CN216160485U - 一种手机陶瓷背板缺陷采集装置及检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种手机陶瓷背板缺陷采集装置及检测系统，包括：工业相机、光源模块、相机夹具、光源夹具、支撑结构、固定板、传送带、固定台和终端设备；相机夹具与工业相机通过夹持连接；光源夹具与光源模块通过夹持连接；工业相机设置在光源模块上方且正对光源模块；相机夹具和光源夹具分别与支撑结构相连接；支撑结构设置在固定板上方，固定板设置在传动带上方；传送带设置在固定台上方，待检测手机陶瓷背板设置在传送带上方，待检测陶瓷背板通过工业相机的正下方时，工业相机采集该待检测陶瓷背板的图像，终端设备对图像进行缺陷识别。本实用新型能够实现工业自动化生产线上手机陶瓷背板的图像采集和缺陷检测，提升效率，节约人力成本。

Description

一种手机陶瓷背板缺陷采集装置及检测系统

技术领域

本实用新型涉及手机陶瓷背板技术领域，具体来讲，涉及一种手机陶瓷背板缺陷采集装置及检测系统。

背景技术

随着5G通信时代的到来，各手机生产商对于手机陶瓷背板等产品的需求不断增加，然而5G技术对信号传输能力提出更高的要求，对材料的非电磁屏蔽的要求也更高。氧化锆陶瓷在新一轮技术洗牌中，脱颖而出，这是因为氧化锆陶瓷材料对射频信号影响较小，并且氧化锆陶瓷具有优异的综合力学性能，使用周期长等优势。

目前，陶瓷背板的加工方式通常采用磨削加工，但磨削加工容易产生表面损伤或者内部缺陷，使得表面质量的降低，从而导致工件的强度降低，甚至报废。而现阶段，对于氧化锆陶瓷背板的缺陷检测，主要依靠工人通过肉眼观察，这样的做法主要存在两个问题：第一个问题是，工人判断的准确性有限，特别是一些刀纹，检测难度大，需要细致的观察力和大量的精力，因此工人的工作强度也会随之增大；第二个问题是，大部分工厂针对于陶瓷背板的缺陷检测采用抽检的方式，而不是全检，因此可能部分缺陷样品会有漏检等现象，影响生产的经济性。

实用新型内容

本实用新型一种手机陶瓷背板缺陷采集装置及检测系统，对工厂或者企业生产过程的陶瓷背板的各种缺陷，能够实现自动化图像采集及缺陷检测，减轻工人的劳动强度，提高企业工厂的生产效率。

本实用新型采用如下技术方案：

一方面，一种手机陶瓷背板缺陷采集装置，包括：工业相机、光源模块、相机夹具、光源夹具、支撑结构、固定板、传送带和固定台；所述相机夹具与所述工业相机通过夹持连接以对所述工业相机进行固定；所述光源夹具与所述光源模块通过夹持连接以对所述光源模块进行固定；所述工业相机设置在所述光源模块上方且正对所述光源模块；所述相机夹具和所述光源夹具分别与所述支撑结构相连接；所述支撑结构设置在所述固定板上方，所述固定板设置在所述传动带上方；所述传送带设置在所述固定台上方，所述传送带带动所述待检测手机陶瓷背板通过所述工业相机的正下方时，所述工业相机采集该待检测手机陶瓷背板的图像。

优选的，所述支撑结构包括第一腔体；所述第一腔体内设置有第一齿轮齿条啮合机构；所述第一腔体外表面开设有竖向的腰型孔；工业相机Z方向调节旋钮透过所述腰型孔与所述第一齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第一齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述相机夹具在Z方向上下移动，以带动所述工业相机在Z方向上下移动。

优选的，所述支撑结构还包括第一连接部；所述第一腔体通过所述第一连接部与所述相机夹具相连接；所述相机夹具包括第一夹持底座及两相对设置的第一夹持爪；所述第一连接部与所述第一夹持底座相连接；所述工业相机设置在两所述第一夹持爪之间。

优选的，所述第一夹持底座上设置有第二齿轮齿条啮合机构；工业相机X/Y方向调节按钮与所述第二齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第二齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述相机夹具在X/Y方向移动，以带动所述工业相机在X/Y方向移动。

优选的，两所述第一夹持爪内侧分别设置有硅胶垫；两所述第一夹持爪通过所述硅胶垫对所述工业相机进行夹持。

优选的，所述支撑结构包括第二腔体；所述第二腔体内设置有第三齿轮齿条啮合机构；光源模块Z方向调节旋钮与所述第三齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第三齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述光源夹具在Z方向上下移动，以带动所述光源模块在Z方向上下移动。

