CN220340078U - 漆面缺陷成像装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种漆面缺陷成像装置，通过将光源装置、图像采集装置和测距装置集成至同一悬架，并且图像采集装置和测距装置沿第一方向间隔排列设置于光源装置一侧，对于车身不同部分的表面弧度差异，能够根据测距装置所检测的距离信息调整机械臂的位姿，进而对图像采集装置拍摄角度进行调整，使得图像采集装置与待检测表面保持最佳距离，提高缺陷成像效果，且具有较强的适应性。

Description

漆面缺陷成像装置

技术领域

本申请涉及漆面缺陷检测技术领域，特别是涉及一种漆面缺陷成像装置。

背景技术

汽车喷漆是在汽车生产的过程中的重要环节，车身漆面质量决定了汽车的品质，由于受到制造工艺的限制，汽车生产过程中车身漆面不可避免会存在一些缺陷，比如颗粒、纤维、钣金、流痕等，这些缺陷的存在严重影响车辆外观。人工目测法是汽车漆面缺陷最主要的检测方法，检测工人通过目视、触摸等方式对漆面进行检查，在存在缺陷的位置画圈进行标记。但由于人的观察能力有限，长时间工作下注意力难以集中，容易造成缺陷的漏检，且这些缺陷面积往往很小，直径通常在1mm以下，无疑给检测人员带来了更大的困难。

近年来随着计算机技术快速发展，计算机视觉技术实现了突破性的进展。应用计算机视觉技术进行缺陷检测的过程中最重要的环节是获取图像，清晰度高，缺陷显著的图像可以有效提高计算机对缺陷的检测质量。

在传统方案中，采用光源和相机结合的方式，根据预定轨迹对车身进行拍摄，然而考虑到车身不同部分的表面弧度差异大，相机并不能根据待检测表面的实际情况调整至最佳距离，缺陷成像效果差。

实用新型内容

基于此，有必要针对车身不同部分的表面弧度差异大，相机并不能根据待检测表面的实际情况调整至最佳距离，缺陷成像效果差的问题，提供一种漆面缺陷成像装置。

本申请提供一种漆面缺陷成像装置，其固定在机械臂的末端，在机械臂的带动下按既定轨迹对待检测的表面进行图像采集；所述漆面缺陷成像装置包括：

悬架；

光源装置，固定至所述悬架，用于向待检测表面投影预设频率的条纹光；

多个图像采集装置，分别固定至所述悬架，用于获取待检测表面的图像信息；

多个测距装置，分别固定至所述悬架，用于获取图像采集装置与待检测表面的距离信息；所述图像采集装置和测距装置沿第一方向间隔排列设置于光源装置一侧，且相邻两个所述图像采集装置之间设置有测距装置；在垂直于第一方向的第二方向上，所述图像采集装置和测距装置的中心位于相同的高度；

控制装置，与所述光源装置、图像采集装置、测距装置及机械臂信号连接，基于预先输入的待检测表面的尺寸数据及测距装置所获取的距离信息调整所述机械臂的位姿，以调整图像采集装置与待检测表面的距离。

本申请涉及一种漆面缺陷成像装置，通过将光源装置、图像采集装置和测距装置集成至同一悬架，并且图像采集装置和测距装置沿第一方向间隔排列设置于光源装置一侧，对于车身不同部分的表面弧度差异，能够根据测距装置所检测的距离信息调整机械臂的位姿，进而对图像采集装置拍摄角度进行调整，使得图像采集装置与待检测表面保持最佳距离，提高缺陷成像效果，且具有较强的适应性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置的结构示意图。

图2为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置的正视图。

图3为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置的结构框图。

图4为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置的侧视图。

图5为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置中描述图像采集装置，测距装置和悬架连接关系的立体图。

图6为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置中描述图像采集装置，测距装置和悬架连接关系的另一视角的立体图。

