CN219265247U - 一种新型多轴联动视觉检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及视觉检测领域，具体地说，涉及一种新型多轴联动视觉检测设备。针对现有技术中存在的技术缺陷，本发明提供了一种新型多轴联动视觉检测设备其包括设备主体，设备主体包括安装平台，安装平台处布置有具有第一移动方向、第二移动方向以及第一旋转方向的工装组件，工装组件用于放置检测对象；本发明中通过视觉安装架能够较佳地为旋转安装板以及视觉采集组件提供一个稳定的安装位置。同时，通过旋转安装板来进行旋转罩的安装也能够使得旋转罩能够得到一个较安全稳定的布置空间。

Description

一种新型多轴联动视觉检测设备

技术领域

本发明涉及视觉检测领域，具体地说，涉及一种新型多轴联动视觉检测设备。

背景技术

随着经济发展，各类外观要求较高的产品如电子产品的中框等陆续进入市场。由于这些产品的外观是否存在缺陷直接影响到其的正常使用；故而，在该类产品投入使用之前，需要对其进行外观视觉检测以筛选出外观存在缺陷的不良品。由于现在的该类产品的产量日益增大，与之相对应的视觉检测设备的需求的日益增大。

传统的人工检测由于检测效率低以及不良品检出率较低的问题已经逐渐被视觉检测设备取代。现有的视觉检测设备通常采用多轴联动的方式以对检测对象或者视觉设备进行姿态调整，从而能够对于检测对象的重点检测部位以完成覆盖。但是，由于多轴联动的方式需要大量的器件和线路布置来实现；现有的多轴联动设备的器件一方面存在着器件和线路布置复杂而导致整体的结构不够紧凑合理不便于搭建，另一方面，现有设备的结构布线问题也直接导致与该设备相适用的视觉检测方法存在着不够高效以及整个检测流程中无效运动较多从而容易对于检测过程中检测对象的稳定性造成影响，也使得整个检测过程不够精细而在检测过程中也容易出现差错。故而，一种器件布置更加合理的检测设备以及与之相适用的运行更加稳定高效的检测方法是目前市场上所欠缺的。

同时，现有的视觉检测设备由于产品的检测需求量大，故而大多需要多工位同步进行从而能够同时对于多个检测对象进行检测以较大程度的提高检测效率，但是，现有技术中对于如何稳定且低成本的对于多工位同步工作的一致性进行标定鲜有研究。同时也由于多轴设备本身的布置结构较为复杂，现有中常用的辅助标定设备如激光干涉仪，在多轴设备中经常出现光路被挡而无法应用的情况，因此，一种新型的多轴联动设备以及与之相适配应用的低成本标定方法是当前视觉检测领域所亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术缺陷，本发明提供了一种新型多轴联动视觉检测设备其包括设备主体，设备主体包括安装平台，安装平台处布置有具有第一移动方向、第二移动方向以及第一旋转方向的工装组件，工装组件用于放置检测对象；

安装平台处竖直布置有视觉安装架；视觉安装架位于工装组件上方的位置处设置有沿第三移动方向与其移动配合的旋转安装板；旋转安装板沿第一移动方向上的两端之间设有具有第二旋转方向的旋转罩，旋转罩处通过视觉安装板安装有随旋转罩旋转的视觉采集组件；视觉采集组件处形成检测区域，工装组件能够位于检测区域处。

本发明中通过视觉安装架能够较佳地为旋转安装板以及视觉采集组件提供一个稳定的安装位置。同时，通过旋转安装板来进行旋转罩的安装也能够使得旋转罩能够得到一个较安全稳定的布置空间。

此外，本发明中工装组件仅具有一个方向上的旋转，故而相比于具有两个轴向转动自由度的工装组件；一方面，在两个方向上旋转的工装组件在运动过程中，在两个方向上同时进行旋转时，对于与之牵涉的线路和气路也会随之发生移动，由于两个旋转方向本身所需的布线量较多且较为复杂，故而在运动过程中，容易出现线路、气路以及工装组件之间发生运动干涉的情况，对于布线的要求较高。具体地，本发明在安装搭建设备主体的过程中，与工装组件相关的线路以及气路的布置更为简单；从而能够较佳地减小安装搭建中的器件本身对于工装组件在运动和旋转上所产生的限制影响，进而使得工装组件能够实现三百六十度范围上的旋转；

另一方面，工装组件只进行一个方向上的旋转能够更好的确保检测对象位于工装组件的位置稳定性；在两个方向上旋转的工装组件，在两个方向上同时进行旋转时，由于检测对象的运动幅度较大，更易导致检测对象在工装组件处发生偏移；从而可能对于检测图像的采集结果产生影响。本发明中，视觉采集组件具有另一方向上旋转方向，从而能够与工装组件所具有的第一旋转方向相配合以满足视觉检测图像的采集过程中所需的相对空间位置调整需要。

作为优选，第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向两两正交，第一旋转方向和第二旋转方向的旋转轴相互垂直；第一旋转方向的旋转轴与第三移动方向相平行；第二旋转方向的旋转轴与第一移动方向相平行。