优选的，所述支撑结构还包括第二连接部；所述第二腔体通过所述第二连接部与所述光源夹具相连接；所述光源夹具包括第二夹持底座及两相对设置的第二夹持爪；所述第二连接部与所述第二夹持底座相连接；所述光源模块设置在两所述第二夹持爪之间。

优选的，所述第二腔体上设置有一限位块；所述限位块设置在光源模块Z方向调节旋钮上方，以控制光源模块Z方向调节旋钮在Z方向上的位移不超过齿条的尾端部分。

优选的，所述第二夹持底座上设置有第四齿轮齿条啮合机构；光源模块X/Y方向调节按钮与所述第四齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第四齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述光源夹具在X/Y方向移动，以带动所述光源模块在X/Y方向移动。

另一方面，一种手机陶瓷背板缺陷检测系统，包括所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，还包括：终端设备；所述终端设备接收所述工业相机采集的待检测手机陶瓷背板的图像，对图像进行识别，实现手机陶瓷背板的缺陷检测，并对识别结果进行显示；

所述手机陶瓷背板缺陷检测模型通过改进后的目标检测算法YOLOV4-TINY来训练，改进后的YOLOV4-TINY算法以CSPDarknet53-Tiny为主干特征提取网络。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型通过工业相机、光源模块、相机夹具、光源夹具、支撑结构、固定板、传送带和固定台，得到了一套可以用于工业生产线的手机陶瓷背板的图像采集装置；再结合终端设备，得到了一套可以用于工业生产线的手机陶瓷背板的缺陷自动检测系统，解决了企业生产过程中，批量生产的手机陶瓷背板的缺陷检测问题；克服现有以工人检验为主，检验耗时耗力，且检验质量常受人为因素的影响的问题；

(2)本实用新型将工人的判断变为视觉系统的定量判断，可较为准确的识别出陶瓷背板的缺陷情况，达到了提高工作效率、保证产品质量的目的；

(3)本实用新型操作简单，试验条件要求较低，但可行性较高，具有高度实用性，得出的结果较为精确，具有广泛适用性。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1是本实用新型的手机陶瓷背板缺陷采集装置的总结构示意图；

图2是本实用新型的手机陶瓷背板缺陷采集装置的图像采集部分的结构示意图；

图3是本实用新型所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置的齿轮齿条啮合机构的结构示意图；

图4为本实用新型的手机陶瓷背板缺陷检测系统的结构框图；

附图标记：1、手机陶瓷背板缺陷采集装置；10、工业相机；11、光源模块；12、相机夹具；121、第一夹持底座；1211、第二齿轮齿条啮合机构；1212、工业相机X方向调节按钮；1213、工业相机Y方向调节按钮；122、第一夹持爪；123、硅胶垫；13、光源夹具；131、第二夹持底座；1311、第四齿轮齿条啮合机构；1312、光源模块X方向调节按钮；1313、光源模块Y方向调节按钮；132、第二夹持爪；14、支撑结构；141、第一腔体；1411、腰型孔；1412、工业相机Z方向调节旋钮；142、第一连接部；143、第二腔体；1431、光源模块Z方向调节旋钮；1432、限位块；144、第二连接部；145、支撑座；15、固定板；16、传送带；17、固定台；2、待检测手机陶瓷背板；3、终端设备。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步的详细描述。

参见图1至图3所示，本实用新型一种手机陶瓷背板缺陷采集装置1，包括：工业相机10、光源模块11、相机夹具12、光源夹具13、支撑结构14、固定板15、传送带16和固定台17；所述相机夹具12与所述工业相机10通过夹持连接以对所述工业相机10进行固定；所述光源夹具13与所述光源模块11通过夹持连接以对所述光源模块11进行固定；所述工业相机10设置在所述光源模块11上方且正对所述光源模块11；所述相机夹具12和所述光源夹具13分别与所述支撑结构14相连接；所述支撑结构14设置在所述固定板15上方，所述固定板15设置在所述传动带上方；所述传送带16设置在所述固定台17上方，待检测手机陶瓷背板22设置在所述传送带16上方，所述传送带16带动所述待检测手机陶瓷背板2通过所述工业相机10的正下方时，所述工业相机10采集该待检测手机陶瓷背板2的图像。

