CN217846129U - 一种贴膜气泡视觉检测装置及加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种贴膜气泡视觉检测装置及加工设备，包括旋转料台机构，旋转料台机构上设置至少两个载料板，旋转料台机构的上方架设拍摄检测机构，拍摄检测机构由二维移位机构驱动连接；拍摄检测机构由上至下沿同轴依次设置镜头朝下的相机、同轴光源、环形光条和背光板，环形光条与背光板之间形成拍摄检测工位，任一载料板悬空设置于拍摄检测工位内。本实用新型采用间距测量与灰度值辨识相结合的方法，利用最少的检测角度，实现最全面、最精确的气泡判别，避免遗漏现象，提升准确性，确保产品贴膜的良率。

Description

一种贴膜气泡视觉检测装置及加工设备

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种AOI自动检测，特别是一种贴膜气泡视觉检测装置及加工设备。

背景技术

薄膜在贴合过程中最常见的缺陷是气泡，即薄膜和产品没有完全贴合，在某些地方形成气泡。这些气泡会降低复合薄膜的性能指标，如阻隔性能、透明度等，不能满足实际包覆产品的成型标准。对贴合后的薄膜产品进行质量检测，可以提前发现产品存在的问题，避免影响后续工序，从而减少资源的浪费。

目前对贴合薄膜的质量检测是通过质检人员在特定的环境下通过眼睛分辨的，该手段存在效率较低，且检测受光照、天气环境、质检人员主观因素的影响较大，此外花费时间较长、检测过程繁琐，内部的缺陷问题更是难以发现。

由此采用相机拍摄进行智能化检查，但目前检测贴膜是否有气泡都是采用3D相机，其价格较贵，时间较长，影响检测效率。

例如，中国专利文献曾公开了一种复合薄膜气泡快速检测的装置及方法【中国专利号：CN202210077872.2】，本实用新型公开了一种复合薄膜气泡快速检测的装置及方法，用于对复合薄膜上的气泡进行检测，该装置包括视觉检测平台、相机模组和处理模块，所述视觉检测平台用于固定或限位复合薄膜，并为相机模组提供支撑，所述相机模组用于多角度获取单张或成卷复合薄膜的图像，所述处理模块用于获取并处理复合薄膜图像，得到所述复合薄膜气泡数量和大小，并进行显示。本实用新型通过采用视觉检测技术替代人目检测，降低了错误率，提高了检测效率；针对整卷膜材料气泡检测的同时，实现了重量的同步测量，进而提高生产效率。

上述技术方案并没有针对产品照射光源进行特殊设计，由此使得产品周侧的光线照明方式不全面，导致拍摄的图像清晰度有限，从而影响判断的准确性。另外，上述技术方案仅通过数值测量判断气泡的数量和大小，由此仅能实现对轮廓上气泡的检测，但对平面内的气泡却难以精准判断，造成检测遗漏现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用光源结构配合2D相机拍照生成图片效果来判断气泡，从而提升敏感性和精准度的贴膜气泡视觉检测装置及加工设备。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种贴膜气泡视觉检测装置，包括旋转料台机构，所述旋转料台机构上设置至少两个载料板，所述旋转料台机构的上方架设拍摄检测机构，所述拍摄检测机构由二维移位机构驱动连接；

所述拍摄检测机构由上至下沿同轴依次设置镜头朝下的相机、同轴光源、环形光条和背光板，所述环形光条与所述背光板之间形成拍摄检测工位，任一所述载料板悬空设置于所述拍摄检测工位内。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述二维移位机构包括X向伺服电机，所述X向伺服电机通过联轴器驱动X向丝杠，所述X向丝杠上呈螺纹套接X向螺母，所述X向螺母固连X向滑台，所述X向滑台沿X向滑板直线滑移；

所述X向滑台上固设Y向伺服电机，所述Y向伺服电机通过联轴器驱动Y向丝杠，所述Y向丝杠上呈螺纹套接X向螺母，所述Y向螺母固连Y向滑台，所述Y向滑台沿Y向滑板直线滑移。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述Y向滑台上固装竖架，所述竖架的安装面上由上至下顺次装设所述相机、所述同轴光源和所述环形光条。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述环形光条包括位于顶侧的环形板，所述环形板的底部均匀铰接若干侧光条，若干所述侧光条的光线向所述环形板的内周聚拢。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述环形板的底面固装若干安装座，所述安装座上开通圆弧调位槽，所述侧光条的两端固设滑移轴，所述滑移轴伸入所述圆弧调位槽形成导滑连接，所述滑移轴的外端通过螺纹套接螺母。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述背光板上开通若干扫码孔形成镂空形态。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述旋转料台机构包括十字型料台，所述十字型料台的底部中心由旋转器驱动连接，所述十字型料台的每个外端板面上至少设置一个所述载料板。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述载料板的周侧围设若干限位块，所述十字型料台上对应所述载料板设置推料气缸，所述推料气缸伸缩驱动推料杆。

