专利名称：一种视觉检测装置及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及视觉检测领域，尤其涉及一种视觉检测装置及系统。
背景技术：
产品加工质量的检测，从最初的人工检测发展到了现代的基于计算机图形学的机器视觉检测，视觉检测的原理是使用高精度相机对被测件的某个平面进行拍摄，计算机获得拍摄的图像后，通过视觉软件与预先在同一位置点拍摄的样品图片进行对比，对划定的监测点进行运算，若对比得到的数据差在预置的可接收范围内，则该监测点是合格的，若对比得到的数据差不在预置的可接收范围内，则该监测点是不合格的。对于电路板、零部件形状、表面质量等产品的检测，通常需要检测产品的单一平面即可到达检测要求，可通过将被测件固定在特定的位置，然后用视觉系统进行视觉检测，并根据检测结果判断被测件是否符合标准。若需要对产品的多个面进行检测，常使用的是机械手结合视觉检测的方法，使用机械手对被测件进行水平(X轴、Y轴)和竖直(Z轴)方向的移动，并对被测件进行水平轴的旋转(R轴)和竖直方向(F轴)的翻转，即利用机械手依次将被测件的被测面对准用于视觉检测的视觉系统的高精度相机，并进行视觉检测。但是，现有技术中的利用机械手及视觉检测的方法对被测件进行多面检测存在以下的问题机械手操纵重量较大(例如30千克)的产品在移动、旋转或翻转的过程中将产生较大的惯性，限制了机械手的操纵速度，降低了测试效率；能够操纵较大重量的产品的机械手需要很高的成本，并且机械手需要占据庞大的空间，不符合工厂车间在线测试的要求。
发明内容
本发明实施例提供了一种视觉检测装置及系统，用于对被测件的多个面进行自动检测，能够有效承受较大重量的被测件，改善了视觉检测装置的整体性能。本发明实施例中的视觉检测装置包括旋转台、摄像装置；旋转台用于锁紧及转动被测件，使得被测件的被测面对准摄像装置中相机的镜头；摄像装置与旋转台相距预置的距离，用于对被测件的被测面进行图像采集；旋转台包括竖直方向上依次连接的底座、水平面X轴移动模块、水平面Y轴移动模块及被测面调整模块；被测面调整模块用于锁紧被测件，及使得被测件以竖直方向为旋转轴进行旋转，或以χ轴为翻转轴进行翻转，χ轴与镜头的光轴在水平面上垂直；水平面X轴移动模块用于控制被测件沿着X轴移动；水平面Y轴移动模块用于控制被测件沿着Y轴移动，Y轴与镜头的光轴平行，本发明实施例中的视觉检测系统包括工控机、可编程逻辑控制器、传送带，测试站；所述测试站中包含视觉检测装置；所述传送带设置在所述测试站的两端，用于传送被测件；所述测试站中的所述视觉检测装置用于对被测件的被侧面进行图像采集；所述可编程逻辑控制器用于对所述传送带、所述测试站进行控制；所述工控机用于处理所述测试站中的视觉检测装置采集的图像数据。从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点在视觉检测装置中设置旋转台，通过旋转台上的水平面X轴移动模块、水平面Y轴移动模块及被测面调整模块实现被测件在水平面上的移动，及被测件的旋转和翻转，使得能够对被测件的多个被测面进行自动检测，且该旋转台能够承受重量较大的被测件，成本低、适用范围广。
图1为本发明实施例中视觉检测装置的整体架构图；图2为本发明实施例中水平面X轴移动模块的结构图；图3为本发明实施例中水平面Y轴移动模块的结构图；图4_a为本发明实施例中旋转模块的结构图；图4_b为本发明实施例中夹具基座和气缸的结构图；图4-c为本发明实施例中可拆卸夹具的结构图；图5为本发明实施例中摄像装置的外观图；图6为本发明实施例中摄像装置的主视图；图7为本发明实施例中视觉检测系统的结构图。
