用于在线检测的图像采集装置的制作方法

本实用新型涉及视觉检测技术领域，特别是涉及用于在线检测的图像采集装置。

背景技术：

随着中国国内人口红利的消失，越来越多的在线人工检测岗位自动化的设备所代替。目前，机器视觉被广泛应用于高速生产线上的在线自动缺陷检测、测量等方面。视觉检测优于人工检测在于可保持长时间、不间断的高速检测效果，而对于一般的视觉成像系统，成像质量决定了能否满足检测需求的前提。因此对于成像的系统设计成为了视觉检测系统的核心之一。

目前对于大部分检测设备的外框架结构，一般采用通道式的设计，即在直线链道上，一侧为入口，另一侧为出口，内部通过不同位置的光源分布来进行照明，然后用在不同位置的相机对目标进行捕获。

由于在线检测入口和出口有持续的检测物品通过，并且在同一个检测空间同时存在多个目标，因此不但有内部反射的干扰，同样外部的光源也对成像造成影响，严重的将无法实现有效的检测功能。

目前大部分的在线检测系统的照明只是近似均匀场，在局部有明显的差异，从而干扰到整体的检测精度，大大增加了检测算法的复杂度。目前均匀的照明空间一般只能在局部照明后，通过线扫或者拼接的方式来进行实现，但是这种方式不适用于高速的自动生产线。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的一个目的是要提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的用于在线检测的图像采集装置。

本实用新型一个进一步的目的是提升待检测物品的成像效果和提高在线检测效率。

本实用新型提供了一种用于在线检测的图像采集装置，用于对由输送链道输送的多个待检测物品依次进行拍照，以获取每个待检测物品的图像，装置包括：

检测通道，具有在输送链道输送方向上相对的一进口和一出口，以便于待检测物品通过进口进入检测通道，并通过出口离开检测通道；

光源，设置于检测通道中，用于照亮待检测物品；

相机，配置为对进入检测通道中的待检测物品进行拍照；

两个遮光机构，其中一个遮光机构设置于进口处，配置为在待检测物品进入检测通道时打开进口，在待检测物品进入检测通道后遮蔽进口，另一个遮光机构设置于出口处，配置为在待检测物品离开检测通道时打开出口，在待检测物品进入检测通道后遮蔽出口。

可选地，每个遮光机构均包括一个遮光片组或两个遮光片组；

每个遮光机构包含的两个遮光片组沿检测通道的横向方向依次设置；

每个遮光片组包括一个遮光片或多个遮光片；

每个遮光片组包括的多个遮光片沿检测通道的横向方向依次设置，且该多个遮光片中的每个遮光片竖直布置；或者

每个遮光片组包括的多个遮光片沿检测通道的竖向方向依次设置，且该多个遮光片中的每个遮光片水平布置；并且

每个遮光片组包括的多个遮光片中相邻的两个遮光片相互靠近的边部抵接，以便于遮蔽进口或出口。

可选地，遮光片组包括的多个遮光片均为柔性遮光片；

相邻的两个柔性遮光片配置为当待检测物品移动至与柔性遮光片接触时，使得柔性遮光片发生形变，以依靠待检测物品移动的动力挤开相邻的两个柔性遮光片，从而使得待检测物品穿过遮光机构进入检测通道或离开检测通道；

相邻的两个柔性遮光片还配置为当待检测物品与其脱离时，柔性遮光片恢复至关闭状态，以将检测通道形成一封闭检测空间，从而避免检测通道外部的杂光影响待检测物品的成像质量。