可以理解地，相互正交的旋转轴一方面能够较方便地搭建得到，另一方面，也能够便于位置姿态调节的设定和计算。

作为优选，工装组件包括安装底板，安装底板处布置有吸盘安装板，吸盘安装板处均匀分布有用于吸附检测对象的吸嘴。

可以理解地，通过吸嘴能够较佳地将检测对象吸附固定，同时，通过控制气路边能够将检测对象固定或松开，操作简便。

作为优选，安装平台处沿第二移动方向平行对称设置有第二直线导轨，第二直线导轨上设置有与其滑动配合的第二滑动块；安装平台处设有用于驱动第二滑动块沿第二移动方向移动的第二滚珠丝杆模组；第二滑动块上安装有第一安装板；第一安装板上安装有沿第一移动方向布置的第一导轨座；第一导轨座处设有与其沿第一移动方向滑动配合的第一滑动座；第一导轨座处还设有用于驱动第一滑动座滑动的第一滚珠丝杆模组，第一滚珠丝杆模组的第一滑动座上安装有布置有工装组件的工装安装座；工装安装座处设有用于带动工装组件在第一旋转方向上旋转的同步带组件；同步带组件包括驱动轮，从动轮，惰轮和用于实现驱动轮、从动轮以及惰轮之间动力传动的传动带；驱动轮由同步带驱动电机以驱动；安装平台位于第二移动方向上的一侧设有用于感应监测工装组件在第二移动方向上的移动状态的感应器组件。

具体说明地，由驱动轮同步驱动的各个从动轮能够较佳地保持同步，从而能够较佳地确保各个工装组件的旋转一致性，进而能够实现各个工装组件处检测对象的同步检测的稳定进行。从动轮和工装组件通过蜗轮蜗杆减速机以进行传动。

可以理解地，通过惰轮能够为传动带提供稳定的传动路线，从而能够便于安装人员对传动带进行安装。此外，惰轮还能在为传动带提供传动路线的同时，将传动带张紧并且还确保传动带在传动时避免旋转罩内的其他器件发生干涉；从而保证了传动带的顺利稳定运行。

作为优选，视觉检测组件包括相机和光源；相机用于对于检测区域处放置于工装组件处检测对象的检测图像进行视觉采集；光源用于对检测区域进行打光。

具体地，通过光源和相机的相互配合能够较佳地实现检测图像采集，同时光源仅在相机拍照时闪光；一方面可以较佳地节省电力和提高光源的使用寿命，另一方面也能够有效地避免光亮对于检测人员的工作造成干扰。

作为优选，视觉安装架包括布置于安装平台两侧的侧边立板；第二直线导轨以及工装组件位于两侧的侧边立板之间；两侧的侧边立板之间连接有连接横板，连接横板位于工装组件的上方且不会与工装组件在第二移动方向上的移动发生干涉；连接横板处平行对称布置有沿第三移动方向的第三直线导向块；第三直线导镶块处与其滑动配合的第三滑动杆与旋转安装板相连接；连接横板处位于两侧的第三直线导向块之间的位置处设有沿第三移动方向布置有第三滚珠丝杆模组，第三滚珠丝杆模组中的移动座通过驱动连板与旋转安装板相连接以驱动旋转安装板沿第三移动方向移动。

连接横板能够较佳地为旋转安装板以及后续的视觉采集组件的安装提供一个稳定地安装基座；从而使得视觉采集组件在旋转过程中能够较佳地按照控制信号进行旋转，进而能够有效地避免视觉采集组件的晃动而导致检测图像采集不清而影响后续检测结果的情况。此外，连接横板也能在后续的线路气路布置过程中作为一个良好的布置位置。

作为优选，旋转安装板沿第一移动方向上的两端垂直形成有旋转装配板，旋转罩安装于两侧的旋转装配板之间所形成的空间内，一端的旋转装配板处设置有用于驱动旋转罩旋转的第二伺服电机；另一端的旋转装配板处设置有用于活动安装旋转罩的安装轴承；旋转罩与安装有视觉采集组件的视觉安装板相连接并带动其在第二旋转方向上旋转；连接横板以及旋转安装板共同对视觉安装板以及视觉采集组件的旋转范围形成限位约束。

总的来说，旋转安装板，旋转罩，视觉安装板以及视觉采集组件所构成的一个整体能够在侧边立板以及连接横版之间所围成的空间内得到安全稳定的布置；同时，如此布置的视觉采集组件也能够对于工装组件的第二移动方向的移动路径进行较全面的覆盖以满足检测图像采集过程中不同采集角度的需要。

附图说明

图1为实施例1中设备主体的结构示意图；

图2为图1中工装组件的结构示意图；

图3为实施例2中安装平台和工装安装座及相关结构的结构示意图；

图4为图3中安装平台等结构的结构示意图；

图5为图3中工装安装座及相关结构的结构示意图；

图6为图3中工装安装座的内部结构示意图；

图7为实施例2中视觉采集组件的结构示意图；

图8为实施例2中视觉安装架、视觉采集组件等结构的结构示意图；

图9为图8中视觉安装架和旋转安装板及相关结构的结构示意图；

图10为图8中视觉安装板、旋转罩、视觉采集组件及相关结构的结构示意图；

图11为图10中旋转罩及相关组件结构示意图；

图12为实施例3中标定块主体的结构示意图；

图13为图12的另一视角的结构示意图；

图14为实施例6中手机中框的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

结合图1，本实施例提供一种新型多轴联动视觉检测设备，包括设备主体100，设备主体100包括用于放置检测对象的工装组件110和用于对检测对象进行检测图像采集的视觉采集组件120；视觉采集组件120处形成检测区域，工装组件110能够位于检测区域处；

