一种视觉检测集成模块及集成方法与流程

本发明涉及一种视觉检测集成模块及集成方法，属于工业视觉检测技术领域。

背景技术：

目前，中国已成为机器视觉发展最活跃的地区之一，工业领域是机器视觉应用比重最大的领域，主要用于产品质量检测、分类、机器人定位、包装等，一方面代替人工视觉，另一方面用于提高生产的柔性和自动化程度。其非接触性、实时性、灵活性和精确性等特点可以有效的解决传统检测方法存在的问题。

目前市场上的工业机器视觉检测系统，主要采用检测专机，智能相机等形式。其中，检测专机性能强，可针对某些大批量生产的零件进行快速、精准的测量，但是价格都比较昂贵，体积重量较大，灵活性较差。智能相机是一种高度集成化的微小型机器视觉系统，它将图像的采集、处理与通信功能集成于单一相机内，从而提供了具有多功能、模块化、易于实现的机器视觉解决方案。但如果智能相机的分辨率过大，所需处理的图像数据量也会比较大，由于智能相机结构紧凑的特性，导致其散热性能有限，分辨率过大会导致设备温度过高，造成相机芯片成像质量下降、系统稳定性变差等后果，因此智能相机检测的分辨率受限，性能较差。

因此，亟需一种适应各类生产线，安装配置灵活，维护方便，适用范围广，性价比高，且分辨率高，散热能力强的视觉检测集成模块。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中上述的不足，提供了一种视觉检测集成模块及集成方法。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

一种视觉检测集成模块包括机箱、相机、镜头、光源、二维转动调节锁紧机构、挂式结构、工控机、plc模块；所述机箱内部具有两个舱室，挂式结构位于机箱顶面，相机、镜头、光源和二维转动调节锁紧机构位于机箱中的一舱，工控机和plc模块固定安装于机箱的另一舱室内；相机、镜头和光源固定连接在一起并与二维转动调节锁紧机构连接，二维转动调节锁紧机构通过一转动副连接在机箱的顶壁上；所述工控机和plc模块电性连接用于控制相机实现检测。

进一步地、所述的相机、光源和plc模块均通过数据和供电电缆与工控机连接，由工控机进行控制。

进一步地、所述的挂式结构包括与生产线连接的挂钩安装板和机箱上的挂孔，视觉检测集成模块通过挂钩与挂孔的配合安装在生产线上。

进一步地、所述的二维转动调节锁紧机构包括二维转台、调节手轮、锁紧机构、减速机构和调节丝杆，所述的二维转台的长度方向和宽度方向上分别设置安装有锁紧机构，所述的机箱的内侧壁上还安装有减速机构，调节丝杆的一端安装在锁紧机构的内部，调节丝杆的另一端与减速机构配合安装后穿出机箱，所述的调节手轮与调节丝杆配合安装。

进一步地、所述的机箱在工控机一侧设置立体散热构型，并配置风扇等散热装置。

一种视觉检测集成方法，该方法是依托一种视觉检测集成模块实现的，包括以下步骤：

步骤1：将相机、镜头、光源固定连接在一起，并安装到二维转台上；

步骤2：将相机、镜头、光源、二维转动调节锁紧机构、工控机、plc模块分别安装在机箱内部的各自位置；

步骤3：将相机、光源、plc模块与工控机通过电缆连接，并将plc模块接入自动化生产线系统；

步骤4：挂式结构的挂钩板固定安装在生产线上，通过与机箱上的挂孔配合，将视觉检测集成模块布置在生产线上的合适检测位置，并固定；

步骤5，将二维转动调节锁紧机构的两个可拆卸带刻度角度调节手轮安装到视觉检测集成模块上，将检测工件放在检测模块镜头正下方，检测模块开机运行，通过两个方向安装的可拆卸带刻度角度调节手轮及其减速机构调节相机光轴，通过外接显示器观察成像的效果，直至光轴与工件被测尺寸所在平面垂直，通过锁紧机构将二维转台锁紧固定；

步骤6，调整完毕后，视觉检测集成模块作为生产线中的一部分，通过plc模块控制检测位置工件的运动和停止，并通过专用测量软件及算法对零件外形尺寸进行自动化检测，并判断产品是否合格。

