专利名称：瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量系统，特别是一种用于对瓷砖的各项尺寸及其 形状进行在线(生产线上)检测的自动化视觉测量系统。
背景技术：
瓷砖的尺寸及形状误差对瓷砖的质量影响很大。大多数厂家采用人 工測量瓷砖的尺寸及形状，测量的准确度、稳定性以及效率都存在很多 问题。因此，人们急需研制一种高效率、高精度的机器检测设备，对瓷砖生产质量控制起重要作用。目前，有人研制出了单个CCD摄像头的瓷 砖生产在线视觉測量系统，其主要工作原理是利用一个CCD摄像头采集 通过它拍摄区域的瓷砖的图像，摄得的图像用于尺寸测量；尺寸测量是 要找到瓷砖在图像中显示的各个边缘，经过一些测量工具计算，算出所 测的瓷砖的尺寸。系统将该数值与合格数值进行对比，如果该数值在合 格取值范围之内，则判定为合格品；如果该数值在合格取值范围之外， 则判定为不合格品，此时系统自动报警。上述系统可以综合完成尺寸、 边缘缺陷、斑点及色差的检测，检测速度30-80件/分钟，这种单个CCD 摄像头的视觉测量系统用于尺寸测量的缺点是随瓷砖尺寸增加测量精度 降低，再加上光学成像误差的影响大，因此测量精度不高， 一般只有 0. 2咖。发明内容本发明是要解决现有技术中存在的测量精度随瓷砖尺寸增加而降 低、光学成像误差影响测量精度的问题，提供一种具有更高测量速度和 测量精度的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统。为解决上述技术问题，本发明采用了以下的技术方案设计一种瓷 砖尺寸及形状在线视觉测量系统，包括瓷砖生产线上的瓷砖传送带以及 通过瓷砖传送带进行传送的瓷砖，所述瓷砖传送带上方设置有固定在机 架上的两根横向导轨和两根可沿横向导轨横向移动的纵向导轨，两根纵 向导轨上分别设有滑轨，每根纵向导轨的滑轨上分别设有前后两块滑块， 每块滑块上设置有高度可调的摄像头安装架，每个摄像头安装架的下部 固定有一 CCD摄像头，四个CCD摄像头均与计算机图象釆集单元连接， 每个CCD摄像头摄取瓷砖的一个角的图象。在每块滑块上还向下延伸地设置有一根背光源悬吊杆，每根背光源 悬吊杆的上端固定在滑块上，下端固定有一个背光源，该背光源位于相 应的CCD摄像头的正下方。所述的每块滑块上还分别设置有可将滑块及 其上的摄像头安装架和背光源悬吊杆锁定在合适的纵向位置上的滑块锁 紧旋钮。所述摄像头安装架的高度通过滑块上的高度调节机构实现升降调 节，该高度调节机构包括高度调节旋钮和高度锁紧旋钮。所述两根横向导轨上也分别设有滑轨，每根纵向导轨的两端分别通 过一块滑板架设在横向导轨上，滑板与横向导轨的滑轨形成滑动配合。 所述滑板上设置有可将滑板及其上的纵向导轨锁定在合适的横向位置上 的纵向导轨锁紧旋钮。本发明相对于已有技术来说，具有以下的有益效果和优点 (1)由于使用了四个CCD摄像头，每个摄像头检视瓷砖的一个角，这 样不管瓷砖大小，都只检测角部一个很小的局部范围，因此不依 赖像素计数来解决尺寸检测和形状检测，克服了瓷砖尺寸越大、 测量精度越低导致的测量精度低的缺点，可以获得很高的分辨 率，理论上精度可达到CCD的像素点距值，考虑瓷砖边沿的磨削 精度和成像锐度问题，以及实际需要，因此可以实现0.05鹏的 测量精度，同时，也克服了已有技术中存在的光学成像误差的影。(2) 由于只测量瓷砖的尺寸和形状精度，检测速度快，小于500亳秒， 可以在瓷砖生产线上实现实时在线测量，使测量过程完全自动 化。(3) 提高了测量的准确度、稳定性以及效率，降低成本，增加了经济 效益。
