用于检测圆柱体工件表面缺陷的机器视觉装置及检测方法与流程

本发明属于工件表面检测的技术领域，具体涉及一种用于检测圆柱体工件表面缺陷的机器视觉装置及检测方法。

背景技术：

圆柱体工件进行表面缺陷检测时，由于整个柱面无法一次成像，造成快速自动检测的难点，目前已有的自动化圆柱体工件检测装置主要分为两类：第一类是全景成像模块，其中有的采用单个相机或多个相机通过连续采集多幅图像进行拼接获得全景图像，有的采用折反射全景成像模块，用一个相机和镜面组组成，通过折射、反射获得待测圆柱体工件的全景成像，这类系统对光学系统要求较高，视场角的变化，会导致畸变变化，因此对不同大小的元件需要设计一一对应的光学系统，不够灵活，且价格相对昂贵；第二类装置通过相机和被测工件相对位置的变化，采集多幅图像，从而得到完整的柱面图像，其中有的装置将工件一端立于旋转平台中心旋转360°，有的装置夹住工件两端旋转工件，相机在固定位置对工件连续采图获得完整柱面成像，这类装置需至少抵住工件一个端面进行旋转，导致检测柱面时无法同时检测两端面。而上述两类装置每次只能检测一个圆柱体工件，效率较低，无法完全取代人工。因此，需要提供一种新的圆柱体工件表面缺陷检测装置来解决上述问题。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种用于检测圆柱体工件表面缺陷的机器视觉装置和检测方法，其基于机器视觉，可快速检测圆柱体工件柱面和端面的表面缺陷。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种用于检测圆柱体工件表面缺陷的机器视觉装置，包括滚动传送模块、柱面成像模块及端面成像模块，所述滚动传送模块包括用于圆柱体工件滚动的斜面，所述柱面成像模块包括柱面高速成像相机，所述柱面高速成像相机放置于斜面上方且取景方向垂直于斜面，所述端面成像模块包括两个端面高速成像相机，所述两个端面高速成像相机分别置于斜面两侧且取景方向相对。

作为进一步的改进，所述柱面成像模块包括柱面光源，柱面光源的照射方向朝向所述斜面。

作为进一步的改进，所述端面成像模块包括两组端面光源，两组端面光源分别置于斜面两侧且照射方向相对。

作为进一步的改进，还包括传送带，所述传送带的输出端设置在所述斜面的上端。

作为进一步的改进，所述传送带的输出端与斜面之间设置有工件分隔模块，所述工件分隔模块包括活动推杆、分隔片、凸轮及动力装置，所述活动推杆下端在自重或复位元件的作用下顶在所述凸轮的曲面上，所述分隔片连接在活动推杆的上端，所述动力装置驱动凸轮转动，当所述凸轮转动时，所述活动推杆带动所述分隔片打开或关闭传送带输出端与斜面之间的输送通道。

作为进一步的改进，所述斜面的倾斜角度可调。

作为进一步的改进，所述滚动传送模块包括设置在斜面上的静电吸附装置。

作为进一步的改进，所述滚动传送模块包括设置在斜面上的低压吸附装置。

作为进一步的改进，所述低压吸附装置包括抽气泵、真空层及透气薄膜，所述透气薄膜与斜面的上表面形成所述真空层，真空层与抽气泵的抽气口连接。

本发明还提供了一种采用上述机器视觉装置进行圆柱体工件表面缺陷检测的方法，其特征在于，使圆柱体工件在轴线保持水平的状态下从斜面上滚落，滚落过程中，柱面高速成像相机连续采集圆柱体工件柱面图像，端面高速成像相机连续采集圆柱体工件两端面图像，根据柱面和端面图像检测圆柱体工件柱面和端面的表面缺陷。