本发明具有以下有益效果：

1.本发明结构简单，体积小，重量轻，安装配置灵活，可以布置在生产线上的任意位置，可以实现任一道工序后的产品外形尺寸精确测量；

2.本发明适用范围广，可用于单件小批量产品的专用检测，也可用于大批量产品的生产线中；

3.本发明相机分辨率高，性能强大，且散热能力强，能够提供更高精度的视觉检测；

4.本发明安装拆卸方便，内部模块可根据具体被检测零件调整更换，维护方便，性价比高。

附图说明

图1：本发明布置示意图；

图2：锁紧机构的结构示意图；

图3：减速机构的结构示意图；

其中：1-机箱；2-相机；3-镜头；4-光源；5-二维转动调节锁紧机构；51-二维转台；52-可拆卸带刻度角度调节手轮；53-锁紧机构；54-减速机构；55-调节丝杆；6-挂式结构；7-工控机；8-plc模块；9-转动副。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种视觉检测集成模块包括机箱1、相机2、镜头3、光源4、二维转动调节锁紧机构5、挂式结构6、工控机7、plc模块8；所述机箱1内部具有两个舱室，挂式结构6位于机箱1顶面，相机2、镜头3、光源4和二维转动调节锁紧机构5位于机箱中的一舱，工控机7和plc模块8固定安装于机箱的另一舱室内；相机2、镜头3和光源4固定连接在一起并与二维转动调节锁紧机构5连接，二维转动调节锁紧机构5通过一转动副9连接在机箱1的顶壁上；所述工控机7和plc模块8电性连接用于控制相机2实现检测。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种视觉检测集成模块，所述的相机2、光源4和plc模块8均通过数据和供电电缆与工控机7连接，由工控机7进行控制。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种视觉检测集成模块，所述的挂式结构6包括与生产线连接的挂钩安装板和机箱上的挂孔，视觉检测集成模块通过挂钩与挂孔的配合安装在生产线上。

具体实施方式四：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种视觉检测集成模块，所述的二维转动调节锁紧机构5包括二维转台51、调节手轮52、锁紧机构53、减速机构54和调节丝杆55，所述的二维转台51的长度方向和宽度方向上分别设置安装有锁紧机构53，所述的机箱1的内侧壁上还安装有减速机构54，调节丝杆55的一端安装在锁紧机构53的内部，调节丝杆55的另一端与减速机构54配合安装后穿出机箱1设置，所述的调节手轮52与调节丝杆55配合安装。

为了进一步说明该实施方式的锁紧机构53和减速机构54的工作原理和结构，下面公开其中一个实施结构；

锁紧机构53包括锁紧螺母531和锁紧套532，所述的锁紧套532为端面法兰式锁紧套，其锁紧套532为卡瓣式锁紧套，锁紧套532的外端面为锥形外螺纹套环，所述的锁紧螺母531内部具有锥形内孔面，锥形内孔面上加工有内螺纹，锁紧螺母531旋紧安装在锁紧套532上，所述的调节丝杆55安装在锁紧机构53的锁紧套532内部，旋拧锁紧螺母531，锁紧套532的卡瓣能够实现锁紧调节丝杆55，这样在调节锁紧机构53的作用下，实现二维转台51及与其固连的相机镜头等模块锁紧固定；

减速机构54包括减速齿轮箱体541、减速大齿轮542和减速小齿轮543，减速齿轮箱体541内通过轴承转动安装有减速大齿轮542和减速小齿轮543，减速大齿轮542和减速小齿轮543啮合安装，减速小齿轮543中心位置安装有齿轮轴544，齿轮轴544上安装有调节手轮52，减速大齿轮542的中心位置安装有丝母545，丝母545内部配合安装有调节丝杆55，工作过程中，手动转动调节手轮52，调节手轮52通过齿轮轴544带动减速小齿轮543，在减速小齿轮543与减速大齿轮542的啮合作用下，减速大齿轮542转动，此时安装在减速大齿轮542内部的丝母545转动，进而实现了调节丝杆55的横向位移，在调节丝杆55横向位移作用下，调节丝杆55推动二维转台51相对机箱实现左右摆动，进而实现安装在二维转台51下的相机2的测量光源与被测工件外形尺寸的平面垂直。