在上述的贴膜气泡视觉检测装置中，所述相机的镜头与所述载料板上产品的距离为263±10mm；所述同轴光源与所述载料板上产品的距离为90±30mm；所述环形光条与所述载料板上产品的距离为20±20mm；所述背光板与所述载料板上产品的距离为50±20mm。

一种加工设备，包括机台，所述机台上设置如上述任一项所述的贴膜气泡视觉检测装置，所述旋转料台机构的外侧设置上料装置，所述旋转料台机构的旁侧设置至少一个加工工序装置。

与现有技术相比，本贴膜气泡视觉检测装置及加工设备具有以下有益效果：

1、使用2D相机进行拍照检测，其方法简单快速，且检测设备成本低，减少资源浪费，提升经济收益。

2、采用间距测量与灰度值辨识相结合的方法，利用最少的检测角度，实现最全面、最精确的气泡判别，避免遗漏现象，提升准确性，确保产品贴膜的良率。

3、采用视觉检测技术替代人目检测，降低了错误率，提高了检测效率，进而提高生产效率。

附图说明

图1是本贴膜气泡视觉检测装置的整体立体图。

图2是本贴膜气泡视觉检测装置的整体平面图。

图3是本贴膜气泡视觉检测装置的检测方法的流程框图。

图4是本加工设备的整体立体图。

图中，1、旋转料台机构；11、旋转器；12、十字型料台；13、载料板；14、限位块；15、推料气缸；2、拍摄检测机构；21、竖架；22、相机；23、同轴光源；24、环形光条；24a、环形板；24b、安装座；24c、侧光条；25、背光板；3、二维移位机构；31、X向伺服电机；32、X向滑台；33、Y向伺服电机；34、Y向滑台；4、机台；5、上料装置；6、加工工序装置。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和图2所示，本贴膜气泡视觉检测装置，包括视觉处理器和旋转料台机构1，旋转料台机构1上设置至少两个载料板13，旋转料台机构1的上方架设拍摄检测机构2，拍摄检测机构2由二维移位机构3驱动连接；

拍摄检测机构2由上至下沿同轴依次设置镜头朝下的相机22、同轴光源23、环形光条24和背光板25，环形光条24与背光板25之间形成拍摄检测工位，任一载料板13悬空设置于拍摄检测工位内；

相机22通过电路连接视觉处理器，视觉处理器内具有图像分析单元，图像分析单元用于图片效果的灰度值判别。

二维移位机构3包括机架，机架上固设X向框架，X向框架的一端装设X向伺服电机31，X向伺服电机31通过联轴器驱动X向丝杠，X向丝杠穿入X向框架内。X向丝杠上呈螺纹套接X向螺母，X向螺母固连X向滑台32，X向滑台32沿X向滑板直线滑移；

X向滑台32上固设Y向框架，Y向框架的一端装设Y向伺服电机33，Y向伺服电机33通过联轴器驱动Y向丝杠，Y向丝杠穿入Y向框架内。Y向丝杠上呈螺纹套接X向螺母，Y向螺母固连Y向滑台34，Y向滑台34沿Y向滑板直线滑移。

通过X向伺服电机31驱动X向丝杠正反转，从而实现X向滑台32在X方向的往复调位；通过Y向伺服电机33驱动Y向丝杠正反转，从而实现Y向滑台34在Y方向的往复调位。

Y向滑台34上固装竖架21，竖架21的安装面上由上至下顺次装设相机22、同轴光源23和环形光条24。相机22、同轴光源23和环形光条24位于同一条中心线上，且中心线与载料板13向垂直。

环形光条24包括位于顶侧的环形板24a，环形板24a的底部均匀铰接若干侧光条24c，若干侧光条24c的光线向环形板24a的内周聚拢。环形板24a采用方环或圆环，被检测的产品区域位于环形板24a的内周中，且被检测区域由环围的侧光条24c照射。

