CN213022916U - 一种视觉检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型所述的视觉检测设备，包括传送装置、视觉检测平台、以及夹紧装置；其中，夹紧装置包括设在传送装置边侧夹紧安装结构、设在夹紧安装结构上的竖向运动抵接件、以及与竖向运动抵接件连接的动力单元；当夹紧装置夹紧板材工件时，竖向运动抵接件沿竖向运动并与传送装置配合实现对板材工件边侧的夹紧以防止偏移。本实用新型夹紧装置夹紧时，竖向运动抵接件沿竖向运动并与传送装置配合实现对板材工件边侧的夹紧以防止偏移。因为夹紧位置处于板材工件的边侧，而且抵接方向为板材工件的法向方向，所以避免了板材工件的向上翘起或向下弯曲。该视觉检测平台能实现多种板材的缺陷检测，实现高速检测过程中，被测对象平整，位置不偏移等控制目标。

Description

一种视觉检测设备

技术领域

本实用新型涉及视觉检测设备技术领域，更具体地，涉及一种被测对象平整、位置不偏移的视觉检测设备。

背景技术

通常，PCB板材或者LED板材需要进行板材表面缺陷的检测，如果进行人工检测，则效率低、出错率高，故现今常使用自动检测工具对板材进行检测。这种自动检测工具一般包括传送装置和视觉检测系统，传送装置用来传送板材，视觉检测系统设置在传送装置的上方，相当于检测工具的眼睛对板材表面进行缺陷检测。在检测过程中，板材先运动至视觉检测系统的下方，视觉检测系统沿多个方向运动对整个板材进行取点式检测。因相机视场有限，机器视觉模块对同一检测物可能进行多次图像采集工作，因此视觉检测平台需进行频繁且高速的启动停止工作。此过程将给传送带上的待检测物造成一定的振动干扰，最后可能导致待检测物位置发生偏移。为了防止偏移，中国实用新型专利“CN210790680U一种利用机械手进行视觉定位检测的夹持装置”，采用夹持装置对待测工件进行固定。这种夹持装置包括设在传送轨道两侧的，相对待测工件中部运动的夹持结构。然而，这种夹持结构并不适合板材工件的检测，因为板材较薄，在相对板材工件中部夹紧时容易使板材工件向上翘起或向下弯曲。

实用新型内容

本实用新型的首要目的在于，针对现有技术中夹持装置容易使板材工件翘起或弯曲，提供一种采用边侧竖向压紧或顶紧的视觉检测设备。

本实用新型的另一个目的在于，解决传动过程中驱动力不容易控制导致竖向运动力过大造成的板材损伤，提供一种可以缓冲竖向动力的缓冲传动结构。

本实用新型的再一个目的在于，解决采用传送带的传送装置传送板材时，传送带与同步轮容易打滑的问题，提供一种采用张紧轮为传送带提供张紧力的结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的具体技术方案为：

本实用新型所述的视觉检测设备，包括传送装置、视觉检测平台、以及夹紧装置；其中，所述夹紧装置包括设在传送装置边侧夹紧安装结构、设在夹紧安装结构上的竖向运动抵接件、以及与竖向运动抵接件连接的动力单元；当夹紧装置夹紧板材工件时，竖向运动抵接件沿竖向运动并与传送装置配合实现对板材工件边侧的夹紧以防止偏移。

优选的，所述竖向运动抵接件包括可与板材工件接触的抵接部，所述抵接部包括抵接缓冲件。

优选的，所述抵接缓冲件包括柔性本体。

优选的，所述柔性本体包括橡胶柔性本体。

优选的，所述动力单元包括依次连接的夹紧传动机构、以及夹紧驱动装置，所述夹紧传动机构包括与夹紧驱动装置连接的传动杆。

优选的，所述传动杆包括丝杆，所述夹紧驱动装置包括电机；或，所述传动杆包括伸缩杆，所述夹紧驱动装置包括气缸或油缸。

本实用新型所述的可以缓冲竖向动力的缓冲传动结构中，所述动力单元还包括传动缓冲件，所述传动缓冲件包括一端与竖向运动抵接件连接、另一端固定的弹性缓冲件。

优选的，所述竖向运动抵接件包括压块或顶块。

优选的，所述传送装置包括两条平行设置的导轨，所述导轨上安装有传送带机构，所述传送带机构包括传送带、均与传送带连接的驱动同步轮和从动同步轮。

本实用新型所述的采用张紧轮为传送带提供张紧力的结构中，所述传送带机构还包括与传送带连接且设在驱动同步轮和从动同步轮之间的张紧同步轮。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型夹紧装置夹紧板材工件时，竖向运动抵接件沿竖向运动并与传送装置配合实现对板材工件边侧的夹紧以防止偏移。因为竖向运动抵接件与传送装置配合的位置处于板材工件的边侧，而且抵接方向为板材工件平面所确定的法向方向，所以避免了板材工件的向上翘起或向下弯曲。该视觉检测平台能实现多种板材的缺陷检测，实现高速检测过程中，被测对象平整，位置不偏移等控制目标。