图7为图6中A处的放大图。

图8为图6中B处的放大图。

图9为图5所提供的漆面缺陷成像装置中描述图像采集装置，测距装置和悬架连接关系的侧视图。

图10本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置中描述采集装置，测距装置和安装座连接关系的爆炸图。

图11为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置中悬架的立体图。

图12为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置中悬架的爆炸图。

图13为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置中缺陷成像的原理图。

图14为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置的成像效果图，其中待检测表面为平面。

图15为本申请一实施例提供的漆面缺陷成像装置的另一成像效果图，其中待检测表面为不规则曲面。

附图标记：

100-漆面缺陷成像装置；110-悬架；111-横梁；111a-限位槽；

112-支撑板；112a-通孔；113-侧板；113a-基部；113b-弯折部；

113c-第二固定孔；113d-第二调整孔；114-底梁；114a-端板；

114b-第一固定孔；114c-第一调整孔；115-连接架；116-法兰盘；

117-限位板；120-安装座；121-第一凸台；122-第二凸台；181-定位盘；

130-光源装置；140-图像采集装置；150-测距装置；160-控制装置；

171-支座；172-吊环螺栓；172a-环部；172b-杆部；173-螺母；

174-固定螺栓；175-调整螺栓；200-机械臂。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供一种漆面缺陷成像装置100，其固定在机械臂200的末端，在机械臂200的带动下按既定轨迹对待检测的表面进行图像采集。

如图1至图3所示，在本申请的一实施例中，所述漆面缺陷成像装置100包括悬架110，光源装置130，图像采集装置140，测距装置150和控制装置160。

具体而言，光源装置130，固定至所述悬架110，用于向待检测表面投影预设频率的条纹光。具体的，光源装置130采用程控可变光源，作为一种光源参数的选择，所述程控可变光源可采用分辨率208*116，像素密度418889，像素间距1.538mm，换帧频率50Hz的LED屏幕。程控可变光源能够为车身提供高频打光，基于漫反射原理，保证图像采集装置140的成像质量，使缺陷点暴露更加明显。光线在不同平面下的反射情况如图13所示，当平行光照射到正常漆面时，发生镜面反射，当光源照射到杂志颗粒或凹坑时，发生漫反射，因此缺陷在成像过程中更加明显。

图像采集装置140设置有多个，分别固定至所述悬架110，用于获取待检测表面的图像信息。成像效果如图14和图15所示。作为一种图像采集装置的型号选择，所述图像采集装置140采用2500W像素，分辨率5120×5120，全局曝光的工业相机，能够进行高效、高清的拍摄，为数据库提供充足的、清晰的图片素材。相机镜头可采用2500W分辨率，IP67级的高清镜头，识别范围大，可捕捉最小尺寸达0.3mm²的缺陷。

测距装置150设置有多个，分别固定至所述悬架110，用于获取图像采集装置140与待检测表面的距离信息。具体的，采用选用量程500mm，分辨力50μm的半导体红外传感器，灵敏度高，能够时刻保持相机镜头与待检测表面的最佳距离。

所述图像采集装置140和测距装置150沿第一方向X间隔排列设置于光源装置130一侧，且相邻两个所述图像采集装置140之间设置有测距装置150。在垂直于第一方向X的第二方向Y上，所述图像采集装置140和测距装置150的中心位于相同的高度。采用以上的布局，使得测距装置150所获取的距离信息能准确反映相机镜头与待检测表面的距离。

控制装置160与所述光源装置130、图像采集装置140、测距装置150及机械臂200信号连接，控制装置160基于预先输入的待检测表面的尺寸数据及测距装置150所获取的距离信息调整所述机械臂200的位姿，进而调整图像采集装置140与待检测表面的距离。

在本实施例中，通过将光源装置130、图像采集装置140和测距装置150集成至同一悬架110，并且图像采集装置140和测距装置150沿第一方向间隔排列设置于光源装置130一侧，对于车身不同部分的表面弧度差异，能够根据测距装置150所检测的距离信息调整机械臂200的位姿，进而对图像采集装置140拍摄角度进行调整，使得图像采集装置140与待检测表面保持最佳距离，提高缺陷成像效果，且具有较强的适应性，能够应对多种车型的汽车车身漆面缺陷成像。