环形板24a的底面固装若干安装座24b，安装座24b上开通圆弧调位槽，侧光条24c的两端固设滑移轴，滑移轴伸入圆弧调位槽形成导滑连接，滑移轴的外端通过螺纹套接螺母。拧松两端的螺母，使滑移轴沿圆弧调位槽滑移，从而调整侧光条24c的光照角度。

背光板25上开通若干扫码孔形成镂空形态。

旋转料台机构1包括十字型料台12，十字型料台12的底部中心由旋转器11驱动连接，十字型料台12的每个外端板面上至少设置一个载料板13。当旋转器11每旋转90°相位后，十字型料台12便有一个外端板面进入拍摄检测工位，并且保持载料板13的长、宽对应X向、Y向，从而方便进行逐步移位拍摄检测。

载料板13的周侧围设若干限位块14，十字型料台12上对应载料板13设置推料气缸15，推料气缸15伸缩驱动推料杆。通过限位块14将载料板13上的产品进行周向阻挡限位，通过推料气缸15伸出推料杆将载料板13上的产品进行夹持定位。

拍摄检测机构2的具体选型如下：

1.相机选型

产品尺寸为158.74*75.97mm，分三次拍，检测精度为0.2，将视野适当放大，视野取85*60mm左右；

所以系统精度＝0.2/10＝0.02mm/pixel，(取10是为了消除边缘波动，留余量)；

则相机长边像素点＝85/0.02＝4250，相机短边像素点＝60/0.02＝3000，相机像素4250*3000＝12750000，可选择像素数1200W以上的相机；

该工位需求全局曝光相机减弱机台4抖动对相机的影响，故选择OPT-LM310-4M-3.8。

2.镜头选型

该工位为检测工位，对图像要求较高，选择畸变小的远心镜头，相机的靶面尺寸为22.3*16.7mm，要求工作距离大于220mm，将视野长边定在85mm；

放大倍率＝靶面尺寸/视野＝22.3/85≈0.263，选择放大倍率为0.263左右，工作距离大于220mm，且要求能解析3100W的相机，故选择OPT-YX263-264D。

3.光源的选型

该工位光源是同时照亮产品和产品膜边缘，经测试，产品上的产品膜用光条和同轴光配合使用打光效果最好，故选用OPT-JTB11520-W和OPT-ATJ100-B；而产品边缘打光效果最好的是使用背光，由于产品背面还要扫码，所以选用开孔背光OPT-BKF178178-W。

与现有技术相比，本贴膜气泡视觉检测装置具有以下有益效果：

1、使用2D相机进行拍照检测，其方法简单快速，且检测设备成本低，减少资源浪费，提升经济收益。

2、采用间距测量与灰度值辨识相结合的方法，利用最少的检测角度，实现最全面、最精确的气泡判别，避免遗漏现象，提升准确性，确保产品贴膜的良率。

3、采用视觉检测技术替代人目检测，降低了错误率，提高了检测效率，进而提高生产效率。

对待检测产品有如下要求：1、产品来料需平整，不能有形变；2、产品待处理特征需位置、大小保持一致，不能有脏污。

如图3所示，一种贴膜气泡视觉检测装置的检测方法，包括以下步骤：

A、将产品沿长度方向划分成前、中、后三个等分区域，拍摄检测机构2沿产品长度方向移动，分别依次正对前、中、后三个等分区域；

B、通过同轴光源23、环形光条24和背光板25向载料板13上的产品进行光照，通过相机22的镜头穿过同轴光源23、环形光条24分别拍摄产品的前、中、后三个区域，并将拍摄图片发送至视觉处理器；

相机22的镜头与载料板13上产品的距离为263±10mm；同轴光源23与载料板13上产品的距离为90±30mm；环形光条24与载料板13上产品的距离为20±20mm；背光板25与载料板13上产品的距离为50±20mm。

C、通过视觉处理器对图片进行贴膜平整度检测：

1)、用卡尺工具沿产品外轮廓取若干检测点位一；

2)、用卡尺工具沿膜外轮廓一一对应若干检测点位一取若干检测点位二；

3)、测量相对应每组检测点位一和检测点位二的距离值；膜外轮廓与产品外轮廓的距离大于0.2mm、直径大于5mm，即判为气泡；

4)、通过图像分析单元对膜成像区域进行搜索，图像分析单元具体为Blob工具。当搜索到灰度值大于180，长边大于385Pixel的目标区域即判为气泡，前、中、后任一区域中搜索气泡数量为3个及以上则判定产品贴膜不合格，反之则判定产品贴膜合格；