作为进一步的改进，所述斜面的表面粗糙度可调。

本发明具有如下有益效果：

本发明利用圆柱形工件的滚动代替转动展示完整柱面，使检测柱面与检测端面可以同时进行，并使一副图像中可以检测多个工件；利用工件分隔模块将紧密排布的工件分开固定间隔，以便于图像处理；利用滚动传送模块中长度、倾斜角度、表面光洁度都可调整的工件滚动斜面保证工件纯滚动运动，并利用静电吸附装置或低压吸附装置控制工件平稳滚动，不跳动；利用调整滚动传送模块中工件滚动斜面的宽度或个数来增加同时检测的工件数量，提高检测效率；利用柱面成像系统和端面成像系统同时对柱面和端面成像检测。本发明适用于检测小型圆柱体工件的表面缺陷，能够一次对多个圆柱体工件的柱面和两端面成像并检测其表面缺陷，提高检测效率。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是用于检测圆柱体工件表面缺陷的机器视觉装置的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明所述的用于检测圆柱体工件表面缺陷的机器视觉装置，包括滚动传送模块4、柱面成像模块5及端面成像模块6，所述滚动传送模块4包括用于圆柱体工件滚动的斜面，所述柱面成像模块5包括柱面光源和柱面高速成像相机，所述柱面高速成像相机放置于斜面上方且取景方向垂直于斜面，柱面光源的照射方向朝向所述斜面。柱面高速成像相机连续采集多个排列的滚动圆柱体工件柱面图像，每一帧图像内包含一个到多个圆柱体工件。所述端面成像模块6包括两个端面高速成像相机和两组端面光源，所述两个端面高速成像相机分别置于斜面两侧且取景方向相对，两组端面光源分别置于斜面两侧且照射方向相对。端面高速成像相机的取景方向平行于圆柱体工件端面方向布置，连续采集滚动圆柱体工件两端面图像，每一帧图像内包含一个到多个圆柱体工件。

作为进一步优选的实施方式，还包括传送带1，所述传送带1的输出端设置在所述斜面的上端，传送带1可连续输送圆柱体工件，提高检测效率。

作为进一步优选的实施方式，所述传送带1的输出端与斜面之间设置有工件分隔模块3，所述工件分隔模块3包括活动推杆31、分隔片、凸轮32及动力装置，所述活动推杆31下端在自重或复位元件的作用下顶在所述凸轮32的曲面上，所述分隔片连接在活动推杆31的上端，所述动力装置驱动凸轮32转动，当所述凸轮32转动时，所述活动推杆31带动所述分隔片打开或关闭传送带1输出端与斜面之间的输送通道。分隔片上下运动分隔工件，将紧挨着的工件分开一定间隔以利于滚动和图像处理。

作为进一步优选的实施方式，所述斜面的倾斜角度可调。优选的，斜面的长度、倾斜角度、斜面的材料和光洁度都可以调整，以保证圆柱体工件做无滑动的纯滚动运动。所述滚动传送模块的滚动斜面宽度可以调整，这样可以多排工件同时滚动以提高检测效率。

作为进一步优选的实施方式，所述滚动传送模块4包括设置在斜面上的静电吸附装置或低压吸附装置，通过调节静电或者低气压以保证工件沿斜面无弹跳、平稳、匀速地滚动。

作为进一步优选的实施方式，所述低压吸附装置包括抽气泵、真空层41及透气薄膜42，透气薄膜42为均匀透气薄膜，所述透气薄膜42与斜面的上表面形成所述真空层41，真空层41与抽气泵的抽气口连接。抽气泵工作时，真空层被抽真空，透气薄膜42产生负压，对滚动的圆柱体工件产生吸力，使其可以尽量匀速地滚动。

本发明还提供了一种采用上述机器视觉装置进行圆柱体工件表面缺陷检测的方法，使圆柱体工件2在轴线保持水平的状态下从斜面上滚落，滚落过程中，柱面高速成像相机连续采集圆柱体工件柱面图像，端面高速成像相机连续采集圆柱体工件两端面图像，根据柱面和端面图像检测圆柱体工件柱面和端面的表面缺陷。所述斜面的表面粗糙度可调，这样可以调节斜面与工件之间的摩擦系数，保证圆柱体工件做无滑动的纯滚动运动，表面粗糙度的调整可通过调整斜面的光洁度、材料等手段实现。

本发明的工作原理：一列圆柱体工件经传送带整齐、紧密排列运送至工件分隔模块处，工件分隔模块中的凸轮在连续转动时带动分隔板在传送带底部上下运动，使工件间产生一定间隔，滚动传送模块的斜面通过对倾斜角度、长度、表面光滑度的调节，保证工件纯滚动运动，低压或静电吸附装置对工件施以垂直于斜面的压力以避免工件震动、跳动，保证工件在斜面上匀速滚动，柱面成像模块垂直于工件滚动斜面，连续成像，每帧图像中包含一个到多个工件，端面成像模块包括两组相同的成像模块，分别对准圆柱体工件的两个端面连续采图，每帧图像中包含一个到多个工件。经图像处理，可同时检测每个工件的柱面和端面的表面缺陷。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。