可选地，图像采集装置还包括：

夹持机构，配置为在待检测物品与柔性遮光片接触之前夹持待检测物品，以避免待检测物品与柔性遮光片接触时发生倾倒。

可选地，每个柔性遮光片朝向检测通道一面的颜色与检测通道的内壁颜色相同。

可选地，柔性遮光片的材质为橡胶、塑料或金属。

可选地，每个遮光机构还包括驱动单元；

每个遮光机构包括的驱动单元的数量与遮光机构包括的遮光片组的数量相同且一一对应；

与位于进口处的遮光片组对应的驱动单元配置为当待检测物品即将进入进口时，带动位于进口处的遮光片组移出进口，以打开进口，使得待检测物品进入检测通道；

与位于进口处的遮光片组对应的驱动单元还配置为当待检测物品进入检测通道后，带动位于进口处的遮光片组移动至遮蔽进口的位置；

与位于出口处的遮光片组对应的驱动单元配置为当待检测物品进入检测通道后，带动位于出口处的遮光片组移动至遮蔽出口的位置，以形成封闭的检测通道；

与位于出口处的遮光片组对应的驱动单元还配置为当物品即将离开检测通道时，带动位于出口处的遮光片组移出出口，以打开出口，使得物品穿过出口移出检测通道。

可选地，图像采集装置，还包括：

光电传感器，配置为检测待检测物品移动的位置，以向驱动单元、光源和相机发送作业信号。

可选地，每个遮光片朝向检测通道一面的颜色与检测通道的内壁颜色相同。

可选地，图像采集装置，还包括：

分瓶机构，设置于检测通道的上游，并与输送链道移动方向和移动速度相同，配置为将多个待检测物品等间距分离。

本实用新型的用于在线检测的图像采集装置，通过在检测通道的进口和出口分别设置一个遮光机构，在待检测物品进入检测通道后，遮光机构将进口和出口关闭，形成一个封闭的且具有完全均匀的光照分布的检测通道，由此可避免外部光源或内部反射在待检测物品表面上形成局部反射、明暗不均、色散、阴影等影响，很好地消除了外部干扰，从而提升检测物品成像质量，使得检测物品的成像以非常好的对比度呈现待检测物品的缺陷和瑕疵。

进一步地，本实用新型的用于在线检测的图像采集装置中，利用多个柔性遮光片形成遮光机构，当待检测物品由输送链道输送至与遮光片接触时，可将柔性遮光片挤开，待检测物品穿过柔性遮光片进入检测通道后，柔性遮挡片恢复至关闭状态，避免外部光源对检测通道的影响，从而形成光照分布均匀的检测通道。此种遮光机构的结构简单、易于获取，易于待检测物品进入或离开检测通道，且能起到很好的遮光作用，并且成本较低。

更进一步地，本实用新型的用于在线检测的图像采集装置中，在待检测物品与柔性遮光片接触之前利用夹持机构夹持待检测物品，避免待检测物品与柔性遮光片接触时而发生倾倒，保持待检测物品的移动稳定性。

更进一步地，本实用新型的用于在线检测的图像采集装置中，每个柔性遮光片或遮光片朝向检测通道的一面的颜色与检测通道的内壁颜色相同，便于形成均匀的亮场或暗场，避免内部反射明暗不均对物品成像效果的影响，提升物品成像质量，从而提高检测精度和稳定性。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是现有技术中的用于在线检测的图像采集装置及输送链道的示意性结构图；

图2是根据本实用新型第一个实施例的图像采集装置的遮光机构的示意性结构图；

图3是根据本实用新型第二个实施例的图像采集装置的遮光机构的示意性结构图；

图4是根据本实用新型第三个实施例的图像采集装置的遮光机构的示意性结构图；

图5是根据本实用新型一个实施例的图像采集装置及输送链道的示意性结构图；

图6是根据本实用新型另一实施例的图像采集装置及输送链道的示意性结构图；

图7是现有技术的图像采集装置与本实用新型的图像采集装置的图像成像效果图，其中的(a)为利用现有技术的图像采集装置采集的图像成像效果图，(b)为利用本实用新型的图像采集装置采集的图像成像效果图；以及

图8是现有技术的图像采集装置与本实用新型的图像采集装置的另一图像成像效果图，其中的(a)为利用现有技术的图像采集装置采集的图像成像效果图，(b)为利用本实用新型的图像采集装置采集的图像成像效果图。

具体实施方式

图1是现有技术中的用于在线检测的图像采集装置和输送链道的示意性结构图。

用于在线检测的图像采集装置用于对由输送链道1输送的多个待检测物品2依次进行拍照，以获取每个待检测物品2的图像。该图像采集装置一般性地包括检测通道3、设置于检测通道3中用于照亮待检测物品2的光源4和用于对进入检测通道3中的待检测物品2进行拍照的相机5。

检测通道3具有在输送链道1输送方向上相对的一进口和一出口，待检测物品2由输送链道1输送穿过进口进入检测通道3中，并穿过开口离开检测通道3。

相机5对进入检测通道3中的待检测物品2进行拍照，获得带检测物品2的成像。目前的用于在线检测的图像采集装置中，由于检测通道3在进口、出口处均为敞开状态，以及在检测通道3内存在多个待检测物品2，使得对当前待检测物品2的成像效果很难在整个视野中达到均匀的照明效果，对成像造成影响，严重的将无法实现有效的检测功能。