具体实施例方式本发明实施例提供了一种视觉检测装置及系统，用于对被测件的多个被测面进行检测，能够有效的承载重量较大的被测件，及实现被测件的位置的移动及被测面的旋转或者翻转，使得视觉检测装置的成本低，适用范围广，提高了视觉检测系统的性能。请参阅图1，为本发明实施例中，一种视觉检测装置的整体架构图，包括旋转台101、摄像装置102 ；其中，旋转台101用于锁紧及转动被测件103，使得被测件103的被测面对准摄像装置102中相机的镜头；摄像装置102与旋转台101相距预置的距离，用于对被测件103的被测面进行图像采集。在本发明实施例中，旋转台101包括竖直方向上依次连接的底座104、水平面X轴移动模块105、水平面Y轴移动模块106、及被测面调整模块107 ；在本发明实施例中，被测面调整模块107用于锁紧被测件103，及使得被测件103 以竖直方向为旋转轴进行旋转，或以X轴为翻转轴进行翻转，其中，X轴与镜头的光轴在水平面上垂直；在本发明实施例中，水平面Y轴移动模块106用于控制被测件103沿着Y轴移动， 其中，Y轴与镜头的光轴平行；水平面X轴移动模块105用于控制被测件103沿着X轴移动， 使得被测件103能够实现在水平面上的位置的改变，更好的将被测面对准摄像装置102。需要说明的是，在本发明实施例中，水平面X轴移动模块105、水平面Y轴移动模块106及被测面调整模块107实现的被测件103的水平面位置的改变，及被测件103的旋转和翻转均是由计算机程序预先设置并由可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)控制执行。
在本发明实施例中，在视觉检测装置中设置旋转台101，通过旋转台101上的水平面X轴移动模块105、水平面Y轴移动模块106及被测面调整模块107实现被测件103在水平面上的移动，及被测件103的旋转和翻转，使得能够对被测件103的多个被测面进行自动检测，且该旋转台能够承受重量较大的被测件，成本低、适用范围广。为了更好的理解本发明实施例中的视觉检测装置，请参阅图2，为本发明实施例中，水平面X轴移动模块105的结构图，具体包括第一丝杠201、第一电机202，及第一移动块203，其中，第一丝杠201固定在底座 104上，第一移动块203设置在第一丝杠201上，并由第一电机202驱动第一移动块203在第一丝杠201上移动，使得水平面X轴移动模块105能够带动水平面Y轴移动模块106及被测面调整模块107在X轴上移动，更好的将被测面对准摄像装置102。请参阅图3，为本发明实施例中，水平面Y轴移动模块106的结构图，包括第二丝杠301、第二电机302、及第二移动块303 ；其中，第二丝杠301与第一移动块203连接，第二移动块303设置在第二丝杠301上，第二电机302驱动第二移动块303在第二丝杠301上移动，使得水平面Y轴移动模块106能够带动被测面调整模块107在Y轴上移动，更好的将被测面对准摄像装置102。在本发明实施例中，被测面调整模块107包括旋转模块401、可拆卸夹具402，夹具基座403、气缸404，请参阅图4-a及图4-b，及图4-c，其中，图4-a为本发明实施例中旋转模块401的结构图，图4-b为为本发明实施例中夹具基座403及气缸404的结构图，图4_c 为可拆卸夹具402的示意图，具体的旋转模块401包括第三丝杠4011、第一齿条4012、第二齿条4013，旋转轴4014，旋转底座4015，第三电机4016 ；具体的旋转底座4015安装在第二移动块303上，第三丝杠 4011、第一齿条4012、第二齿条4013、旋转轴4014均设置在旋转底座4015上，且第一齿条 4012与第三丝杠4011连接，第一齿条4012与旋转轴4014底部承轴上的齿轮匹配，所述第三电机4016驱动所述第一齿条4012在所述第三丝杠4011上移动，使得旋转轴4014旋转， 第二齿条4013与第一齿条4012平行设置，且设置在旋转轴4014的另一侧，与旋转轴4014 底部承轴上的齿轮匹配，用于避免旋转轴4014旋转角度大于预置的旋转角度，实现对被测件的精确定位，不因惯性而过度旋转。其中，旋转轴4014的顶部与夹具基座403连接，夹具基座403用于锁紧可拆卸夹具402，该可拆卸夹具402用于锁紧被测件103，气缸404则用于推动夹具基座403以X轴为翻转轴进行翻转，可使得被测件103的上表面对准摄像装置，或者被测件103的下表面对准摄像装置，能够有效完成对被测面的图像采集。需要说明的是，本发明中的旋转装置401可以带动夹具基座实现以竖直方向为旋转轴的旋转，使得被测件的四周的四个面都可以对准摄像装置，实现被测面的图像采集，其中，旋转装置可旋转的最大角度为270度。