所述的工业相机10由镜头和相机组成，合适的相机加上相匹配的镜头决定了缺陷采集装置的性能。在工业视觉的设备中所用的镜头往往都是由很多个薄镜片叠加组合，因此本实用新型根据实际陶瓷背板与相机之间的距离，选择合适的定焦镜头。该类型的镜头结构虽然简单，但是目前市面上的镜头类型相对比较多样，可以选择的类型也比较丰富。而且定焦镜头焦距一般也可选择，它还具有体积小和重量轻的特点，同时根据定焦镜头的焦距不变性，锐度和画质也会更好。对于相机而言，从成本和使用效率上考虑，并结合分辨率、帧数、感光尺寸等参数，选择合适的应用于缺陷检测系统的相机。在本实用新型中，采用工业相机10，因为工业相机10采集稳定性、采集速度、电信号传输和抗干扰等能力都比较好，而且工业相机10的曝光时间短，所以能够清楚地采集到在传送带16上匀速移动的陶瓷背板缺陷的信息。

本实用新型所述光源模块11的光源型号，根据不同的照射、反射角度、实际的视野范围、工作距离、工作环境的干扰、镜头和相机的种类来选择。光源的选择还需要满足光照均匀而稳定的要求，能够将被测物与背景尽量的明显区分。

具体的，所述的光源可取低角度环形LED白光光源，低角度环形LED白光光源的光线均衡无阴影，能有效减少环境光干扰，适合用于检测陶瓷背板边缘曲面的显微缺陷特征；当然，所述的光源也可取同轴白光光源，该光源主要于检测表面划痕等缺陷，在自然光照下与加工纹路相似，能够明显辨别出缺陷。

所述传送但为工业传送带16，可以所述工业相机10的识别帧数等特征，调整电机的转速从而控制传送带16上的待检测手机陶瓷背板2的移动速度，实现手机陶瓷背板90图像的自动采集及缺陷自动检测。如果工业相机10硬件跟不上，传送带16可以采用步进电机等其他方式，完成相应的间歇性运动，让采集完成后继续向前运输。

具体的，所述支撑结构14包括第一腔体141；所述第一腔体141内设置有第一齿轮齿条啮合机构(图中未示出)；所述第一腔体141外表面开设有竖向的腰型孔1411；工业相机Z方向调节旋钮1412透过所述腰型孔1411与所述第一齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第一齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述相机夹具12在Z方向上下移动，以带动所述工业相机10在Z方向上下移动。

所述支撑结构14还包括第一连接部142；所述第一腔体141通过所述第一连接部142与所述相机夹具12相连接；所述相机夹具12包括第一夹持底座121及两相对设置的第一夹持爪122；所述第一连接部142与所述第一夹持底座121相连接；所述工业相机10设置在两所述第一夹持爪122之间。

具体的，所述第一腔体141与所述第一连接部142之间可使用双向开口销连接，销的两端有一定的弹性，销的一端连接所述第一腔体141，另一端连接所述第一连接部142。以销和所述第一腔体141连接端为例，当销插进所述第一腔体141的孔时，因为开口销本身的弹性，销的大端(即开口端)插进所述第一腔体141的孔，因为开口端销材料的弹性，使销扩张，从而使销和所述第一腔体141的孔之间因材料的粗糙度，因相互压力而锁紧。为了确保销和所述第一腔体141的孔的连接的稳定性，在销的两端加上卡环，当销插进所述第一腔体141的孔时，卡坏防止了销的退出所述第一腔体141的孔，起到推出卡死的作用。实际应用时，所述第一腔体141与所述第一连接部142之间可使用三个销连接，防止因为一个销带来的连接不稳定，所述第一腔体141与所述第一连接部142之间存在旋转的问题。

所述第一夹持底座121上设置有第二齿轮齿条啮合机构1211；工业相机X/Y方向调节按钮与所述第二齿轮齿条啮合机构1211的输入端相连接，所述第二齿轮齿条啮合机构1211的输出端带动所述相机夹具12在X/Y方向移动，以带动所述工业相机10在X/Y方向移动。

具体的，Y轴方向可以通过调整集成式旋钮的大端，来控制工业相机10在y轴方向位置，通过调整集成式旋钮的小端，实现工业相机10在X轴方向的相对位置。而对于X轴和Y轴方向的位移调节，采用集成式旋钮，即所述工业相机X/Y方向调节按钮包括工业相机X方向调节按钮1212(小端)和工业相机Y方向调节按钮1213(大端)，通过调节小端，来调整工业相机10在X轴方向的位置，通过调节大端，来调整工业相机10在Y轴方向的位置。具体的调节原理为利用齿轮齿条的啮合原理，将齿轮的周向运动转换成齿条的直线运动方式，工业相机10在X/Y轴方向的位移调整，从而满足各种工况下的使用要求。使用集成式旋钮的调节方式，可以充分利用空间位置，并实现相应位移调整的功能。