工装组件110具有相互独立的第一移动方向，第二移动方向和第一旋转方向；视觉采集组件120具有相互独立的第三移动方向和第二旋转方向；第一移动方向、第二移动方向、第一旋转方向、第三移动方向和第二旋转方向共同用于实现工装组件110和视觉采集组件120之间相对空间位置关系的调节。

可以理解地，通过工装组件110以及视觉采集组件120在各个方向的移动或旋转能够较佳地协同配合以调整检测对象和视觉采集组件120之间的相对位置，从而实现较佳的检测图像采集效果，进而确保从所采集的图像而分析检测得出的检测结果准确性。

值得注意地是，本实施例中工装组件110仅具有一个方向上的旋转，故而相比于具有两个轴向转动自由度的工装组件110；一方面，在两个方向上旋转的工装组件110在运动过程中，在两个方向上同时进行旋转时，对于与之牵涉的线路和气路也会随之发生移动，由于两个旋转方向本身所需的布线量较多且较为复杂，故而在运动过程中，容易出现线路、气路以及工装组件110之间发生运动干涉的情况，对于布线的要求较高。具体地，本实施例在安装搭建设备主体100的过程中，与工装组件110相关的线路以及气路的布置更为简单；从而能够较佳地减小安装搭建中的器件本身对于工装组件110在运动和旋转上所产生的限制影响，进而使得工装组件110能够实现三百六十度范围上的旋转；

另一方面，工装组件110只进行一个方向上的旋转能够更好的确保检测对象位于工装组件110的位置稳定性；在两个方向上旋转的工装组件110，在两个方向上同时进行旋转时，由于检测对象的运动幅度较大，更易导致检测对象在工装组件110处发生偏移；从而可能对于检测图像的采集结果产生影响。本实施例中，视觉采集组件120具有另一方向上旋转方向，从而能够与工装组件110所具有的第一旋转方向相配合以满足视觉检测图像的采集过程中所需的相对空间位置调整需要。

第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向两两正交，第一旋转方向和第二旋转方向的旋转轴相互垂直。

可以理解地，相互正交的旋转轴一方面能够较方便地搭建得到，另一方面，也能够便于位置姿态调节的设定和计算。

实施例2

结合图2-图11本实施例提供适用于实施例1中设备主体100的一种新型多轴联动视觉检测设备，包括设备主体100，设备主体100包括安装平台130，安装平台130处布置有具有第一移动方向、第二移动方向以及第一旋转方向的工装组件110，工装组件110用于放置检测对象；

安装平台130处竖直布置有视觉安装架140；视觉安装架140位于工装组件110上方的位置处设置有沿第三移动方向与其移动配合的旋转安装板150；旋转安装板150沿第一移动方向上的两端之间设有具有第二旋转方向的旋转罩160，旋转罩160处通过视觉安装板170安装有随旋转罩160旋转的视觉采集组件120；视觉采集组件120处形成检测区域，工装组件110能够位于检测区域处。

具体说明地，本实施例中通过视觉安装架140能够较佳地为旋转安装板150以及视觉采集组件120提供一个稳定的安装位置。同时，通过旋转安装板150来进行旋转罩160的安装也能够使得旋转罩160能够得到一个较安全稳定的布置空间。

第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向两两正交，第一旋转方向和第二旋转方向的旋转轴相互垂直；第一旋转方向的旋转轴与第三移动方向相平行；第二旋转方向的旋转轴与第一移动方向相平行。

工装组件110包括安装底板210，安装底板210处布置有吸盘安装板220，吸盘安装板220处均匀分布有用于吸附检测对象的吸嘴230。

可以理解地，通过吸嘴230能够较佳地将检测对象吸附固定，同时，通过控制气路边能够将检测对象固定或松开，操作简便。

安装平台130处沿第二移动方向平行对称设置有第二直线导轨310，第二直线导轨310上设置有与其滑动配合的第二滑动块320；安装平台130处设有用于驱动第二滑动块320沿第二移动方向移动的第二滚珠丝杆模组330；第二滑动块320上安装有第一安装板340；第一安装板340上安装有沿第一移动方向布置的第一导轨座510；第一导轨座510处设有与其沿第一移动方向滑动配合的第一滑动座520；第一导轨座510处还设有用于驱动第一滑动座520滑动的第一滚珠丝杆模组350，滑动座上安装有布置有工装组件110的工装安装座530；工装安装座530处设有用于带动工装组件110在第一旋转方向上旋转的同步带组件；同步带组件包括驱动轮610，从动轮620，惰轮630和用于实现驱动轮610、从动轮620以及惰轮630之间动力传动的传动带；驱动轮610由同步带驱动电机以驱动。

具体说明地，由驱动轮610同步驱动的各个从动轮620能够较佳地保持同步，从而能够较佳地确保各个工装组件110的旋转一致性，进而能够实现各个工装组件110处检测对象的同步检测的稳定进行。从动轮620和工装组件110通过蜗轮蜗杆减速机以进行传动。

