CN214427309U - 一种硬盘零件检测装置 - Google Patents

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张超强
袁俊杰
赵倩倩
戴宜全
王二化
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Abstract

本实用新型公开了一种硬盘零件检测装置及检测方法,可以实现硬盘零件不同类型缺陷的检测,提高产品良率水平,由于一些缺陷只能在特定的打光角度下才会在图像中显现,为此特别设计了电控旋转工件台、电控光源升降台及配套的图像分析算法,提高了检测自动化水平和避免漏检,通过软件协调控制工件台实现给定角度值的旋转并采集该角度图像,利用该旋转角度值、重心算法和图像相关匹配算法使得不同旋转角度的图像配准。由于一些缺陷只能在特定的打光角度下才会在图像中显现,因而配准后的图像间在缺陷位置将有差异,提取该灰度值差异从而实现缺陷检测。

Description

一种硬盘零件检测装置
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域,具体为一种基于机器视觉的缺陷检测装置,尤其涉及一种硬盘零件检测装置。
背景技术
产品外观缺陷会严重影响购买体验,缺陷检测的工作日益得到重视,检测要求也越来越高,其中机器视觉检测是实现自动化监测、降低劳动强度的一个重要手段。
目前文献中研究机器视觉实现缺陷检测的论文和专利非常多,一系列优秀算法被开发出来。尽管如此,在实际应用中准确率仍然与满足实际应用的要求有一定的差距,解决准确识别与模糊特征之间、实时性与准确性之间的矛盾一直是算法研究的主要着眼点,但却忽略了主动构造打光环境条件的重要性,实际应用中一些缺陷在合适的打光条件下才会显现。
实用新型内容
针对上述存在的问题,本实用新型提供一种克服现有技术中的缺陷的检测装置及检测方法可以实现打光模式寻优,开发的配套算法使缺陷识别更加稳定,漏检率低。
本实用新型的技术解决方案是:本实用新型提供一种硬盘零件缺陷检测装置,包括工作台模块、打光模块、成像模块和软件模块,所述工作台模块包括设备支撑台,所述设备支撑台上设有立柱,所述打光模块包括升降电机、条形光源和光源支撑架,所述立柱上沿纵向设有导轨,所述光源支撑架的一端设有和所述导轨适配的滑块,所述滑块连接所述升降电机的输出轴,控制所述滑块在所述导轨内上下移动,所述成像模块包括相机和镜头,所述立柱上还设有相机支撑杆,所述相机固定在所述相机支撑杆的延伸端的底部,所述设备支撑台上设有旋转电机,所述旋转电机的输出端设有工件支撑盘,所述旋转电机在驱动器的驱动下带动工件支撑盘旋转,所述成像模块正对所述工件支撑台设置,所述升降电机、旋转电机、成像模块均和所述软件模块电性连接,所述软件模块实现升降电机旋转电机控制以及对成像模块的图像采集进行缺陷分析。
本实用新型的进一步改进在于:所述设备支撑台上方设有辅助工作台面,所述驱动电机通过螺栓固定在辅助工作台面上。
本实用新型的进一步改进在于:所述条形光源夹持在所述光源支撑架的延伸端,条形光源照射方向与镜头主轴(竖直方向)呈30度。
光照射到缺陷(比如划痕)上会反射,缺陷是不规则的,反射光也不规则,而该反射光进入相机镜头就会在图像中形成白斑,如果没有缺陷,即连续的表面,通过控制入射角度可以让反射光避免进入相机镜头,所以对应的图像就是一片黑,这个角度要避免无缺陷表面的反射光进入镜头成像,有缺陷时又希望经过缺陷反射后进入镜头,当然缺陷不规则总是会有反射进入镜头的部分光,而光源的升降就是要多几种照射角度,找缺陷反射更强烈的时候。
本实用新型的进一步改进在于:所述成像模块位于所述条形光源上方,在相机成像靶面芯片上粘帖有滤光膜或前置滤光片,所述镜头采用远心镜头。