进一步的，两所述第一夹持爪122内侧分别设置有硅胶垫123；两所述第一夹持爪122通过所述硅胶垫123对所述工业相机10进行夹持。采用硅胶垫123一方面能够防止由于电机等振动因素，影响相机工作的稳定性；另一方面，由于刚性连接可能会损坏相机，采用硅胶垫123，两头旋钮双向夹紧，可以减小缓冲等因素。

所述支撑结构14还包括第二腔体143；所述第二腔体143内设置有第三齿轮齿条啮合机构(图中未示出)；光源模块Z方向调节旋钮1431与所述第三齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第三齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述光源夹具13在Z方向上下移动，以带动所述光源模块11在Z方向上下移动。

所述支撑结构14还包括第二连接部144；所述第二腔体143通过所述第二连接部144与所述光源夹具13相连接；所述光源夹具13包括第二夹持底座131及两相对设置的第二夹持爪132；所述第二连接部144与所述第二夹持底座131相连接；所述光源模块11设置在两所述第二夹持爪132之间。具体的，两所述第二夹持爪132与所述光源模块11可通过螺栓进行固定连接。

所述第二腔体143与所述第二连接部144的连接方式可以同所述第一腔体141通过所述第一连接部142。

进一步的，所述第二腔体143上设置有一限位块1432；所述限位块1432设置在光源模块Z方向调节旋钮1431上方，以控制光源模块Z方向调节旋钮1431在Z方向上的位移不超过齿条的尾端部分。

使用所述限位块1432，能够防止位移控制调节在调整过程中，超过其调整运动范围的量程而导致整个装置的脱落，从而造成相应机构的损坏。

所述第二夹持底座131上设置有第四齿轮齿条啮合机构1311；光源模块X/Y方向调节按钮与所述第四齿轮齿条啮合机构1311的输入端相连接，所述第四齿轮齿条啮合机构1311的输出端带动所述光源夹具13在X/Y方向移动，以带动所述光源模块11在X/Y方向移动。

具体的，Y轴方向可以通过调整集成式旋钮的大端，来控制光源模块11在y轴方向位置，通过调整集成式旋钮的小端，实现光源模块11在X轴方向的相对位置。而对于X轴和Y轴方向的位移调节，采用集成式旋钮，即所述光源模块X/Y方向调节按钮包括光源模块X方向调节按钮1312(小端)和光源模块Y方向调节按钮1313(大端)，通过调节小端，来调整光源模块11在X轴方向的位置，通过调节大端，来调整光源模块11在Y轴方向的位置。具体的调节原理为利用齿轮齿条的啮合原理，将齿轮的周向运动转换成齿条的直线运动方式，光源模块11在X/Y轴方向的位移调整，从而满足各种工况下的使用要求。使用集成式旋钮的调节方式，可以充分利用空间位置，并实现相应位移调整的功能。

所述的支撑结构14还包括支撑座145，所述支撑座145设置在所述第二腔体143下方，且设置在所述固定板15上方。

通过对工业相机10进行X、Y和Z轴方向的位置调节，及对光源模块11进行X、Y和Z轴方向的位置调节，能够实现对焦的功能。

参见图4所示，一种手机陶瓷背板缺陷检测系统，包括所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置1，还包括：终端设备3；所述终端设备3接收所述工业相机10采集的待检测手机陶瓷背板2的图像；采用训练好的手机陶瓷背板缺陷检测模型对图像进行识别，实现手机陶瓷背板90的缺陷检测，并对识别结果进行显示；

所述手机陶瓷背板缺陷检测模型通过改进后的目标检测算法YOLOV4-TINY来训练，改进后的YOLOV4-TINY算法以CSPDarknet53-Tiny为主干特征提取网络。

本实施例中，所述终端设备3可以是手机、平板或电脑等。

对应的，一种用于工业自动化生产线的手机陶瓷背板缺陷检测系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：安装好工业相机10、定焦镜头和光源模块11，根据检测现场，自动调整好它们之间的各自位置，使得拍照效果达到最佳；

步骤二：往传送带16上放入待检测手机陶瓷背板2，启动传送带16的电机，使得传送带16匀速地运送待检测手机陶瓷背板2；

步骤三：当其中一个待测的手机陶瓷背板90通过工业相机10的正下方时，工业相机10配合嵌入式平台，则自动获得待测的手机陶瓷背板90图像，并传输到人机交互界面，而后继续向前运输；