可以理解地，通过惰轮630能够为传动带提供稳定的传动路线，从而能够便于安装人员对传动带进行安装。此外，惰轮630还能在为传动带提供传动路线的同时，将传动带张紧并且还确保传动带在传动时避免旋转罩160内的其他器件发生干涉；从而保证了传动带的顺利稳定运行。

安装平台130位于第二移动方向上的一侧设有用于感应监测工装组件110的移动状态的感应器组件410。

可以理解地，通过感应器组件410能够较佳地便于检测人员对于工装组件110进行监测，从而确保了工装组件110的移动距离和方向保持较高的准确性。

视觉采集组件120包括相机121和光源122；相机121用于对于检测区域处放置于工装组件110处检测对象的检测图像进行视觉采集；光源122用于对检测区域进行打光。

具体地，通过光源122和相机121的相互配合能够较佳地实现检测图像采集，同时光源122仅在相机121拍照时闪光；一方面可以较佳地节省电力和提高光源122的使用寿命，另一方面也能够有效地避免光亮对于检测人员的工作造成干扰。

视觉安装架140包括布置于安装平台130两侧的侧边立板141；第二直线导轨310以及工装组件110位于两侧的侧边立板141之间；两侧的侧边立板141之间连接有连接横板142，连接横板142位于工装组件110的上方且不会与工装组件110在第二移动方向上的移动发生干涉；连接横板142处平行对称布置有沿第三移动方向的第三直线导向块810；第三直线导镶块处与其滑动配合的第三滑动杆820与旋转安装板150相连接；连接横板142处位于两侧的第三直线导向块810之间的位置处设有沿第三移动方向布置有第三滚珠丝杆模组830，第三滚珠丝杆模组830中的移动座通过驱动连板840与旋转安装板150相连接以驱动旋转安装板150沿第三移动方向移动。

进一步地，连接横板142能够较佳地为旋转安装板150以及后续的视觉采集组件120的安装提供一个稳定地安装基座；从而使得视觉采集组件120在旋转过程中能够较佳地按照控制信号进行旋转，进而能够有效地避免视觉采集组件120的晃动而导致检测图像采集不清而影响后续检测结果的情况。此外，连接横板142也能在后续的线路气路布置过程中作为一个良好的布置位置。

旋转安装板150沿第一移动方向上的两端垂直形成有旋转装配板151，旋转罩160安装于两侧的旋转装配板151之间所形成的空间内，一端的旋转装配板151处设置有用于驱动旋转罩160旋转的侧边DD电机1110；另一端的旋转装配板151处设置有用于活动安装旋转罩160的安装轴承；旋转罩160与安装有视觉采集组件120的视觉安装板170相连接并带动其在第二旋转方向上旋转；连接横板142以及旋转安装板150共同对视觉安装板170以及视觉采集组件120的旋转范围形成限位约束。

具体地，旋转罩160一方面能够较佳地为侧边DD电机1110提供稳定的安装位置，另一方面也能够与视觉安装板170相配合对于视觉采集组件120进行安装固定。

总的来说，旋转安装板150，旋转罩160，视觉安装板170以及视觉采集组件120所构成的一个整体能够在侧边立板141以及连接横板142之间所围成的空间内得到安全稳定的布置；同时，如此布置的视觉采集组件120也能够对于工装组件110的第二移动方向的移动路径进行较全面的覆盖以满足检测图像采集过程中不同采集角度的需要。

实施例3

结合图12-图13，本实施例提供一种多轴联动视觉检测设备上多工位一致性标定块，其能够放置于实施例1或实施例2中的工装组件110处并配合视觉采集组件120对于实施例1中的设备主体100或者实施例2中的设备主体100进行标定；其包括标定块主体1200，标定块主体1200具有与检测对象一致的长度L和宽度W；标定块主体1200处形成有具有长度l的长方形基准块1210。

具体说明地，标定块主体1200的长度L和宽度W可以根据所需检测的检测对象进行调整以适配，从而能够较佳地减小在对不同检测对象进行检测前的标定过程中所存在的误差。此外，具有长度l和宽度w的基准块1210能够较佳地在标定过程中作为基准。

标定块主体1200的厚度与检测对象相一致。从而能够减小X，Y，Z轴上运动位置的偏差造成的影响。

标定块主体1200的底面用于与待标定的工位相定位配合。标定块主体1200的顶面处形成有凹槽1220，基准块1210凸出形成于凹槽1220的中部；基准块1210的长度l和宽度w能够作为标定过程中的基准。

凹槽1220内基准块1210与凹槽1220内侧壁之间形成有多条加强筋1230。可以理解地，加强筋1230能够较佳地保证标定块主体1200的强度以提高耐用性。

标定块主体1200材料选用为殷钢。殷钢的线膨胀系数小，从而能够较佳地减小温度对标定块尺寸的影响。

实施例4

本实施例提供一种基于实施例4中标定块主体1200而实现的标定方法，本实施例中标定方法所适用的设备主体100包括用于放置检测对象的工装组件110和用于对检测对象进行检测图像采集的视觉采集组件120；视觉采集组件120处形成检测区域，工装组件110能够位于检测区域处；工装组件110处还能够放置标定块以用于标定；标定块处形成有长方体状的基准块1210；