本实用新型还提供一种硬盘零件检测装置的检测方法,包括如下步骤:
1)旋转电机和升降电机在软件模块的协调控制下运动,软件模块通过发射脉冲给电机驱动器驱动电机运动,运动量由脉冲数控制,在不同的旋转角度和光源高度触发成像模块拍摄图像并记录对应角度和光源高度,可以选择设定旋转角进给量、光源升降量;
2)对新拍摄的图像与第一张图像进行图像配准,由于旋转角度已经知道,在配准过程中主要涉及图像平移变换,不需要插值浮点运算,处理速度快,配准参数需要第一张图像中的三个点及其它们在第二张图像中的对应点,即三个点对,点对通过数字图像相关DIC算法得到;
3)对配准后的两幅图像进行相减取绝对值操作,则差异明显的地方会得到突出,进而微调旋转角度和光源升降,使得该灰度差异值突出的更加明显,即潜在缺陷位置;
4)将灰度差异值与设定的阈值范围进行比较,判断是否继续尝试不同角度,当超限明显时则判定为缺陷零件,识别完毕,否则继续驱动电机和拍摄,重复以上过程。
本实用新型公开了一种硬盘零件检测装置及检测方法,可以实现硬盘零件不同类型缺陷的检测,提高产品良率水平。由于一些缺陷只能在特定的打光角度下才会在图像中显现,为此特别设计了电控旋转工件台、电控光源升降台及配套的图像分析算法,提高了检测自动化水平和避免漏检。通过软件协调控制工件台实现给定角度值的旋转并采集该角度图像,利用该旋转角度值、重心算法和图像相关匹配算法使得不同旋转角度的图像配准。由于一些缺陷只能在特定的打光角度下才会在图像中显现,因而配准后的图像间在缺陷位置将有差异,提取该灰度值差异从而实现缺陷检测。
本实用新型的突出特点在于:本实用新型特别针对机器视觉中的打光模式进行了优化,并针对性的开发了配套算法,相比于单一打光模式,本实用新型使得缺陷检测过程操作简单、准确率更高,特别是对于硬盘零件缺陷检测这类要求严格的应用,本实用新型优势更加明显,且本实用新型不仅适用于硬盘零件外观缺陷检测,其可以找到更合适的打光条件,检测算法也更简单,特别是一些缺陷只有在特殊打光模式下才会显现,本实用新型的装置及算法含有打光模式试探过程,大大降低了漏检的可能性。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图;
其中,1-设备支撑台,2-立柱,3-条形光源,4-光源支撑架,5-导轨,6-滑块,7-相机,8-镜头,9-相机支撑杆,10-旋转电机,11-辅助工作台面,12-工件支撑盘,13-样品。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解,下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述,该实施例仅用于解释本实用新型,并不对本实用新型的保护范围构成限定。
本实施例提供一种硬盘零件缺陷检测装置,包括工作台模块、打光模块、成像模块和软件模块,所述工作台模块包括设备支撑台1,所述设备支撑台1上设有立柱2,所述打光模块包括升降电机(图中为示出)、条形光源3和光源支撑架4,所述条形光源3夹持在所述光源支撑架4的延伸端,条形光源3照射方向的确定以避免反射光直接入射到镜,头为准,升降电机布置于立柱2上,所述立柱2上沿纵向设有导轨5,所述光源支撑架4的一端设有和所述导轨5适配的滑块6,所述滑块6连接所述升降电机的输出轴,控制所述滑块6在所述导轨5内上下移动滑块6带动光源支撑架4上下运动,条形光源3则夹持在光源支撑架4上一起运动,所述成像模块包括相机7和镜头8,所述立柱2上还设有相机支撑杆9,所述成像模块固定在所述相机支撑杆9的延伸端的底部,其中相机支撑杆9可设置成活动结构,其可在立柱2上上下调节高度(此为现有技术,可采用常见的调节高度的结构,此处不受限制),所述设备支撑台1上设有旋转电机10,所述设备支撑台1