需要说明的是，在本发明实施例中，可根据被测件的形状及尺寸设计不同的可拆卸夹具402，使得可拆卸夹具402的尺寸与被测件103匹配，但可拆卸夹具402均具有固定的接口，使得能够被夹具基座403锁紧，此外，可拆卸夹具402不遮挡被测件103的被测面上的监测点，优选的，可拆卸夹具402上还可设置限位块，用于锁紧被测件103。下面将详细介绍本发明实施例中的摄像装置102，请参阅图5，及图6，图5为摄像装置102的外观图，图6为摄像装置102的主视图，具体包括半封闭式箱体501、相机，发光二极管(LED，Light Emitting Diode)灯502，支撑架 503，其中，相机包括固定相机504和可移动相机505。其中，支撑架503用于支撑半封闭式箱体501，且半封闭式箱体501的开口对准旋转台101，LED灯502安装在半封闭式箱体501的内部，且在半封闭式箱体501的内侧与开口相对的面上设置固定相机504和可移动相机505，用于对旋转台101上的被测件103的被测面的进行图像采集，具体的固定相机504固定在预置的位置，可移动相机505设置在竖直的第四丝杠506上，且由第四电机507驱动可移动相机505在第四丝杠506上移动，使得可移动相机505在竖直方向上实现上下移动。需要说明的是，在本发明实施例中，水平面X轴移动模块105、水平面Y轴移动模块 106、被测面调整模块107及可移动相机505可相互配合，使得被检测的被测面能够对准固定相机504和/或可移动相机505，有效完成对被测面的图像采集。需要说明的是，本发明实施例中的半封闭式箱体501的内侧为 光漆面，能够与 LED灯502配合，提供满足要求的光源。在本发明实施例中，LED灯502的类型有多种，包括条形反射LED白光源，条形侧照LED白光源，条形直射LED红光源、条形侧射LED灯蓝光源；其中，条形反射LED白光源设置在半封闭式箱体501开口内侧边缘的四周，即包括上边缘601，左边缘602，右边缘603及下边缘604，能够配合半封闭箱体501内侧的亚光漆面为被测件提供均勻高角度白色光源；条形侧照LED白光源设置在半封闭式箱体501开口内侧边缘的四周，即包括上边缘601，左边缘602，右边缘603及下边缘604，能够为被测件103提供低角度白色光源；条形直射LED红光源605设置在固定相机504的左右两侧，且与安装面成预置的角度设置，用于螺纹攻丝的检测；条形侧射LED灯蓝光源设置在半封闭式箱体501开口内侧边缘上的下边缘604，能够为被测件103提供均勻的高角度蓝色光源。需要说明的是，在本发明实施例中，条形反射LED白光源与条形侧照LED白光源之间需要设置隔光板，通过安装隔光板，可避免光源之间的干扰。在本发明实施例中，通过固定相机504及可移动相机505及LED灯502的设置，可实现自动螺纹攻丝，标签对错检测、元件缺失检测、加工错漏、喷涂保护、密封胶条检测，丝印对错检测、被测件孔径及孔相对位置检测等多种检测，能够有效的减少生产测试工序，降低检测成本。需要说明的是，在本发明实施例中，固定相机504及可移动相机505及LED灯502 的个数可根据实际情况确定，此处不做限定。在本发明实施例中，通过使用旋转台101实现被测件在水平位置上的移动及被测件的被测面的旋转和翻转，能够有效的实现对被测件的多个被测面的自动检测，且能够承受重量较大的被测件的检测，使得视觉检测装置的成本低，适用范围广，此外，还在摄像装置102的半封闭式箱体501的内侧设置可移动相机，有效的实现对被测面的图像采集，且在半封闭式箱体中设置不同种类的LED灯，使得该视觉检测装置能够有效的实现螺纹攻丝等一系列的检测，提高了检测效率。同时，还可根据需要设计可拆卸夹具，使得能够实现对多种不同的被测件进行检测的目的，降低了成本。为了更好的理解本发明实施例中的视觉检测装置，请参阅图7，为本发明实施例中的视觉检测系统，包括工控机701、可编程逻辑控制器702、传送带703，测试站704，，其中测试站704中包含如图1所示的视觉检测装置(图中未示出)；其中，传送带703设置在测试站704的两端，用于传送被测件；测试站704中的视觉检测装置用于对被测件的被侧面进行图像采集；可编程逻辑控制器702用于对传送带703、测试站704进行控制；工控机701则用于处理测试站704中的视觉检测装置采集的图像数据。