在此基础上，本实用新型通过设置一端与竖向运动抵接件连接、另一端固定的弹性缓冲件，当传动时，弹性缓冲件抵抗传动力，有助于在抵接板材工件时缓冲压力。

而且，本实用新型在驱动同步轮和从动同步轮之间设置张紧同步轮，提高了传送带的张紧力，有效避免了因为相对运动造成的传送不稳定的问题。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型优选实施方式中装置整体结构示意图。

图2为本实用新型优选实施方式中装置整体侧视结构示意图。

图3为本实用新型优选实施方式中装置整体俯视结构示意图。

图4为本实用新型优选实施方式中下压组件结构示意图。

图5为本实用新型优选实施方式中下压组件侧视结构示意图。

图6为本实用新型优选实施方式中张紧轮位置结构示意图。

图7为本实用新型优选实施方式中自动检测流程图。

图8为本实用新型优选实施方式中视觉检测平台运动路径规划图。

图9为本实用新型优选实施方式中自动检测控制流程。

附图标记说明：

10传送装置、11导轨、111固定轨、112移动轨、113动力方轴、12传送带机构、121传送带、122驱动同步轮、123从动同步轮、124张紧同步轮、

20视觉检测平台、

30夹紧装置、31夹紧安装结构、32竖向运动抵接件、321抵接缓冲件、33动力单元、331夹紧传动机构、3311传动杆、332夹紧驱动装置、333弹性缓冲件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型做进一步的解释及说明，应当理解下面的实施方式的目的是为了使本实用新型的技术方案更加清楚、易于理解，并不限制权利要求的保护范围。

如图1～3所示，本实用新型所述的视觉检测设备，包括传送装置10、视觉检测平台20、以及夹紧装置30；其中，夹紧装置30包括设在传送装置10边侧夹紧安装结构31、设在夹紧安装结构31上的竖向运动抵接件32、以及与竖向运动抵接件32连接的动力单元33；当夹紧装置30夹紧板材工件时，竖向运动抵接件32沿竖向运动并与传送装置10配合实现对板材工件边侧的夹紧以防止偏移。

如图4～5所示，在优选的实施方式中，竖向运动抵接件32包括可与板材工件接触的抵接部，抵接部包括抵接缓冲件321。具体地，抵接缓冲件321包括柔性本体。更具体地，柔性本体包括橡胶柔性本体。

在优选的实施方式中，动力单元33包括依次连接的夹紧传动机构331、以及夹紧驱动装置332，夹紧传动机构331包括与夹紧驱动装置332连接的传动杆3311。具体地，传动杆3311包括丝杆，夹紧驱动装置332包括电机；或，传动杆3311包括伸缩杆，夹紧驱动装置332包括气缸或油缸。

本实用新型所述的可以缓冲竖向动力的缓冲传动结构中，动力单元33还包括传动缓冲件，传动缓冲件包括一端与竖向运动抵接件32连接、另一端固定的弹性缓冲件333。

在优选的实施方式中，竖向运动抵接件32包括压块或顶块。

在优选的实施方式中，传送装置10包括两条平行设置的导轨11，导轨11上安装有传送带机构12，传送带机构12包括传送带121、均与传送带121连接的驱动同步轮122和从动同步轮123。本实用新型中可通过移动轨112移动实现不同宽度的板材的上料。

如图6所示，本实用新型所述的采用张紧轮为传送带提供张紧力的结构中，传送带机构12还包括与传送带121连接且设在驱动同步轮122和从动同步轮123之间的张紧同步轮124。