为解决车身颜色对于成像质量的影响，在硬件基础上开发配套光源控制程序，配合光源输出条纹光，能够实现条纹宽度、颜色、亮度、变换频率的精准控制。进一步通过光学实验，确定每一种颜色车型下成像质量最佳的光源类型。

如图1至图3所示，在本申请的一实施例中，所述光源装置130的法向与图像采集装置140的拍摄方向之间的夹角ɑ的取值在大于或等于5°至小于或等于15°的范围内。优选的，夹角ɑ的取值为10°。

在本实施例中，通过光源装置130的法向与图像采集装置140的拍摄方向相对倾斜设置，且限定两者之间的夹角取值，使得光源装置的投射区域中心与图像采集装置的拍摄区域中心大致重合，保证图像采集装置能够采集到光照更好的图像。

如图2所示，在本申请的一实施例中，相邻两个图像采集装置140之间的间距L1的取值在大于或等于12cm至小于或等于18cm的范围内。优选的，L1的取值为15cm。

如图2所示，在本申请的一实施例中，相邻两个测距装置150之间的间距L2的取值在大于或等于12cm至小于或等于20cm的范围内。优选的，L2的取值为16cm。

如图2所示，在本申请的一实施例中，所述图像采集装置140的数量为4个，所述测距装置150的数量为3个。

在本实施例中，通过采用以上数量的图像采集装置和测距装置，使得成像装置整体的体积适中，最大程度地满足了生产线的节拍要求。

如图5，图6和图11所示，在本申请的一实施例中，所述悬架110包括横梁111，侧板113和底梁114。

具体而言，横梁111设置有多个，多个所述横梁111相互平行设置，且所述光源装置130同时固定至多个横梁111，提高光源装置130的稳定性。所述横梁111的两端分别固定有侧板113，通过侧板113将多个横梁111连接成一个整体。底梁114平行于所述横梁111，且所述底梁114的两端分别固定至所述侧板113。所述图像采集装置140和测距装置150直接或间接固定至所述底梁114，且所述图像采集装置140和测距装置150均位于所述底梁114与最靠近所述底梁114的横梁111之间。

在本实施例中，将图像采集装置140和测距装置150安装至悬架110的不同部分，通过悬架110对两者进行定位支撑，方便装配。

具体的，横梁111，侧板113和底梁114均采用铝合材质，降低悬架110的重量。

如图9所示，在本申请的一实施例中，所述侧板113包括基部113a和弯折部113b，所述弯折部113b相对所述基部113a倾斜设置。所述横梁111固定至所述弯折部113b，所述底梁114固定至所述基部113a。

在本实施例中，通过将侧板113分为基部113a和弯折部113b，依此限定底梁114和横梁111的相对位置，进而以侧板113的结构改进来实现光源装置130相对图像采集装置140相对倾斜设置，结构简单。

如图6和图10所示，在本申请的一实施例中，所述漆面缺陷成像装置100还包括安装座120。安装座120固定至所述底梁114，且所述安装座120设置有第一凸台121和第二凸台122，所述图像采集装置140直接或间接固定至所述第一凸台121。具体的，图像采集装置140通过定位盘181安装至第一凸台121。所述测距装置150直接或间接固定至所述第二凸台122。

在本实施例中，通过设置具有第一凸台121和第二凸台122的安装座120，方便对测距装置150和图像采集装置140的安装位置进行限定，使得测距装置150和图像采集装置140保持在相同的高度，保证了视域的统一性和稳定性。具体装配时，首先将所有的测距装置150和图像采集装置140固定至安装座120形成一个检测模组，再将检测模组与底梁114进行装配，降低装配难度。