在本发明实施例中，视觉检测系统的具体的工作流程包括检测开始时，由操作人员将被测件放入与其匹配的夹具中，将已固定被测件的夹具放置在传送带703预置的第一位置上，启动视觉检测系统；接着，可编程逻辑控制器702控制夹具运行到预置的第二位置，并控制测试站704中的视觉检测装置锁紧该夹具；具体为夹具运行到第二位置后，测试站704的入口打开，测试站704内的视觉检测装置检测到夹具并锁紧该夹具，入口关闭， 接着，测试站内704的视觉检测装置在可编程逻辑控制器702的控制下完成被测件的被测面的图像采集，并将采集的图像数据发送给工控机701，工控机701对测试站704中的视觉检测装置采集的图像数据进行处理。在本发明实施例中，可编程逻辑控制器701在控制测试站704中的视觉检测装置完成被测件的检测之后，将控制测试站704的出口打开，并控制测试站704中的视觉检测装置将夹具放置在测试站704出口处的传送带703上的预置的第三位置，并由传送带703传
出ο需要说明的是，在本发明实施例中，传送带703的传送带移动方向与X轴方向平行。需要说明的是，在本发明实施例中，在对被测件进行检测之前，操作人员已经将对该被测件的检测程序载入可编程逻辑控制器，使得可编程逻辑控制器可运行载入的程序， 完成对被测件的检测。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上对本发明所提供的一种视觉检测装置及系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处， 综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种视觉检测装置，其特征在于，包括 旋转台、摄像装置；所述旋转台用于锁紧及转动被测件，使得所述被测件的被测面对准所述摄像装置中相机的镜头；所述摄像装置与所述旋转台相距预置的距离，用于对所述被测件的被测面进行图像采集；所述旋转台包括竖直方向上依次连接的底座、水平面X轴移动模块、水平面Y轴移动模块及被测面调整模块；所述被测面调整模块用于锁紧所述被测件，及使得所述被测件以竖直方向为旋转轴进行旋转，或以X轴为翻转轴进行翻转，所述X轴与所述镜头的光轴在水平面上垂直； 所述水平面X轴移动模块用于控制所述被测件沿着所述X轴移动； 所述水平面Y轴移动模块用于控制所述被测件沿着Y轴移动，所述Y轴与所述镜头的光轴平行。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水平面X轴移动模块包括第一丝杠、第一电机，及第一移动块，所述第一丝杠固定在所述底座上，所述第一移动块设置在所述第一丝杠上，并由所述第一电机驱动所述第一移动块在所述第一丝杠上移动；所述水平面Y轴移动模块包括第二丝杠、第二电机、及第二移动块； 所述第二丝杠与所述第一移动块连接，所述第二移动块设置在所述第二丝杠上，所述第二电机驱动所述第二移动块在所述第二丝杠上移动。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述被测面调整模块包括 旋转模块、可拆卸夹具，夹具基座、气缸；所述旋转模块包括第三丝杠、第一齿条、第二齿条，旋转轴，旋转底座，第三电机； 所述旋转底座安装在所述第二移动块上，所述第三丝杠、第一齿条、第二齿条，旋转轴均设置在所述旋转底座上，且所述第一齿条与所述第三丝杠连接，所述第一齿条与所述旋转轴底部承轴上的齿轮匹配，所述第三电机驱动所述第一齿条在所述第三丝杠上移动，使得所述旋转轴旋转，所述第二齿条与所述第一齿条平行设置，且设置在所述旋转轴的另一侧，与所述旋转轴底部承轴上的齿轮匹配，用于避免所述旋转轴旋转角度大于预置的旋转角度；所述旋转轴的顶部与所述夹具基座连接，所述夹具基座用于锁紧所述可拆卸夹具，所述可拆卸夹具用于锁紧所述被测件，所述气缸则用于推动所述夹具基座以所述X轴为翻转轴进行翻转。