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1

本实施例1中，高速平稳视觉检测装置包括，传送装置10、设在传送装置10上方的视觉检测平台20、以及夹紧装置30。

传送装置30包括两侧的导轨11，其中，一侧为固定导轨，另一侧为可相对固定导轨靠近运动且平行设置的移动导轨，移动导轨通过动力方轴平行于固定导轨靠近移动。两侧导轨内侧均设有传送带，传送带121上可以放置待检测的PCB板工件或LED基板；为了传送带的运动稳定，放置松动，设置三轴以上的双面带轮组件以对传送带施加张紧力。具体地，带轮组件包括，位于中间的驱动带轮122，对称设置的第一张紧带轮组124、和第二张紧带轮组124，以及位于最上方的同步带轮123。

视觉检测平台20，包括架体、设在架体上双轴运动机构、以及与双轴运动机构连接的视觉检测系统、与双轴运动机构连接的运动控制系统、上位机系统；双轴运动机构包括与视觉系统连接的第一运动机构、以及运动方向与第一运动机构垂直的第二运动机构，通过第一运动机构和第二运动机构带动视觉检测系统实现对工件平面的视觉检测。视觉检测系统，包括光源、摄像头（传感器）、图像处理系统。运动控制系统，包括PLC控制器、伺服驱动、伺服电机、步进驱动、步进电机、电磁阀、气缸，这些装置均为常规的运动控制装置，仅利用其自身的功能实现从视觉检测系统接收到的检测信号，进行相应的驱动和传动的执行。上位机系统为视觉检测平台提供良好的人机交互界面，主要完成运动指令的发送、串口通信的实现、运行频率的设置、电路板尺寸的设置等功能。机器视觉系统是视觉检测平台的眼睛，通过它可以获取电路板的图像信息，并判断电路板是否合格。PLC是运动控制系统的核心，其主要作用为协调各模块之间的运行，并把接收到的上位机控制指令用于控制相应的执行机构，以完成预期的控制要求。电机根据接收的脉冲使机械执行机构按控制指令完成相应运动。机械执行机构是实现运动功能的直接执行者，主要由机械和气动装置组成。传感器的主要作用是完成原点搜索及提供各类限位的位置信息。

本视觉检测平台具备以下性能特点：

(1) PCB和LED基板为本检测平台的主要对象；

(2) 可对检测对象实现较大尺寸范围的检测；

(3) 具备自动上下料功能（自动上下料通过常规的机械手即可完成，本实用新型仅简单组合上下料机械手至传送装置上）；

(4) 在高速运动以及部分外部扰动下，系统具有平稳性；

(5) 图像采集速度可达8次/s；

(6) 定位精度≤10μ。

本实用新型中视觉检测平台功能参数如下

待测物体尺寸(宽) 20~300 mm

待测物体尺寸(长) max：300 mm

最小检测尺寸 100 mm²

平台检测速度 8视场/秒

如图7所示的自动检测流程图。首先，根据待测工件的尺寸，通过控制工件台宽度（导轨11间的宽度）的步进电机调整合适的间距，放置工件。然后，利用相应的传感器和PLC的回原点指令使X轴和Y轴工作台回到原点，并以此点作为检测原点。接着，按下启动按钮，传送机构启动，工件移动，当工件移动到拍摄区域，夹紧装置30夹紧工件，相机开始采集图像信息，如需进行多次图像采集，可通过控制X轴和Y轴使相机移动，进而实现控制目的。当所有图像信息采集完毕，夹紧装置30松开，传送带121启动，工件移出，移出到位后整个自动检测运动控制流程结束。机器视觉模块通过图像采集模块自动对检测对象进行图像采集，将采集得到的信息进行数字化处理，其结果与预存的模板信息进行比对，通过计算、分析和处理，可确定检测对象的缺陷位置和缺陷类型，最后生成检测报告，提示送检。在整个过程中，机器视觉模块通过进行不间断的图像处理，平台的检测效率显著提高。

因相机视场有限，机器视觉模块对同一检测物可能进行多次图像采集工作，因此视觉检测平台需进行频繁且高速的启动停止工作。此过程将给传送带121上的待检测物造成一定的振动干扰，最后可能导致待检测物位置发生偏移。为防止此种情况的发生，需对到达指定位置的待检测物进行固定工作，本平台在两条传送带121的外侧各安装了夹紧装置30，夹紧装置30外侧的前后位置分别安装两个气缸（夹紧驱动装置332），当气缸动作时，下压组件（竖向运动抵接件32）压紧待检测物，增强系统的抗干扰性。当检测完成后，平台通过气缸释放夹紧装置，待测物体通过传送带传送到下一环节。