通过旋转调节手轮52对二维转台51的两个方向摆动角度进行微调，手轮旋转一周，转台角度调节1°。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种视觉检测集成模块，所述的机箱1在工控机7一侧设置立体散热构型，并配置风扇等散热装置。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种视觉检测集成模块，一种视觉检测集成方法，该方法是依托一种视觉检测集成模块实现的，包括以下步骤：

步骤1：将相机2、镜头3、光源4固定连接在一起，并安装到二维转台51上；

步骤2：将相机2、镜头3、光源4、二维转动调节锁紧机构5、工控机7、plc模块8分别安装在机箱1内部的各自位置；

步骤3：将相机2、光源4、plc模块8与工控机7通过电缆连接，并将plc模块8接入自动化生产线系统；

步骤4：挂式结构6的挂钩板固定安装在生产线上，通过与机箱上的挂孔配合，将视觉检测集成模块布置在生产线上的合适检测位置，并固定；

步骤5，将二维转动调节锁紧机构5的两个可拆卸带刻度角度调节手轮52安装到视觉检测集成模块上，将检测工件放在检测模块镜头正下方，检测模块开机运行，通过两个方向安装的可拆卸带刻度角度调节手轮52、减速机构54和调节丝杆55调节相机光轴，通过外接显示器观察成像的效果，直至光轴与工件被测尺寸所在平面垂直，通过锁紧机构53将二维转台51锁紧固定；

步骤6，调整完毕后，视觉检测集成模块作为生产线中的一部分，通过plc模块控制检测位置工件的运动和停止，并通过专用测量软件及算法对零件外形尺寸进行自动化检测，并判断产品是否合格。

本发明创造的具体工作使用过程如下：

首先，根据被检测工件的外观形状尺寸，选择相应性能的相机，镜头和工控机，并设计专用的测量软件及算法，然后集成事件检测模块，包括如下步骤：

步骤1：将经过选择的相机、镜头、光源通过相机支架固定连接在一起，保证三者可以同时运动，然后将其一并安装到二维转台上；

步骤2：如图1所示，将相机、镜头、光源、二维转动调节锁紧机构组成的模块整体安装到机箱的其中一舱当中并固定，将工控机、plc模块分别安装在机箱另一舱的各自位置并固定；

步骤3：将相机、光源、plc模块与工控机通过电缆连接，接入电源并开机调试，保证检测模块正常工作，然后将plc模块接入自动化生产线系统；

步骤4：被检测工件经过生产线上某一道工序后，需要对外形尺寸进行检测，选择该工序后的工件传送带上方适合的检测位置，将挂式结构的挂钩板固定安装在生产线传送带旁边合适位置，若采用壁挂式结构则挂孔设置在机箱背面，若采用吊挂式结构则挂孔设置在机箱顶面，通过挂钩与机箱上的挂孔配合，将视觉检测集成模块安装在传送带上工件位置的正上方，然后将视觉检测集成模块固定；

步骤5，将被检测工件放在传送带上及检测模块镜头正下方，检测模块开机调试，保证被检测工件完全位于相机镜头的视野中，然后将二维转动调节锁紧机构的两个可拆卸带刻度角度调节手轮安装到视觉检测集成模块上，通过两个方向的调节手轮，经过与其连接的减速机构和调节丝杆的传动，可以对相机的二维转台的两个方向的俯仰角度进行微调，旋转两个方向的调节手轮以调节相机的光轴，通过外接显示器观察被检测工件在相机中成像的效果，调节光轴至与被测工件外形尺寸的平面垂直，保证测量的精确度，调整光轴到位后，通过两个锁紧机构将二维转台及与其固连的相机镜头等模块锁紧固定；

步骤6，调节完毕后，视觉检测集成模块作为生产线中的一部分，plc模块接入自动化生产线系统，当该检测工序上传送带上的被检测工件完全进入相机镜头视野中，控制器控制传送带停止运动，检测模块通过专用测量软件及算法对零件外形尺寸进行自动检测，数据存储，并判断产品是否合格，检测完毕后，控制器控制传送带继续运行，待下一件工件完全进入相机镜头视野中，重复上述检测步骤，形成该检测工序的完全自动化检测。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。