特别地，本实施例提供的用于在线检测的图像采集装置，包括两个遮光机构6。其中一个遮光机构6设置于进口处，配置为在待检测物品2进入检测通道3时打开进口，在待检测物品2进入检测通道3后遮蔽进口，另一个遮光机构6设置于出口处，配置为在待检测物品2离开检测通道3时打开出口，在待检测物品2进入检测通道3后遮蔽出口。

图像采集装置还包括分瓶机构8。分瓶机构8可以为分瓶螺杆，分瓶机构8设置于检测通道3的上游，并与输送链道1移动方向和移动速度相同，配置为将由输送链道1输送的多个待检测物品2等间距分离。由此可以尽量保证在检测通道3内只存在一个待检测物品2，当需要检测物品2的尺寸较小的局部时，比如检测玻璃容器的瓶口、瓶盖等区域，由于瓶盖之间本身有足够的间距，则可以利用分瓶机构8进行分瓶操作。

图2是根据本实用新型第一个实施例的图像采集装置的遮光机构6的示意性结构图，图3是根据本实用新型第二个实施例的图像采集装置的遮光机构6的示意性结构图，图4是根据本实用新型第三个实施例的图像采集装置的遮光机构6的示意性结构图。

每个遮光机构6均包括一个遮光片组6-1或两个遮光片组6-1。例如，进口处的遮光机构6和出口处的遮光机构6均包括一个遮光片组6-1，或者，进口处的遮光机构6和出口处的遮光机构6中的一个遮光机构6包括一个遮光片组6-1，另一个遮光机构6包括两个遮光片组6-1。

若遮光机构6包括一个遮光片组6-1，该遮光片组6-1的尺寸根据进口的尺寸确定，以遮光片组6-1可完全遮蔽进口或出口为准。

若遮光机构6包括两个遮光片组6-1，该两个遮光片组6-1可沿检测通道3的横向方向依次设置，检测通道3的横向方向是指检测通道3的宽度方向，也可理解为与输送链道1宽度方向大致平行的方向。

遮光机构6中的两个遮光片组6-1中的每个遮光片组6-1均包括一个遮光片6-1a或多个遮光片6-1a，每个遮光片组6-1包括的多个遮光片6-1a沿检测通道3的横向方向依次设置，且该多个遮光片6-1a中的每个遮光片6-1a竖直布置；或者每个遮光片组6-1包括的多个遮光片6-1a沿检测通道3的竖向方向依次设置，且该多个遮光片6-1a中的每个遮光片6-1a水平布置。

若遮光片组6-1包括一个遮光片6-1a，在正常状态时，遮光机构6中的两个遮光片组6-1的遮光片相互靠近的边部抵接，以遮蔽进口或出口。

若遮光片组6-1包括的多个遮光片6-1a，在正常状态时，每个遮光片组6-1包括的多个遮光片6-1a中相邻的两个遮光片6-1a相互靠近的边部抵接，且两个遮光片组6-1中相互靠近的两个遮光片6-1a相互靠近的边部抵接，以便于遮蔽进口或出口。

如图2所示，遮光机构6包括两个遮光片组6-1，每个遮光片组6-1包括多个遮光片6-1a，该多个遮光片6-1a沿检测通道3的横向方向依次设置，且该多个遮光片6-1a中的每个遮光片6-1a竖直布置，且每个遮光片组6-1包括的多个遮光片6-1a中相邻的两个遮光片6-1a相互靠近的端面抵接。

如图3所示，遮光机构6包括两个遮光片组6-1，每个遮光片组6-1包括多个遮光片6-1a，该多个遮光片6-1a沿检测通道3的竖向方向依次设置，且该多个遮光片6-1a中的每个遮光片6-1a水平布置，且每个遮光片组6-1包括的多个遮光片6-1a中相邻的两个遮光片6-1a相互靠近的端面抵接。

如图4所示，遮光机构6包括两个遮光片组6-1，每个遮光片组6-1还包括多个遮光片子组6-1b，以形成多层结构，达到更好的遮光效果。每个遮光片子组6-1b包括的多个遮光片6-1a，该多个遮光片6-1a沿检测通道3的竖向方向依次设置，且该多个遮光片6-1a中的每个遮光片6-1a水平布置。

图5是根据本实用新型一个实施例的图像采集装置及输送链道1的示意性结构图。图5中隐去了检测通道3的结构，以示出检测通道3中的夹持机构9的结构图。

在其中一个实施例中，如图5所示，上述所述的遮光片组6-1包括的多个遮光片6-1a可均为柔性遮光片。例如，遮光片组6-1的多个柔性遮光片竖直延伸，形成类似于门帘的结构。