D、视觉处理判定产品合格，则移送产品至下一工序；

E、视觉处理判定产品不合格，则移送产品至抛料位。

实施例二

基于实施例一，本实施例区别点在于：

如图4所示，一种加工设备，包括机台4，机台4上设置如上述任一项的贴膜气泡视觉检测装置，旋转料台机构1的外侧设置上料装置5，旋转料台机构1的旁侧设置至少一个加工工序装置6。

上料装置5与加工工序装置6均属于现有技术，故在此不进行详细描述。

与现有技术相比，本加工设备具有以下有益效果：

1、使用2D相机进行拍照检测，其方法简单快速，且检测设备成本低，减少资源浪费，提升经济收益。

2、采用间距测量与灰度值辨识相结合的方法，利用最少的检测角度，实现最全面、最精确的气泡判别，避免遗漏现象，提升准确性，确保产品贴膜的良率。

3、采用视觉检测技术替代人目检测，降低了错误率，提高了检测效率，进而提高生产效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了旋转料台机构1；旋转器11；十字型料台12；载料板13；限位块14；推料气缸15；拍摄检测机构2；竖架21；相机22；同轴光源23；环形光条24；环形板24a；安装座24b；侧光条24c；背光板25；二维移位机构3；X向伺服电机31；X向滑台32；Y向伺服电机33；Y向滑台34；机台4；上料装置5；加工工序装置6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种贴膜气泡视觉检测装置，包括旋转料台机构，所述旋转料台机构上设置至少两个载料板，其特征在于，所述旋转料台机构的上方架设拍摄检测机构，所述拍摄检测机构由二维移位机构驱动连接；

所述拍摄检测机构由上至下沿同轴依次设置镜头朝下的相机、同轴光源、环形光条和背光板，所述环形光条与所述背光板之间形成拍摄检测工位，任一所述载料板悬空设置于所述拍摄检测工位内。

2.如权利要求1所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述二维移位机构包括X向伺服电机，所述X向伺服电机通过联轴器驱动X向丝杠，所述X向丝杠上呈螺纹套接X向螺母，所述X向螺母固连X向滑台，所述X向滑台沿X向滑板直线滑移；

所述X向滑台上固设Y向伺服电机，所述Y向伺服电机通过联轴器驱动Y向丝杠，所述Y向丝杠上呈螺纹套接X向螺母，所述Y向螺母固连Y向滑台，所述Y向滑台沿Y向滑板直线滑移。

3.如权利要求2所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述Y向滑台上固装竖架，所述竖架的安装面上由上至下顺次装设所述相机、所述同轴光源和所述环形光条。

4.如权利要求1所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述环形光条包括位于顶侧的环形板，所述环形板的底部均匀铰接若干侧光条，若干所述侧光条的光线向所述环形板的内周聚拢。

5.如权利要求4所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述环形板的底面固装若干安装座，所述安装座上开通圆弧调位槽，所述侧光条的两端固设滑移轴，所述滑移轴伸入所述圆弧调位槽形成导滑连接，所述滑移轴的外端通过螺纹套接螺母。

6.如权利要求1所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述背光板上开通若干扫码孔形成镂空形态。

7.如权利要求1所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述旋转料台机构包括十字型料台，所述十字型料台的底部中心由旋转器驱动连接，所述十字型料台的每个外端板面上至少设置一个所述载料板。

8.如权利要求7所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述载料板的周侧围设若干限位块，所述十字型料台上对应所述载料板设置推料气缸，所述推料气缸伸缩驱动推料杆。

9.如权利要求1所述的贴膜气泡视觉检测装置，其特征在于，所述相机的镜头与所述载料板上产品的距离为263±10mm；所述同轴光源与所述载料板上产品的距离为90±30mm；所述环形光条与所述载料板上产品的距离为20±20mm；所述背光板与所述载料板上产品的距离为50±20mm。

10.一种加工设备，包括机台，其特征在于，所述机台上设置如权利要求1至9中任一项所述的贴膜气泡视觉检测装置，所述旋转料台机构的外侧设置上料装置，所述旋转料台机构的旁侧设置至少一个加工工序装置。

Images