面阵相机型的视觉检测平台运动路径规划：

由于工业相机的视场有限，当检测较大物体时需进行多次检测。本平台的相机视场设置为15mm²，以此为依据，并遵循运动路径最短原则，平台检测路径规划如图8视觉检测平台运动路径规划图所示。A点为平台的检测原点，各点前后左右的距离为15mm。平台每移动15mm需等待20毫秒，用于机器视觉模块进行图像采集工作。

自动检测控制功能的实现：

本视觉检测平台具有自动检测功能，点击上位机自动检测/回原点界面的启动按钮，PLC将根据输入的检测物尺寸启动自动检测流程。具体自动检测流程如图9所示。

视觉检测平台上位机系统的设计与实现：

PLC虽然具有可靠性高、抗干扰能力强、接口功能强、编程简单及功能模块化等优点，但其数据处理与管理能力较弱，不能给用户提供良好的操作界面。而计算机恰好能弥补PLC的不足，本申请中将PLC与计算机结合，使系统既能及时地采集、存储数据，又可给用户提供良好的操作界面。

本申请中选用微软公司开发的基于C/C++语言的Visual Studio 2013(后文简称VS2013)作为上位机集成开发工具。VS2013集代码编辑、编译、连接、调试等功能于一体，它将大量的Windows API进行封装，通过MFC方式提供给使用者，使用者可方便地对程序进行各种操作，提高了应用程序的开发效率。

实施例2

本实施例2中，夹紧装置30包括依次连接的顶块（竖向运动抵接件32）、传动机构331、以及驱动装置332，顶块32通过传动机构传动向PCB板底部顶去，以实现PCB板与导轨的连接固定，防止偏移。

传动机构331包括与顶块32连接的丝杆3311、套在丝杆3311外的弹簧333，供顶块支撑并提供运动导轨的支架31。

顶紧时，顶块32沿支架31导轨向上运动，同时弹簧333缓慢向上伸展向下拉动顶块32，可以缓冲丝杆3311向上的动力，以免丝杆3311动力控制不稳定顶坏PCB板或LED板，直至顶块32于PCB板或LED板底部接触，实现顶紧式夹紧。

本实用新型是通过实施例来描述的，但并不对本实用新型构成限制，参照本实用新型所述的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种视觉检测设备，其特征在于：包括传送装置（10）、视觉检测平台（20）、以及夹紧装置（30）；其中，所述夹紧装置（30）包括设在传送装置（10）边侧夹紧安装结构（31）、设在夹紧安装结构（31）上的竖向运动抵接件（32）、以及与竖向运动抵接件（32）连接的动力单元（33）；当夹紧装置（30）夹紧板材工件时，竖向运动抵接件（32）沿竖向运动并与传送装置（10）配合实现对板材工件边侧的夹紧以防止偏移。

2.根据权利要求1所述的视觉检测设备，其特征在于：所述竖向运动抵接件（32）包括可与板材工件接触的抵接部，所述抵接部包括抵接缓冲件（321）。

3.根据权利要求2所述的视觉检测设备，其特征在于：所述抵接缓冲件（321）包括柔性本体。

4.根据权利要求3所述的视觉检测设备，其特征在于：所述柔性本体包括橡胶柔性本体。

5.根据权利要求1所述的视觉检测设备，其特征在于：所述动力单元（33）包括依次连接的夹紧传动机构（331）、以及夹紧驱动装置（332），所述夹紧传动机构（331）包括与夹紧驱动装置（332）连接的传动杆（3311）。

6.根据权利要求5所述的视觉检测设备，其特征在于：所述传动杆（3311）包括丝杆，所述夹紧驱动装置（332）包括电机；或，所述传动杆（3311）包括伸缩杆，所述夹紧驱动装置（332）包括气缸或油缸。

7.根据权利要求1所述的视觉检测设备，其特征在于：所述动力单元（33）还包括传动缓冲件，所述传动缓冲件包括一端与竖向运动抵接件（32）连接、另一端固定的弹性缓冲件（333）。

8.根据权利要求1～7任一项所述的视觉检测设备，其特征在于：所述竖向运动抵接件（32）包括压块或顶块。

9.根据权利要求1所述的视觉检测设备，其特征在于：所述传送装置（10）包括两条平行设置的导轨（11），所述导轨（11）上安装有传送带机构（12），所述传送带机构（12）包括传送带（121）、均与传送带（121）连接的驱动同步轮（122）和从动同步轮（123）。

10.根据权利要求9所述的视觉检测设备，其特征在于：所述传送带机构（12）还包括与传送带（121）连接且设在驱动同步轮（122）和从动同步轮（123）之间的张紧同步轮（124）。

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