另外，对于不同型号的测距装置150和图像采集装置140，仅对安装座120进行结构改进即能实现两者的定位安装，提高悬架110的适应性。

如图6至图11所示，在本申请的一实施例中，所述底梁114的两端分别设置有端板114a，底梁114通过端板114a与基部113a固定连接。所述端板114a设置有第一固定孔114b和第一调整孔114c，所述第一调整孔114c设置有多个，多个第一调整孔114c按设定规则布置，例如，在一种实施例中，第一调整孔114c设置有三个，三个第一调整孔114c呈三角布置。

所述侧板113设置有第二固定孔113c和第二调整孔113d，所述第二固定孔113c位于基部113a，且与第一固定孔114b相配合。所述第二调整孔113d设置有多个，分别位于弯折部113b。第二调整孔113d的数量与第一调整孔114c的数量相等，且调整端板114a相对侧板113的位置时，仅存在一个第二调整孔113d与第一调整孔114c的位置完全对准(这里的“完全对准”指两个孔的轴线重合)。即当其中一个第二调整孔113d与一个第一调整孔114c的轴线重合时，其他的第二调整孔113d与第一调整孔114c均相互错位。

所述漆面缺陷成像装置100还包括固定螺栓174和调整螺栓175，固定螺栓174同时穿过第一固定孔114b和第二固定孔113c，限定端板114a相对侧板113沿第二固定孔113c径向的移动自由度。调整螺栓175穿过同时穿过一个第二调整孔113d和一个第一调整孔114c。通过调整螺栓175与固定螺栓174的配合，限定底梁114相对固定螺栓174的转动自由度，从而将底梁114与基部113a完全固定。

多个第二调整孔113d和第二固定孔113c之间的间距相异，使得一个第一调整孔114c仅能与一个第二调整孔113d完全对准。

在本实施例中，在固定螺栓174对侧板113和端板114a限位的基础上，通过选择不同的第一调整孔114c和第二调整孔113d配合，并采用调整螺栓175固定的方式，对底梁114的安装角度进行调整，实现图像采集装置140相对光源装置130的多角度变换。

由于调整孔和固定孔的加工误差以及悬架110制造误差所带来的对精度的影响，导致调整后的图像采集装置140与光源装置130的之间夹角ɑ与设定值存在误差。

如图6和图7所示，在本申请的一实施例中，所述漆面缺陷成像装置100还包括支座171和吊环螺栓172。

具体而言，支座171设置有两个，固定连接至所述底梁114，且所述安装座120位于两个所述支座171之间。所述吊环螺栓172设置有环部172a和杆部172b，所述环部172a转动连接于所述支座171。相应地，最靠近所述底梁114的横梁111设置有支撑板112，所述支撑板112设置有通孔112a。所述杆部172b穿设于所述通孔112a且通过螺母173与支撑板112固定。

在本实施例中，通过设置吊环螺栓172，连接固定在底梁114上的支座171以及固定在横梁111的上的支撑板112，在调整螺栓拧紧前，转动螺母173进行微调，微调经检验合格后，再拧紧调整螺栓，最后将螺母173拧紧。减小调整孔和固定孔的加工误差以及悬架制造误差所带来的对精度的影响，提高图像采集装置与光源装置的之间夹角ɑ的调整精度。

另外，吊环螺栓172对底梁114提供额外的支撑，减小底梁114受重后的弯曲程度，保证测距装置150的检测精度和图像采集装置140的成像效果。

如图11所示，在本申请的一实施例中，所述通孔112a设置为腰形孔，便于对吊环螺栓172的安装角度进行调整。

如图11和图12所示，在本申请的一实施例中，所述悬架110还包括连接架115，法兰盘116和限位板117。

具体而言，连接架115固定连接于至少一个横梁111。法兰盘116固定连接至所述连接架115的一端，用于悬架110整体与机械臂200的连接。

限位板117沿连接架115长度方向固定至所述连接架115的一侧。所述横梁111设置有限位槽111a，限位槽111a位于横梁111的中部，所述限位板117至少部分嵌设于所述限位槽111a中。通过限位板117和限位槽111a的配合，便于连接架115与横梁111的定位。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，各方法步骤也并不做执行顺序的限制，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种漆面缺陷成像装置，其固定在机械臂的末端，在机械臂的带动下按既定轨迹对待检测的表面进行图像采集；其特征在于，所述漆面缺陷成像装置包括：