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述夹具的尺寸与所述被测件匹配； 所述夹具上设置限位块，用于锁紧所述被测件。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述摄像装置包括 半封闭式箱体、相机，发光二极管LED灯，支撑架；所述支撑架用于支撑所述半封闭式箱体，使得所述半封闭式箱体的开口对准所述旋转台上的被测件，所述LED灯安装在所述半封闭式箱体的内部，且在所述半封闭式箱体的内侧与所述开口相对的面上设置所述相机，用于对所述旋转台上的所述被测件的被测面的进行图像采集。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述相机包括固定相机和可移动相机，所述固定相机固定在预置的位置，所述可移动相机设置在竖直的第四丝杠上，且由第四电机驱动所述可移动相机在所述第四丝杠上移动。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述半封闭式箱体的内侧为 光漆面。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述LED灯包括条形反射LED白光源，条形侧照LED白光源，条形直射LED红光源、条形侧射LED灯蓝光源；所述条形反射LED白光源设置在所述半封闭式箱体开口内侧边缘的四周； 所述条形侧照LED白光源设置在所述半封闭式箱体开口内侧边缘的四周； 所述条形直射LED红光源设置在所述固定相机的左右两侧，且与安装面成预置的角度设置；所述条形侧射LED灯蓝光源设置在所述半封闭式箱体开口内侧边缘上的下边缘。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述条形反射LED白光源与所述条形侧照 LED白光源之间设置隔光板。
10.一种视觉检测系统，其特征在于，包括 工控机、可编程逻辑控制器、传送带，测试站；所述测试站中包含如权利要求1至权利要求9任一项所述的视觉检测装置； 所述传送带设置在所述测试站的两端，用于传送被测件； 所述测试站中的所述视觉检测装置用于对被测件的被侧面进行图像采集； 所述可编程逻辑控制器用于对所述传送带、所述测试站进行控制； 所述工控机用于处理所述测试站中的视觉检测装置采集的图像数据。
11.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，检测开始时，由操作人员将被测件放入与其匹配的夹具中，将已固定所述被测件的所述夹具放置在所述传送带预置的第一位置上，启动所述视觉检测系统；所述可编程逻辑控制器控制所述夹具运行到预置的第二位置，并控制所述测试站中的视觉检测装置锁紧所述夹具；所述测试站内的视觉检测装置在所述可编程逻辑控制器的控制下完成对所述被测件的被测面的图像采集，并将采集的图像数据发送给所述工控机；所述工控机对所述测试站中的视觉检测装置采集的图像数据进行处理。
全文摘要
本发明实施例公开了一种视觉检测装置及系统。本发明实施例中的视觉检测装置包括旋转台、摄像装置；旋转台用于锁紧及转动被测件，使得被测件的被测面对准摄像装置中相机的镜头；摄像装置与旋转台相距预置的距离，用于对被测件的被测面进行图像采集；旋转台包括竖直方向上依次连接的底座、水平面X轴移动模块、水平面Y轴移动模块及被测面调整模块；被测面调整模块用于锁紧被测件，及使得被测件以竖直方向为旋转轴进行旋转，或以X轴为翻转轴进行翻转，X轴与镜头的光轴在水平面上垂直；水平面X轴移动模块用于控制被测件沿着X轴移动；水平面Y轴移动模块用于控制被测件沿着Y轴移动，Y轴与镜头的光轴平行，能够有效提高视觉检测系统的性能。
文档编号G01N21/89GK102565080SQ20111045982
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者王书彦, 肖龙, 胡方杰 申请人:聚信科技有限公司