所述下料机构与上料机构的结构相同且呈对称分布。所述检测上料机械手7.1、检测下料机械手7.2分别对称安装在检测平台的两侧，所述检测上料机械手7.1上设有第二机械手，利用第二机械手上的导轨与电机的配合，实现第二机械手在Z轴方向上的移动，所述检测上料机械手7.1用于光学膜的抓取与放置，所述检测上料机械手7.1、检测下料械手7.2的结构相同。所述上料机械臂5上设有第一Z向导轨支架5.1、产品盒上料爪、保护片上料爪5.4和翻转驱动机构，所述翻转驱动机构与产品盒上料爪相连，所述翻转驱动机构上设有第一Z向导轨支架5.1，所述第一Z向导轨支架5.1安装在滑动支架11上，所述滑动支架11活动安装在第一Y向导轨上，所述第一Y向导轨的两端活动安装在第三X向导轨上，所述产品盒上料爪的手抓左右两侧动力来自于真空发生器5.2，左右各安装有一个，前后两侧动力来自于气缸5.3，前后各安装有一个，利用真空发生器5.2与气缸5.3的吸气和放气，实现产品盒上料爪的手抓开合与关闭，所述产品盒上料爪用于动力滚筒线机构上满载产品盒2与空产品盒2的抓取、翻转、放置到动力滚筒线机构上，所述保护片上料爪5.4用于保护膜片的抓取与放置。所述动力滚筒线机构包括第一上料动力滚筒线3.1、第一上料台3.2、第二上料动力滚筒线3.3和AGV小车1，所述第一上料动力滚筒线3.1、第二上料动力滚筒线3.3对称分布于第一上料台3.2的两侧，所述AGV小车1按照指定的路线运输满载光学膜产品输送到第一上料动力滚筒线3.1，所述第一上料动力滚筒线3.1用于运输满载产品盒2，所述第二上料动力滚筒线3.3用于运输空载产品盒2。所述工业相机12的数目为四个，所述工业相机12与图像采集处理系统相连，所述图像采集处理系统根据检测结果控制检测下料机械手7.2动作，所述下料机构的一侧设有正品下料区D1，所述检测平台的一侧设有次品下料区D2。所述光源10包括透射光源101和反射光源102，所述工业相机12其中两个分别垂直安装于投射光源透射光源101和反射光源102的上方，另外两个工业相机12的安装方向与水平面之间的夹角分别为25度和40度。
本实用新型工作过程：
本实用新型一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备在工作过程中：
上料机构A的工作原理为：当AGV小车按照指定的路线运输满载光学膜产品，当到达第一上料动力滚筒线3.1位置处时，将产品送入指定位置，上料机械臂5将光学膜产品以及产品盒抓取并翻转至上料滚筒线上，同时利用上料机械臂5完成光学膜产品最上层保护膜片运输并放置在指定的保护膜片放置区4的位置处；当检测上料机械手7.1将光学膜产品抓取完成之后，动力滚筒线的上料区运行，将空产品盒运送至指定区域，然后上料机械臂5运行，将空产品盒抓取、翻转并放置在第二上料动力滚筒线3.3上，经第二上料动力滚筒线3.3的带动，将空产品盒运送至AGV小车1上，此时，完成光学膜产品的上料的全部作业；
检测平台B的工作原理为：检测上料机械手7.1沿第一X向导轨9.1和9.2运行，将保护膜片放置区4上的光学膜产品抓取并放置在光学膜载具8上；光学膜载具8在电机的驱动下，沿着第二X向导轨9.3和9.4方向移动，当经过上方的工业相机12时，利用传感器触发进行产品图像的采集，并经过图像处理算法进行产品缺陷的检测，其中位于上方的两个工业相机12用于检测黑点、异物、白污、刮伤等，另外两个倾斜安装的工业相机12用于检测红线、压伤、裂缝、管尾、黑点等，利用工业相机12的缺陷检测结果，控制检测下料机械手7.2运行；如果检测的结果为次品，检测下料机械手7.2将抓取光学膜产品至次品区D2位置处；如果检测的结果为正品，检测下料机械手7.2将抓取光学膜产品至正品区D1位置处；此时，完成光学膜产品全部分拣下料作业；
下料机构C的工作原理为：AGV小车1将按照指定的路线运载空产品盒2，并到达下料动力滚筒线位置处，在动力滚筒机构3.4的作用下，将空产品盒运送至指定位置；此时上料机械臂5运行，在电机的驱动作用下，上料机械臂5将抓取空产品盒，翻转并放置在第一下料动力滚筒线3.5上；当检测下料机械手7.2将光学膜放在正品区时，上料机械臂5上的保护片上料爪5.4动作，将保护膜片放置区上最初取下的保护膜片抓取并放置光学膜产品的最上层上，同时下料滚筒线运行，将装有检测后光学膜的产品盒运送至指定位置，与此同时，上料机械臂5将装有检测后光学膜的产品盒抓取、翻转并放置在第二下料动力滚筒线上3.6上；第二下料动力滚筒线3.6运行，将装有检测后光学膜的产品盒2运送至AGV小车1上，完成光学膜产品的全部作业。