图1是本发明的在线视觉测量系统的结构示意图； 图2是本发明中使用的标定尺的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统被安装在 瓷砖生产线上，位于磨边机的后部，经过磨边机打磨的瓷砖1在传送带 上依次通过测量系统的下方并受到测量。在线视觉测量系统包括相互平 行的两根横向导轨5、 11,横向导轨5、 11固定在整个测量系统的机架(附 图中未示出)上，无法移动，两根横向导轨5、 11上分别设有滑轨。与 横向导轨5、 11垂直地设置有两根平行的纵向导轨4、 7,每根纵向导轨 的两端分别通过一块滑板13架设在横向导轨5、 11上，滑板13与横向 导轨的滑轨配合，使纵向导轨4、 7可沿横向导轨5、 ll横向移动，从而 改变以下要提到的摄像头2的横向位置，以适应不同尺寸的瓷砖1。滑板 13上设置有纵向导轨锁紧旋钮6,可将滑板13及其上的纵向导轨4、 7 锁定在合适的横向位置上。纵向导轨4、 7上也分别设有滑轨，每根纵向 导轨的滑轨上分别设有前后两块滑块，每块滑块8上设置有高度可调的 摄像头安装架14,摄像头安装架14的下部固定有一 CCD摄像头2。摄像 头安装架14的高度通过滑块8上的高度调节机构实现升降，该高度调节 机构主要通过高度调节旋钮9来执行，通过调节这个旋钮，可保证四个 摄像头距离瓷砖表面的距离相等；高度调节完毕后通过高度锁紧旋钮12 将摄像头安装架H的髙度锁定。所述滑块8上还设置有滑块锁紧旋钮10, 可将滑块8及其上的摄像头安装架14锁定在合适的纵向位置上。此外， 每块滑块8还向下延伸地设置有一根背光源悬吊杆15,每根背光源悬吊 杆15的上端固定在滑块8上，下端固定有一个背光源3，该背光源3可 以是LED灯。每个背光源3在瓷砖1的一个角下面，位于CCD摄像头2 的正下方，目的是保证瓷砖的角的边缘成像清晰；CCD摄像头与计算机的 图象采集卡连接，每个CCD摄像头摄取瓷砖的一个角的图象。通过移动 上述滑块，可以沿纵向导轨改变摄像头和背光源的纵向位置，以适应不 同尺寸的瓷砖。本发明中的四个CCD摄像头安装在同一平面内，可以通过成正交关 系的纵向和横向的导轨移动改变其位置，以便测量不同尺寸的瓷砖，为 了消除摄像头高度不一致的影响，每个摄像头的高度位置都可调整。当 每个摄像头的中心大致对准瓷砖的角点后，调整摄像头高低使四个摄像 头在一个水平面上，通过设置在瓷砖角点下方的背光源将瓷砖角的两个 相交边清晰成像在摄像头上。通过测量计算机上的图象釆集卡将图象釆 集到计算机内，测量软件通过对像素的灰度判断，找到角点的两条边， 并因此检出角点。为了实现测量，首先必须用标定尺标定一个与所要測量的瓷砖尺寸 一样的标准瓷砖的四个角点位置所对应的像素，以后在测量实际瓷砖的
时候，测量软件判断实际瓷砖的每个角点相对对应的标定点的位置误差， 就可以计算出实际瓷砖的尺寸和形状误差。参考图2,对标定尺的工作原理说明如下该标定尺实际是一个游标尺16,,它带两个可移动的游标17,每个游标上有一个带游标刻度和标 定记号的玻璃片18，玻璃片上印刷有一组按矩阵精确排列的圆斑，使用 前，先将两个玻璃片的距离调整到刚好等于瓷砖长度(或宽度)基本尺 寸的距离，然后将标定尺放置在两个CCD摄像头下，通过两个玻璃片上 的各一个圆斑标定理想瓷砖的两个角点，通过玻璃片上的一行圆斑来校 准尺的方向，如此重复四次，标出理想瓷砖的四个角点。测量前的准备过程在开始测量工作前，首先根据瓷砖大小，移动 滑块和纵向导轨，使四个摄像头的中心大致对准瓷砖的角，使瓷砖的角 点刚好成像在摄像头视场的中心位置；调节高度调节旋钮，使四个摄像 头距离瓷砖上表面的距离相等，最后用旋钮10和旋钮12锁紧所有活动 结构。启动计算机和测量程序。这样测量前的准备过程就完成。测量工作过程瓷砖经过磨边后，随传送带移动到CCD摄像头下面, 瞬间停顿，CCD摄像头摄取瓷砖角部图象，数据由图象采集卡采集，计算 机分析图象，找出瓷砖角点，与事先记录的标定点对照，计算出瓷砖的 尺寸和形状误差，如果超差，给出声光瞢告，同时完成废次品记数，如 果生产线的后面有剔除装置，则控制剔除装置将废次品剔除。本发明中 使用的测量软件的算法原理及编程技术及其工作过程可通过公知的测量 软件和编程技术来实现，在此不做具体描述。本发明的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统，使用四个CCD摄像头, 每个摄像头检视瓷砖的一个角，这样不管瓷砖大小，都只检测角部一个 很小的局部范围，消除了单个CCD摄像头的视觉测量系统中存在的光学 成像误差的影响；不依赖像素计数实现几何测量，而是利用标定尺标定