步骤四：所有的待检测手机陶瓷背板2均重复步骤三，完成相应的缺陷检测；

步骤五：利用终端设备中已经训练好的模型，通过对每次传输的图像进行分析，判断出所对应的手机陶瓷背板90样本相应的情况，从而完成自动化检测的要求，实现手机陶瓷背板缺陷检测的需求。

本实用新型利用缺陷检测系统的采集装置实时获取待测的手机陶瓷背板的表面特征，并利用嵌入式平台判断其是否为良品。因此对于本实用新型的应用，在一定程度上，改变了以往根据检测人员肉眼以及一些工人师傅根据经验，来判断手机陶瓷背板缺陷情况，因此该系统能有效地节省人力，提升企业生产的效率，并保证加工的高效进行。本实用新型操作简单，系统的集成程度较高，对于试验条件要求相对较低，可行性较高，具有高度实用性，得出的结果较为精确，因此针对于其他样品的缺陷检测也具有一定的适用性。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，包括：工业相机、光源模块、相机夹具、光源夹具、支撑结构、固定板、传送带和固定台；所述相机夹具与所述工业相机通过夹持连接以对所述工业相机进行固定；所述光源夹具与所述光源模块通过夹持连接以对所述光源模块进行固定；所述工业相机设置在所述光源模块上方且正对所述光源模块；所述相机夹具和所述光源夹具分别与所述支撑结构相连接；所述支撑结构设置在所述固定板上方，所述固定板设置在所述传送带上方；所述传送带设置在所述固定台上方，待检测手机陶瓷背板设置在所述传送带上方，所述传送带带动所述待检测手机陶瓷背板通过所述工业相机的正下方时，所述工业相机采集该待检测手机陶瓷背板的图像。

2.根据权利要求1所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，所述支撑结构包括第一腔体；所述第一腔体内设置有第一齿轮齿条啮合机构；所述第一腔体外表面开设有竖向的腰型孔；工业相机Z方向调节旋钮透过所述腰型孔与所述第一齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第一齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述相机夹具在Z方向上下移动，以带动所述工业相机在Z方向上下移动。

3.根据权利要求2所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，所述支撑结构还包括第一连接部；所述第一腔体通过所述第一连接部与所述相机夹具相连接；所述相机夹具包括第一夹持底座及两相对设置的第一夹持爪；所述第一连接部与所述第一夹持底座相连接；所述工业相机设置在两所述第一夹持爪之间。

4.根据权利要求3所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，所述第一夹持底座上设置有第二齿轮齿条啮合机构；工业相机X/Y方向调节按钮与所述第二齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第二齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述相机夹具在X/Y方向移动，以带动所述工业相机在X/Y方向移动。

5.根据权利要求3所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，两所述第一夹持爪内侧分别设置有硅胶垫；两所述第一夹持爪通过所述硅胶垫对所述工业相机进行夹持。

6.根据权利要求1所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，所述支撑结构包括第二腔体；所述第二腔体内设置有第三齿轮齿条啮合机构；光源模块Z方向调节旋钮与所述第三齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第三齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述光源夹具在Z方向上下移动，以带动所述光源模块在Z方向上下移动。

7.根据权利要求6所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，所述支撑结构还包括第二连接部；所述第二腔体通过所述第二连接部与所述光源夹具相连接；所述光源夹具包括第二夹持底座及两相对设置的第二夹持爪；所述第二连接部与所述第二夹持底座相连接；所述光源模块设置在两所述第二夹持爪之间。

8.根据权利要求7所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，所述第二腔体上设置有一限位块；所述限位块设置在光源模块Z方向调节旋钮上方，以控制光源模块Z方向调节旋钮在Z方向上的位移不超过齿条的尾端部分。

9.根据权利要求7所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，其特征在于，所述第二夹持底座上设置有第四齿轮齿条啮合机构；光源模块X/Y方向调节按钮与所述第四齿轮齿条啮合机构的输入端相连接，所述第四齿轮齿条啮合机构的输出端带动所述光源夹具在X/Y方向移动，以带动所述光源模块在X/Y方向移动。

10.一种手机陶瓷背板缺陷检测系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的手机陶瓷背板缺陷采集装置，还包括：终端设备；所述终端设备接收所述工业相机采集的待检测手机陶瓷背板的图像，对图像进行识别，实现手机陶瓷背板的缺陷检测，并对识别结果进行显示。

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