工装组件110设有多个并逐个排列形成第一工位、第二工位以及按次顺序的剩余工位；视觉采集组件120也设有多个并与工装组件110一一对应；

工装组件110具有相互独立的第二移动方向和第一旋转方向；视觉采集组件120具有相互独立的第三移动方向和第二旋转方向；第二移动方向、第一旋转方向、第三移动方向和第二旋转方向共同用于实现工装组件110和视觉采集组件120之间相对空间位置关系的调节；工装组件110的第一旋转方向通过各个工位处的工位电机以驱动实现；或者在应用于不同的视觉检测设备中，工装组件110的第一旋转方向由其他动力驱动组件以实现控制旋转时，该标定方法也适用；视觉采集组件120的第二旋转方向由侧边DD电机以驱动实现。

各个工位处的工位电机和侧边DD电机均通过外部控制信号以控制旋转角度。

设备主体所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；第二移动方向为Y轴方向，第三移动方向为Z轴方向；标定块处的长方形基准块1210具有长度l；视觉采集组件120包括相机121和光源122；

标定方法具体包括以下步骤，

步骤S1：相机121标定

使用棋盘格、圆点等常规相机121标定方法，依次将每个工位上对应镜头的畸变进行校正；

步骤S2：工位电机标定(第一旋转方向标定)

进行多工位电机一致性标定；

步骤S3：侧边DD电机标定(第二旋转方向标定)

进行侧边DD电机一致性标定。

具体说明地，本实施例中，首先通过步骤S1能够较佳地保证各检测面运动到正向相机121位置时无失真，进而保证各工位在同一个视觉采集位置下镜头采集图像的一致性。

进一步地，通过步骤S2和步骤S3中的标定过程能够较佳地通过相应的基准得出与安装过程中所产生的误差以及工件本身加工以及装配中产生的误差；从而确保了在后续的视觉图像采集过程中，工作人员能够通过程序设定或者机械调整的方法以与前述误差相抵消，从而能够有效地避免因前述误差而对检测结果所产生的如各工位处所采集的检测图像缺陷特征有差异等不良影响；进而提高了检测结果的准确性。

同时，本实施例的标定方法中，除了需要标定的设备主体100之外；仅需要额外使用标定块主体1200便可以完全完成整个标定流程，故而，本实施例中的标定方法相较于现有技术，操作便捷稳定且成本较低。此外，值得注意地是，标定人员所采用的标定块主体1200可以根据所需检测的检测对象进行制作，从而在标定过程中能够较佳地模拟出真实的检测情况，从而能够实现适用于该检测对象的最佳标定效果，确保较高的标定精度从而减小实际检测过程中的误差。

具体地，步骤S2具体包括以下步骤：

步骤S21，将标定块放置固定于第一工位处；

步骤S22，第一工位对应的视觉采集组件120沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机在零位上的图像i₀；

步骤S23：第一工位处的工位电机正方向旋转θ角，n*θ＝180°；视觉采集组件120采图，处理得到第一工位处的工位电机在θ角上的图像i₁，并与i₀相比对并得出对比量结果；

步骤S24：按S23中步骤，第一工位处的工位电机依次旋转到(n-1)*θ的位置，得到工位上2*θ到(n-1)*θ的图像i₂到i_(n-1)并均与图像i₀相比对并得出对比量结果；

步骤S25：第一工位处的工位电机返回原点；

步骤S26：重复步骤S22到步骤S24 N次，求出各图像相对i₀中的对比量结果；

步骤S27：取多次对比量结果的平均值，作为各(n-1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；

步骤S28：按步骤S23到步骤S27反转第一工位处的工位电机，求出反方向的第一工位的基准值；

步骤S29：第一工位处的工位电机复位，第一工位对应相机121沿Z轴上升回位；标定块松开，取下，放在第二工位上；

步骤S210：第二工位上相机121按步骤S2到S8求出第二工位各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；

步骤S211：按步骤S9到步骤S10完成剩余工位的各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；

步骤S212：以第一工位为基准，计算得出其余各工位在各(n-1)*θ角下的正方向和反方向的补偿值完成工位电机一致性的标定。

具体说明地，本实施例中采用标定块作为图像对比的参考基准以得出其余工位相对于第一工位在第一旋转方向上的补偿值；从而能够使得工作人员能够以补偿值为参考而采取措施与误差相抵消；从而确保多工位处的工位电机在旋转中的一致性，也即多个工位在第一旋转方向上的旋转一致性；进而确保各个工位处视觉采集组件120采集的检测图像的一致性和准确性。

进一步地，本实施例中步骤S23中的θ角可以根据不同的检测对象以进行选择，从而能够确保在满足检测对象所需检测精度的同时避免出现过度标定的情况，进而能够提高标定效率并且节约成本。