每个柔性遮光片的材质均为柔性材质，柔性遮光片的材质一般选择柔韧性好、不易折损的材料，比如橡胶、塑料、薄金属片等。对于一些温度较高的生产线，比如玻璃制瓶生产线，需要采用耐温的柔性材料。

每个柔性遮光片朝向检测通道3的一面的颜色与检测通道3的内壁颜色相同，例如，检测通道3内如果是亮场，则柔性遮光片朝向检测通道3一面的颜色为白色，检测通道3内如果是暗场，则柔性遮光片朝向检测通道3一面的颜色为黑色。由此可形成非常均匀的亮场或暗场，避免检测通道内部反射明暗不均对物品成像效果的影响，提升物品成像质量，从而提高检测精度和稳定性。

遮光机构6自然状态时处于遮蔽进口或遮蔽出口的状态，当待检测物品2由输送链道1输送移动至与柔性遮光片接触时，可使得柔性遮光片发生形变，以依靠待检测物品2移动的动力挤开相邻的两个柔性遮光片，从而使得待检测物品2穿过遮光机构6进入检测通道3或离开检测通道3。

当待检测物品2与柔性遮挡片脱离后，柔性遮挡片由于重力作用而恢复至关闭状态，以将检测通道3形成一封闭检测空间，从而避免检测通道3外部的杂光影响待检测物品2的成像质量。

待检测物品2穿过进口处的遮光机构6进入检测通道3后，光源4受控亮起，照亮进入检测通道3的物品2，相机5受控对物品2进行拍照，获取物品2的成像。

由于检测通道3的进口处和出口处均布置有遮光机构6，物品2移动的过程中与遮光机构6接触，容易倾倒。为了保证目标物顺利通过，本实施例中，图像采集装置还可包括夹持机构9，夹持机构9配置为在待检测物品2与柔性遮光片接触之前夹持待检测物品2，以避免待检测物品2与柔性遮光片接触时而发生倾倒。也可理解为，物品2与进口处的柔性遮光片接触之前夹持物品2，物品2穿过出口移出检测通道3后与夹持机构脱离。

如图5所示，夹持机构9可包括位于物品2移动方向两侧的两个皮带轮组。每个皮带轮组均包括一个主动轮、带动主动轮转动的电机、至少一个从动轮和卷绕在主动轮和至少一个从动轮上的皮带。物品2移动至两个第一皮带轮组中的两个第一皮带之间时，两个第一皮带夹持物品2，两个第一皮带由电机带动以与输送链道1相同的速度移动。

图6是根据本实用新型另一实施例的图像采集装置及输送链道1的示意性结构图。图6中隐去了检测通道3的结构。

在另一实施例中，每个遮光机构6还包括驱动单元7。每个遮光机构6包括的驱动单元7的数量与遮光机构6包括的遮光片组6-1的数量相同且一一对应。例如，若遮光机构6包括一个遮光片组6-1，则该遮光机构6还包括一个与该遮光片组6-1连接的驱动单元7，若遮光机构6包括两个遮光片组6-1，则该遮光机构6还包括两个分别与对应的遮光片组6-1连接的驱动单元7。如图6所示，进口处和出口处布置的遮光机构6均包括两个遮光片组6-1和两个分别与遮光片组6-1一一对应的驱动单元7。

与位于进口处的遮光片组6-1对应的驱动单元7配置为当待检测物品2即将进入进口时，带动位于进口处的遮光片组6-1移出进口，以打开进口，使得待检测物品2进入检测通道3。

与位于进口处的遮光片组6-1对应的驱动单元7还配置为当待检测物品2进入检测通道3后，带动位于进口处的遮光片组6-1移动至遮蔽进口的位置。与位于出口处的遮光片组6-1对应的驱动单元7配置为当待检测物品2进入检测通道3后，带动位于出口处的遮光片组6-1移动至遮蔽出口的位置，以形成封闭的检测通道3。由此形成一遮光的检测通道3，从而避免外部光源4对相机5成像的影响，提高相机5的成像效果，很好的消除了外部干扰，以非常好的对比度呈现物品2的检测缺陷和瑕疵。

与位于出口处的遮光片组6-1对应的驱动单元7还配置为当物品2即将离开检测通道3时，带动位于出口处的遮光片组6-1移出出口，以打开出口，使得物品2穿过出口移出检测通道3。