四个基准点作为理想瓷砖的四个角点作为参照来实现测量，因此，测量 精度不受瓷砖大小影响。本专利只测量尺寸和形状精度，因此，检测速度快，可以在500亳秒内完成，因此可以在瓷砖生产线上做实时在线测 量，使测量过程完全自动化。以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明发明构思的前提下，还可以做出若 干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统，包括瓷砖生产线上的瓷砖传送带以及通过瓷砖传送带进行传送的瓷砖，其特征在于所述瓷砖传送带上方设置有固定在机架上的两根横向导轨和两根可沿横向导轨横向移动的纵向导轨，两根纵向导轨上分别设有滑轨，每根纵向导轨的滑轨上分别设有前后两块滑块，每块滑块上设置有高度可调的摄像头安装架，每个摄像头安装架的下部固定有一CCD摄像头，四个CCD摄像头均与计算机图象采集单元连接，每个CCD摄像头摄取瓷砖的一个角的图象。
2. 根据权利要求1所述的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统，其特征 在于在每块滑块上还向下延伸地设置有一根背光源悬吊杆，每根背光源 悬吊杆的上端固定在滑块上，下端固定有一个背光源，该背光源位于相应 的CCD摄像头的正下方。
3. 根据权利要求2所述的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统，其特征 在于所述的每块滑块上还分别设置有可将滑块及其上的摄像头安装架和 背光源悬吊杆锁定在合适的纵向位置上的滑块锁紧旋钮。
4. 根据权利要求1至3任一所述的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统， 其特征在于所述摄像头安装架的高度通过滑块上的高度调节机构实现升降调节，该高度调节机构包括高度调节旋钮和高度锁紧旋钮。
5. 根据权利要求1至3任一所述的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统， 其特征在于.，所述两根横向导轨上也分别设有滑轨，每根纵向导轨的两端 分别通过一块滑板架设在横向导轨上，滑板与横向导轨的滑轨形成滑动配
6.根据权利要求5所述的瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统，其特征 在于所述滑板上设置有可将滑板及其上的纵向导轨锁定在合适的横向位 置上的纵向导轨锁紧旋钮。
全文摘要
本发明公开了一种瓷砖尺寸及形状在线视觉测量系统，其在瓷砖传送带上方设置有固定在机架上的两根横向导轨和两根可沿横向导轨横向移动的纵向导轨，两根纵向导轨上分别设有滑轨，每根纵向导轨的滑轨上分别设有前后两块滑块，每块滑块上设置有高度可调的摄像头安装架，每个摄像头安装架的下部固定有一CCD摄像头，四个CCD摄像头均与计算机图象采集单元连接，每个CCD摄像头摄取瓷砖的一个角的图象。本发明克服了光学成像误差的影响以及瓷砖尺寸越大、测量精度越低导致的测量精度低的缺点，实现0.05mm的测量精度；因为只是单纯做专门的尺寸和形状测量，检测速度更高，可以小于500毫秒，在瓷砖生产线上可以实现实时在线测量。
文档编号G01C11/00GK101131315SQ20061006225
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月22日 优先权日2006年8月22日
发明者刘守义, 毓 程, 谢国明 申请人:刘守义;程 毓;谢国明