上方设有辅助工作台面11,所述旋转电机通过螺栓固定在辅助工作台面11上,所述旋转电机10的输出端设有圆形的工件支撑盘12,工件样品13置于工件支撑盘12上,所述旋转电机10在驱动器的驱动下带动工件支撑盘12旋转,所述成像模块正对所述工件支撑台1设置,其中相机中心、镜头中心、工件支撑台中心的布置从上至下是共竖直主轴线的,只有光源布置在侧面,所述升降电机、旋转电机10、成像模块均和所述软件模块电性连接,所述软件模块实现升降电机和驱动电机控制以及对成像模块的图像采集进行缺陷分析,所述成像模块位于所述条形光源上方,在相机成像靶面芯片上粘帖有滤光膜或前置滤光片,所述镜头采用远心镜头。
本实施例还提供一种硬盘零件检测装置的检测方法,包括如下步骤:
1)旋转电机和升降电机在软件模块的协调控制下运动,软件模块通过发射脉冲给电机驱动器驱动电机运动,运动量由脉冲数控制,在不同的旋转角度和光源高度触发成像模块拍摄图像并记录对应角度和光源高度,可以选择设定旋转角进给量、光源升降量;
2)对新拍摄的图像与第一张图像进行图像配准,由于旋转角度已经知道,在配准过程中主要涉及图像平移变换,不需要插值浮点运算,处理速度快,配准参数需要第一张图像中的三个点及其它们在第二张图像中的对应点,即三个点对,点对通过数字图像相关DIC算法得到;
3)对配准后的两幅图像进行相减取绝对值操作,则差异明显的地方会得到突出,进而微调旋转角度和光源升降,使得该灰度差异值突出的更加明显,即潜在缺陷位置;
4)将灰度差异值与设定的阈值范围进行比较,判断是否继续尝试不同角度,当超限明显时则判定为缺陷零件,识别完毕,否则继续驱动电机和拍摄,重复以上过程。
本实施例的突出特点在于:本实用新型特别针对机器视觉中的打光模式进行了优化,并针对性的开发了配套算法,相比于单一打光模式,本实用新型使得缺陷检测过程操作简单、准确率更高,特别是对于硬盘零件缺陷检测这类要求严格的应用,本实用新型优势更加明显,且本实用新型不仅适用于硬盘零件外观缺陷检测,其可以找到更合适的打光条件,检测算法也更简单,特别是一些缺陷只有在特殊打光模式下才会显现,本实用新型的装置及算法含有打光模式试探过程,大大降低了漏检的可能性。
本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种硬盘零件检测装置,其特征在于:包括工作台模块、打光模块、成像模块和软件模块,所述工作台模块包括设备支撑台,所述设备支撑台上设有立柱,所述打光模块包括升降电机、条形光源和光源支撑架,所述立柱上沿纵向设有导轨,所述光源支撑架的一端设有和所述导轨适配的滑块,所述滑块连接所述升降电机的输出轴,控制所述滑块在所述导轨内上下移动,所述成像模块包括相机和镜头,所述立柱上还设有相机支撑杆,所述相机固定在所述相机支撑杆的延伸端的底部,所述设备支撑台上设有旋转电机,所述旋转电机的输出端设有工件支撑盘,所述旋转电机在驱动器的驱动下带动工件支撑盘旋转,所述成像模块正对所述工件支撑台设置,所述升降电机、旋转电机、成像模块均和所述软件模块电性连接,所述软件模块实现升降电机和旋转电机控制以及对成像模块的图像采集进行缺陷分析。
2.根据权利要求1所述的一种硬盘零件检测装置,其特征在于:所述设备支撑台上方设有辅助工作台面,所述旋转电机通过螺栓固定在辅助工作台面上。
3.根据权利要求1所述的一种硬盘零件检测装置,其特征在于:所述条形光源夹持在所述光源支撑架的延伸端,条形光源照射方向与竖直方向的镜头主轴呈30度。
4.根据权利要求1所述的一种硬盘零件检测装置,其特征在于:所述成像模块位于所述条形光源上方,在相机成像靶面芯片上粘帖有滤光膜或前置滤光片,所述镜头采用远心镜头。
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