本实施例中，每个遮光片朝向检测通道3的一面的颜色与检测通道3的内壁颜色相同，例如，检测通道3内如果是亮场，则遮光片6-1a朝向检测通道3的一面的颜色为白色，检测通道3内如果是暗场，则遮光片6-1a朝向检测通道3的一面的颜色为黑色。由此可形成非常均匀的亮场或暗场，避免检测通道内部反射明暗不均对物品成像效果的影响，提升物品成像质量，从而提高检测精度和稳定性。

图像采集装置还可包括光电传感器，光电传感器，配置为检测待检测物品2移动的位置，以向驱动单元7、光源4和相机5发送作业信号。当光电传感器检测到物品2即将移动至检测通道3的进口时，光电传感器向位于进口处的遮光机构6的驱动单元7发送作业信号，进口处的遮光机构6的驱动单元7带动遮挡片组移出进口，物品2通过进口进入检测通道3，在物品2进入检测通道3后，驱动单元7带动遮挡片组移动至遮蔽进口的位置。同样地，位于出口处的遮光机构6的驱动单元7带动遮光片组6-1移动至遮蔽出口的位置，以此形成封闭的检测通道3。当物品2在检测通道3中移动至确定的检测位置时，光源4受控亮起，相机5对物品2进行拍照，获得物品2成像图。当物品2即将移动至出口时，位于出口处的遮光机构6的驱动单元7带动遮光片组6-1移出出口，物品2通过出口离开检测通道3，以持续地对输送链道1上的多个物品2进行拍照。

图7是现有技术的图像采集装置与本实用新型的图像采集装置的图像成像效果图，其中的a为利用现有技术的图像采集装置采集的图像成像效果图，b为利用本实用新型的图像采集装置采集的图像成像效果图。

图7示出了针对铝盖喷码检测成像效果图。由图7(a)可以看到，现有技术的图像采集装置获取的铝盖成像效果图上，在铝盖对应的两侧虚线圈内，左侧图像存在明显的深色阴影区域，该区域和正常的喷码区域的亮度已经无法区分，从而导致无法对喷码进行检测，影响了整体的检测效果。由图7(b)可以看到，本实施例的图像采集装置获取的铝盖成像效果图上，整体铝盖的颜色、亮度都非常均匀，并且铝盖上原本金色的部分(右侧虚线圈内显示的部分)也显示原本的亮度，通过对该成像图的处理，可以对喷码进行有效检测。

图8示出了针对玻璃瓶口缺陷检测的成像效果图。由图8(a)可以看到，现有技术的图像采集装置获取的玻璃瓶口成像效果图上，在虚线圈内可以看到，外侧的环境和相邻的玻璃瓶的反光在图像中形成了亮色区域，对待检测的瓶口区域造成了干扰，无法有效地检测玻璃瓶口缺陷。由图8(b)可以看到，本实施例的图像采集装置获取的玻璃瓶口成像效果图上，虚线圈内的亮色干扰都得到很有效的消除，可有效地检测瓶口缺陷。

本实施例的用于在线检测的图像采集装置，通过在检测通道3的进口和出口分别设置一个遮光机构6，在待检测物品2进入检测通道3后，遮光机构6将进口和出口关闭，形成一个封闭的且具有完全均匀的光照分布的检测通道3，由此可避免外部光源4或内部反射在待检测物品2表面上形成局部反射、明暗不均、色散、阴影等影响，很好地消除了外部干扰，从而提升检测物品2成像质量，以非常好的对比度呈现待检测物品2的缺陷和瑕疵。

本实施例的用于在线检测的图像采集装置，对于柱面、曲面等待检测目标，能够最大程度的消除两侧与中间光照不均匀，以及检测通道3的进口和出口造成的反射影像。这对于提高检测精度和实现部分精细化的检测需求具有非常重要的意义。并且能够最大程度的屏蔽外部环境对成像的影响，特别是当观测视角沿着检测通道3延伸方向时成像最容易受干扰。

进一步地，本实施例的用于在线检测的图像采集装置中，利用多个柔性遮光片形成遮光机构6，当待检测物品2由输送链道1输送至与柔性遮光片接触时，可将柔性遮光片挤开，待检测物品2穿过柔性遮光片进入检测通道3，柔性遮挡片恢复关闭状态，避免外部光源4对检测通道3的影响，从而形成光照分布均匀的检测通道3。此种遮光机构6的结构简单、易于获取，易于待检测物品2进入或离开检测通道3，且能起到很好的遮光作用，并且成本较低。

更进一步地，本实施例的用于在线检测的图像采集装置中，在待检测物品2与柔性遮光片接触之前利用夹持机构夹持待检测物品2，避免待检测物品2与柔性遮光片接触时而发生倾倒，保持待检测物品2的移动稳定性。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。