悬架；

光源装置，固定至所述悬架，用于向待检测表面投影预设频率的条纹光；

多个图像采集装置，分别固定至所述悬架，用于获取待检测表面的图像信息；

多个测距装置，分别固定至所述悬架，用于获取图像采集装置与待检测表面的距离信息；所述图像采集装置和测距装置沿第一方向间隔排列设置于光源装置一侧，且相邻两个所述图像采集装置之间设置有测距装置；在垂直于第一方向的第二方向上，所述图像采集装置和测距装置的中心位于相同的高度；

控制装置，与所述光源装置、图像采集装置、测距装置及机械臂信号连接，基于预先输入的待检测表面的尺寸数据及测距装置所获取的距离信息调整所述机械臂的位姿，以调整图像采集装置与待检测表面的距离。

2.根据权利要求1所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述光源装置的法向与图像采集装置的拍摄方向之间的夹角的取值在大于或等于5°至小于或等于15°的范围内。

3.根据权利要求1所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述图像采集装置的数量为4个，所述测距装置的数量为3个。

4.根据权利要求1所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述悬架包括：

多个横梁，多个所述横梁相互平行设置，且所述光源装置固定至所述横梁；

侧板，所述横梁的两端分别固定有侧板；

底梁，平行于所述横梁，且所述底梁的两端分别固定至所述侧板；所述图像采集装置和测距装置直接或间接固定至所述底梁，且所述图像采集装置和测距装置均位于所述底梁与最靠近所述底梁的横梁之间。

5.根据权利要求4所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述侧板包括基部和弯折部，所述弯折部相对所述基部倾斜设置；所述横梁固定至所述弯折部，所述底梁固定至所述基部。

6.根据权利要求4所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述漆面缺陷成像装置还包括：

安装座，固定至所述底梁，且所述安装座设置有第一凸台和第二凸台，所述图像采集装置直接或间接固定至所述第一凸台，所述测距装置直接或间接固定至所述第二凸台。

7.根据权利要求5所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述底梁的两端分别设置有端板；所述端板设置有第一固定孔和多个第一调整孔；所述侧板设置有第二固定孔和第二调整孔，所述第二固定孔位于基部；所述第二调整孔设置有多个，分别位于弯折部；第二调整孔的数量与第一调整孔的数量相等，且调整端板相对侧板的位置时，仅存在一个第二调整孔与第一调整孔的位置完全对准；

所述漆面缺陷成像装置还包括：

固定螺栓，同时穿过第一固定孔和第二固定孔；

调整螺栓，同时穿过一个第二调整孔和一个第一调整孔。

8.根据权利要求7所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，多个所述第二调整孔和第二固定孔之间的间距相异。

9.根据权利要求6所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述漆面缺陷成像装置还包括：

两个支座，固定连接至所述底梁，且所述安装座位于两个所述支座之间；

吊环螺栓，所述吊环螺栓设置有环部和杆部，所述环部转动连接于所述支座；

其中，最靠近所述底梁的横梁设置有支撑板，所述支撑板设置有通孔；所述杆部穿设于所述通孔且通过螺母与支撑板固定。

10.根据权利要求6所述的漆面缺陷成像装置，其特征在于，所述悬架还包括：

连接架，固定连接于至少一个横梁；

法兰盘，固定连接至所述连接架的一端；

限位板，沿连接架长度方向固定至所述连接架的一侧；

所述横梁设置有限位槽，所述限位板至少部分嵌设于所述限位槽中。