步骤S23以及步骤S24中，对比量为i₁、i₂至i_(n-1)相对于i₀中l边中线角度变化s₁₁、s₂₁至s_(n-1)1。

步骤S27和步骤S28中的基准值为l边中线的角度值，正方向上的基准值计算公式为

反方向上的基准值计算公式为/>

步骤S212中的补偿值计算方法为正方向补偿值S_mz＝S_mz(n-1)-S_1z(n-1)和反方向补偿值S_mf＝S_mf(n-1)-S_1f(n-1)。

可以理解地，本实施通过标定块中标定块主体1200处的基准块1210的l边中线变化角度作为对比基准；一方面在进行图像对比时，l边中线角度的变化量能够在采集的图像中清楚的识别得出；另一方面，以l边中线角度变化作为对比量能够与工位电机的旋转角度直接对应从而保证误差较小且变化敏感度较高。

进一步地，通过得到正方向以及反方向上的补偿值能够较佳地得出其他工位与第一工位在旋转不同角度时存在的偏差，从而检测人员能够以补偿值为参考再通过程序设定来消除该偏差以保证多工位的一致性，进而确保整个检测流程的同步稳定运行。故而能够有效地避免因各工位旋转角度存在差异而影响到采图和对比分析的情况。

本实施例中，步骤S3其具体包括以下步骤：

步骤S31，将标定块放置固定于第一工位处；

步骤S32，第一工位对应的视觉采集组件120沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机在零位上的图像i₀；

步骤S33，侧边DD电机正向旋转θ角带动各个工位所对应的视觉采集组件120随之旋转，n*θ＝180°；视觉采集组件120和第一工位分别沿Z轴和Y轴调整以完成对焦；视觉采集组件120采图处理；并得到第一工位处当侧边DD电机在θ角上的图像i₁并与i₀相比对并得出对比量结果；

步骤S34，按S33中步骤，侧边DD电机依次旋转到(n-1)*θ的位置，得到工位上2*θ到(n-1)*θ的图像i₂到i_(n-1)并均与图像i₀相比对并得出对比量结果；

步骤S35，侧边DD电机返回原点；

步骤S36，重复S32到S34步N次，求出各图像相对i₀中的对比量结果；

步骤S37，取多次对比量结果的平均值，作为各(n-1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；

步骤S38，按S33到S37步反方向旋转侧边DD电机，求出反方向上第一工位的基准值；

步骤S39，侧边DD电机复位，第一工位沿Y轴移动复位；将标定块松开取下，放在第二工位上；

步骤S310，第二工位上相机121按步骤S32到步骤S38求出第二工位各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；

步骤S311，按步骤S39到步骤S310完成剩余工位的各(n-1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；

步骤S312，以第一工位为基准，计算得出其余各工位在各(n-1)*θ角下的正方向和反方向的补偿值并通过补偿值完成各个工位一致性的标定。

步骤S33以及步骤S34中，对比量为i₁、i₂至i_(n-1)相对于i₀中l边的长度变化d₁₁、d₂₁至d_(n-1)1。

步骤S37和步骤S38中的基准值选取为l边的长度值，正方向基准值的计算公式为

反方向基准值的计算公式为/>

步骤S312中的正方向的补偿值计算公式为d_mz＝d_mz(n-1)-d_1z(n-1)，反方向的补偿值计算公式为d_mf＝d_mf(n-1)-d_1f(n-1)。

具体说明地，本实施例中的标定方法通过l边的长度变化作为对比量从而得出基准值和补偿值，一方面，由于在侧边DD电机转动过程中，标定块主体1200中基准块1210l边在相机121成像面的投影长度l’＝l*cosθ，也即投影长度与旋转角度之间存在确定的函数对应关系，故而通过l边的长度变化作为旋转角度的标定基准稳定可靠且能够较佳地确保标定准度；另一方面，在相机121所采集到的图像中l的长度可以清楚地识别得出，从而能够较佳地避免出现因所选基准量难以识别而增加标定难度的情况。

可以理解地，通过得出各个工位在侧边DD电机正反向旋转不同角度时相较于第一工位的补偿值，使得检测人员能够以补偿值为参考对于不同工位之间存在的偏差通过程序设定加以抵消，从而确保了整个检测流程的一致稳定进行。

值得注意的是，相对比现有技术中常用的激光干涉仪，本实施例中的标定方法无需调光，速度快，装置体积小巧，标定过程稳定便捷并且成本较低。

此外，本实施例中的正反方向各一百八十度的标定范围仅作为完整的最大标定角度考虑；具体应用于不同的设备主体100时，正反方向上所进行标定的旋转范围、θ角以及n的具体取值可根据所应用的设备主体100本身的旋转角度来调整；只要能够满足检测过程中的旋转角度需要即可。

实施例5

结合图14，本实施例提供基于实施例1或实施例2中设备主体100而实现的一种多轴联动视觉检测设备的检测图像采集方法，且该设备主体100已通过实施例4中的标定方法完成标定以减小误差从而确保检测精度；本实施例中，设备主体100所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向分别为X轴方向，Y轴方向和Z轴方向，定义第一旋转方向为A轴方向，第二旋转方向为R轴方向；检测对象具有四个侧边和四个对角；视觉检采集组件包括相机121和光源122；检测图像采集方法，其具体包括以下步骤：

步骤S1：上料

将检测对象放置于工装组件110处；

步骤S2：检测图像采集

通过第一移动方向、第二移动方向、第一旋转方向、第三移动方向和第二旋转方向调整工装组件110和视觉采集组件120间的相对空间位置依次对于检测对象所需检测的重点位置的检测图像进行视觉采集；