上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，其特征在于：包括上料机构、检测平台和下料机构，所述检测平台的两端分别设有上料机构和下料机构，所述上料机构包括动力滚筒线机构和上料机械臂(5)，所述动力滚筒线机构的上方设有沿第一Y向导轨移动的上料机械臂(5)，所述检测平台包括检测上料机械手(7.1)、第一X向导轨(9.1)、光学膜载具(8)、工业相机(12)、光源(10)和检测下料机械手(7.2)，所述检测上料机械手(7.1)、检测下料机械手(7.2)活动安装在第一X向导轨(9.1)上，所述光学膜载具(8)活动安装在第二X向导轨(9.3)上，所述第二X向导轨(9.3)的上方设有若干个工业相机(12)，所述光源(10)位于工业相机(12)的下方，所述下料机构与上料机构的结构相同且呈对称分布。
2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，其特征在于：所述检测上料机械手(7.1)、检测下料机械手(7.2)分别对称安装在检测平台的两侧，所述检测上料机械手(7.1)上设有第二机械手，利用第二机械手上的导轨与电机的配合，实现第二机械手在Z轴方向上的移动，所述检测上料机械手(7.1)用于光学膜的抓取与放置，所述检测上料机械手(7.1)、检测下料械手(7.2)的结构相同。
3.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，其特征在于：所述上料机械臂(5)上设有第一Z向导轨支架(5.1)、产品盒上料爪、保护片上料爪(5.4)和翻转驱动机构，所述翻转驱动机构与产品盒上料爪相连，所述翻转驱动机构上设有第一Z向导轨支架(5.1)，所述第一Z向导轨支架(5.1)安装在滑动支架(11)上，所述滑动支架(11)活动安装在第一Y向导轨上，所述第一Y向导轨的两端活动安装在第三X向导轨上，所述产品盒上料爪的手抓左右两侧动力来自于真空发生器(5.2)，左右各安装有一个，前后两侧动力来自于气缸(5.3)，前后各安装有一个，利用真空发生器(5.2)与气缸(5.3)的吸气和放气，实现产品盒上料爪的手抓开合与关闭，所述产品盒上料爪用于动力滚筒线机构上满载产品盒与空产品盒的抓取、翻转、放置到动力滚筒线机构上，所述保护片上料爪(5.4)用于保护膜片的抓取与放置。
4.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，其特征在于：所述动力滚筒线机构包括第一上料动力滚筒线(3.1)、第一上料台(3.2)、第二上料动力滚筒线(3.3)和AGV小车(1)，所述第一上料动力滚筒线(3.1)、第二上料动力滚筒线(3.3)对称分布于第一上料台(3.2)的两侧，所述AGV小车(1)按照指定的路线运输满载光学膜产品输送到第一上料动力滚筒线(3.1)，所述第一上料动力滚筒线(3.1)用于运输满载产品盒，所述第二上料动力滚筒线(3.3)用于运输空载产品盒。
5.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，其特征在于：所述工业相机(12)的数目为四个，所述工业相机(12)与图像采集处理系统相连，所述图像采集处理系统根据检测结果控制检测下料机械手(7.2)动作，所述下料机构的一侧设有正品下料区D1，所述检测平台的一侧设有次品下料区D2。
6.如权利要求5所述的一种基于机器视觉的全自动在线光学膜缺陷检测设备，其特征在于：所述光源(10)包括透射光源(101)和反射光源(102)，所述工业相机(12)其中两个分别垂直安装于投射光源透射光源(101)和反射光源(102)的上方，另外两个工业相机(12)的安装方向与水平面之间的夹角分别为25度和40度。
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