步骤S3：检测筛选

对采集到的检测图像进行分析以得出检测结果并筛选出不良品；

进一步地，步骤S2的具体实施方法，其具体包括以下步骤：

步骤S21：R轴旋转,使得检测对象长边与X轴平行，Y轴移动检测对象到相机121视野下，调整Z轴对焦，调整X轴移到检测对象平面右上角，移动X轴扫描图像，一边拍完后Y轴移动拍摄另一边，再移动X轴扫描拍图，重复动作完成中框整个平面拍照检测；

步骤S22：完成平面拍照检测后，Y轴正方向移动，A轴旋转70°，Z轴正方向向下运动，之后Y轴移动，Z轴移动，两轴调整完成对焦；然后X轴正方向移动，运动到第一条内侧边起始位，沿X轴负方向运动开始拍照，完成第一个内侧边拍照检测；

步骤S23：完成第一条内侧边检测后，R轴正方向旋转35°，旋转到第一个内侧对角位，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第一个内侧对角检测；

步骤S24：完成第一个内侧对角检测后，R轴正方向再旋转55°，旋转到第二条内侧边，调整Y轴对焦，X轴移动到第二条内侧边的起始拍照位后，X轴负方向移动拍照，完成第二条内侧边检测；

步骤S25：完成第二条内侧边检测后，R轴再旋转35°，旋转到第二个内侧对角位，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第二个内侧对角检测；

步骤S26：完成第二个内侧对角检测后，R轴正方向再旋转55°，旋转到第三条内侧边，调整Y轴对焦，X轴移动到第三条内侧边的起始拍照位后，X轴负方向移动拍照，完成第三条内侧边检测；

步骤S27：完成第三条内侧边检测后，R轴正方向再旋转35°，旋转到第三个内侧对角位，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第三个内侧对角检测；

步骤S28：完成第三个内侧对角检测后，R轴正方向再旋转55°，旋转到第四条内侧边，调整Y轴对焦，X轴移动到第四条内侧边的起始拍照位后，X轴负方向移动拍照，完成第四条内侧边检测；

步骤S29：完成第四条内侧边检测后，R轴正方向旋转35°，旋转到第四个内侧对角位，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第四个内侧对角检测；

步骤S210：完成四条内侧边和四个内侧对角的检测后，R轴负方向旋转35°，A轴继续旋转使得相机121视野与检测对象外框面垂直拍照，调整Y轴，Z轴完成对焦，X轴正方向移动到起始拍照位后，X轴再负方向运动拍照，完成了第一条外侧边拍照检测；

步骤S211：R轴负方向旋转45°，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第一个外侧对角检测；

步骤S212：完成第一个外侧对角检测后，R轴负方向旋转45°，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位，X轴负方向移动完成第二条外侧边拍照；

步骤S213：完成第二条外侧边拍照后，R轴负方向旋转45°，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第二个外侧对角检测；

步骤S214：完成第二个外侧对角检测后，R轴负方向旋转45°，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位，X轴负方向移动完成第三条外侧边拍照；

步骤S215：完成第三条外侧边拍照后，R轴负方向旋转45°，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第三个外侧对角检测；

步骤S216：完成第三个外侧对角检测后，R轴负方向旋转45°，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位，X轴负方向移动完成第四条外侧边拍照；

步骤S217：完成第四条外侧边拍照后，R轴负方向旋转45°，调整Y轴对焦，X轴移动到拍照位后，拍照完成第四个外侧对角检测；

步骤S218：完成四条外侧边和四个外侧对角检测后，Z轴上抬移动回位，A轴旋转回到与平面垂直状态，期间R轴正方向旋转45°回至平面时的角度位置，最后调整各轴回到初始状态；

可以理解地，本实施例中的检测图像采集方法能够较佳地对检测对象中易出现缺陷的四个侧边和四个对角检测以及平面上四条边进行检测；从而能够在保持较高的检测效率的同时具有较广的检测范围，进而保证较高的不良品检出率。

具体地，本实施例中的检测图像采集方法能够同时对于多个放置于各个工位处的检测对象进行同步采集；此外，在各个部位的图像采集过程中，待采集的检测对象始终位于所处工位处，并且通过与所处工位相对应的相机121进行拍照采图。并且检测对象和视觉采集组件120也只需跟随设定好的旋转角度而依次完成各个部位的拍照采图；从而在整个采图过程中能够稳定便捷地迅速对检测对象的重点部位进行视觉图像采集，进而较佳地提高图像采集效率，进而保证了后续能够较高效地对于所采集图像进行分析处理以得出检测对象的外观缺陷检测结果。

并且，在采图过程中，所设定好的旋转角度以及各个角度的旋转顺序能够较佳地保证检测对象的各个重点部位均能够得到覆盖，从而能够较佳地避免缺陷检测遗漏的情况。并且采用上述流程中的旋转角度和各个角度的旋转顺序能够较佳地确保整个检测流程中，整体流程的运行保持平顺流畅且高效，无效旋转较少，从而较佳地减小了在检测过程中，因旋转过于复杂而影响到检测对象定位稳定性的情况，进而在旋转过程中能够稳定地依次完成各个重点部位的检测视觉图像采集。

此外，经过前述实施例4中的标定方法进行标定后能够较佳地确保检测过程中各个工位能够保持同步，从而能够为多工位检测图像采集的同步稳定进行提供好的前提条件；从而能够较佳地保证了各个工位处检测对象的检测图像的视觉采集效果均能维持在较高的一致水平，进而保证了后续对所采集图像进行分析检测的准确性。

实施例6

结合图14，本实施例提供一种将实施例5中检测图像采集方法用于手机中框1400视觉图像采集的应用；可以理解地，通过该方法能够较佳地对于手机中框1400中易出现视觉缺陷的部位进行检测图像采集以配合后续的分析检测并排除不良品。

容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的一个或几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

Claims (10)

1.一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：包括设备主体(100)，设备主体(100)包括安装平台(130)，安装平台(130)处布置有具有第一移动方向、第二移动方向以及第一旋转方向的工装组件(110)，工装组件(110)用于放置检测对象；

安装平台(130)处竖直布置有视觉安装架(140)；视觉安装架(140)位于工装组件(110)上方的位置处设置有沿第三移动方向与其移动配合的旋转安装板(150)；旋转安装板(150)沿第一移动方向上的两端之间设有具有第二旋转方向的旋转罩(160)，旋转罩(160)处通过视觉安装板(170)安装有随旋转罩(160)旋转的视觉采集组件(120)；视觉采集组件(120)处形成检测区域，工装组件(110)能够位于检测区域处。

2.根据权利要求1所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：第一移动方向、第二移动方向和第三移动方向两两正交，第一旋转方向和第二旋转方向的旋转轴相互垂直；第一旋转方向的旋转轴与第三移动方向相平行；第二旋转方向的旋转轴与第一移动方向相平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：工装组件(110)包括安装底板(210)，安装底板(210)处布置有吸盘安装板(220)，吸盘安装板(220)处均匀分布有用于吸附检测对象的吸嘴(230)。

4.根据权利要求3所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于，其特征在于：安装平台(130)处沿第二移动方向平行对称设置有第二直线导轨(310)，第二直线导轨(310)上设置有与其滑动配合的第二滑动块(320)；安装平台(130)处设有用于驱动第二滑动块(320)沿第二移动方向移动的第二滚珠丝杆模组(330)。

5.根据权利要求4所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于，其特征在于：第二滑动块(320)上安装有第一安装板(340)；第一安装板(340)上安装有沿第一移动方向布置的第一导轨座(510)；第一导轨座(510)处设有与其沿第一移动方向滑动配合的第一滑动座(520)；第一导轨座(510)处还设有用于驱动第一滑动座(520)滑动的第一滚珠丝杆模组(350)，第一滚珠丝杆模组(350)的第一滑动座(520)上安装有布置有工装组件(110)的工装安装座(530)；工装安装座(530)处设有用于带动工装组件(110)在第一旋转方向上旋转的同步带组件。

6.根据权利要求5所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于，其特征在于：同步带组件包括驱动轮(610)，从动轮(620)，惰轮(630)和用于实现驱动轮(610)、从动轮(620)以及惰轮(630)之间动力传动的传动带；驱动轮(610)由同步带驱动电机以驱动；安装平台(130)位于第二移动方向上的一侧设有用于感应监测工装组件(110)在第二移动方向上的移动状态的感应器组件(410)。

7.根据权利要求1所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：视觉检测组件包括相机(121)和光源(122)；相机(121)用于对于检测区域处放置于工装组件(110)处检测对象的检测图像进行视觉采集；光源(122)用于对检测区域进行打光。

8.根据权利要求7所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：视觉安装架(140)包括布置于安装平台(130)两侧的侧边立板(141)；第二直线导轨(310)以及工装组件(110)位于两侧的侧边立板(141)之间；两侧的侧边立板(141)之间连接有连接横板(142)，连接横板(142)位于工装组件(110)的上方且不会与工装组件(110)在第二移动方向上的移动发生干涉。

9.根据权利要求8所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：连接横板(142)处平行对称布置有沿第三移动方向的第三直线导向块(810)；第三直线导镶块处与其滑动配合的第三滑动杆(820)与旋转安装板(150)相连接；连接横板(142)处位于两侧的第三直线导向块(810)之间的位置处设有沿第三移动方向布置有第三滚珠丝杆模组(830)，第三滚珠丝杆模组(830)中的移动座通过驱动连板(840)与旋转安装板(150)相连接以驱动旋转安装板(150)沿第三移动方向移动。

10.根据权利要求9所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：旋转安装板(150)沿第一移动方向上的两端垂直形成有旋转装配板(151)，旋转罩(160)安装于两侧的旋转装配板(151)之间所形成的空间内，一端的旋转装配板(151)处设置有用于驱动旋转罩(160)旋转的侧边DD电机(1110)；另一端的旋转装配板(151)处设置有用于活动安装旋转罩(160)的安装轴承；旋转罩(160)与安装有视觉采集组件(120)的视觉安装板(170)相连接并带动其在第二旋转方向上旋转；连接横板(142)以及旋转安装板(150)共同对视觉安装板(170)以及视觉采集组件(120)的旋转范围形成限位约束。

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