一种CCD视觉检测装置以及检测方法与流程

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种CCD视觉检测装置以及检测方法。

背景技术：

现有的液晶电视机金属背板上有数十颗至上百颗不同规格的螺纹孔，在实际的生产过程中，螺纹孔的质量都是通过人工进行检测的，这种检测方式比较麻烦，又费时费力，故目前主要是采用人工抽检的方式进行，但螺纹孔的质量是金属背板的重要技术要求，如果无法有效百分百管制，将给品质管控带来巨大的困扰，一旦发现不良，就需要批量返工，导致生产效率低下。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术中人工抽检金属背板螺纹孔导致生产效率低下，且质量无法有效管控的问题，提供一种CCD视觉检测装置以及检测方法，可以对金属背板的螺纹孔进行全方位的品质监控。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：一方面，提供一种CCD视觉检测装置，与冲床和机械手组成金属背板自动检验系统，所述CCD视觉检测装置包括固定支架以及安装在所述固定支架上的用于限位金属背板的支撑座，其特征在于，还包括：

移动机构，设置在所述支撑座上方，所述移动机构上安装有灯箱，吸附装置和至少一个的工业相机；所述灯箱用于发射光源照射待检测金属背板；所述工业相机用于对金属背板上灯箱照射的检测区域进行拍照；

工控机，与所述移动机构、灯箱、吸附装置及工业相机电连接，用于接收每一所述工业相机的拍照影像并与预先存储的图像模板进行对照分析，以检测金属背板是否合格；

所述工控机还用于在检测到金属背板不合格时发送一停止指令到所述冲床上，控制所述冲床停止冲压；所述工控机还用于在检测到金属背板合格时控制所述吸附装置抓取金属背板，以将合格的金属背板传送到下一工序。

优选地，所述CCD视觉检测装置还包括若干个电连接所述工控机的传感器，所述传感器安装在固定支架上，用于获取金属背板的特征信息以及所述移动机构的工作状态；

所述工控机根据所述特征信息控制所述移动机构带动所述工业相机沿金属背板的长度方向逐步进行拍照，直到所述工控机获取金属背板全部区域的拍照影像。

优选地，所述移动机构包括滑动连接所述固定支架的第一移动机构，以及滑动设置在所述第一移动机构上的第二移动机构；

所述第一移动机构包括第一移动支架,所述第一移动机构用于带动第一移动支架上的灯箱和工业相机沿所述支撑座长度方向进行水平移动；

所述第二移动机构包括设置在所述第一移动支架上的第二滑轨，以及滑动设置在所述第二滑轨上的升降装置，所述第二移动机构用于带动所述升降装置上的工业相机沿支撑座宽度方向进行水平移动；

所述升降装置上滑动设置有第二移动支架，所述升降装置用于带动第二移动支架上的工业相机沿竖直方向进行上下移动。

优选地，所述灯箱包括两个沿所述支撑座宽度方向相对设置在所述第一移动支架两侧的呈半椭圆状的灯箱固定板，以及若干个平行可拆卸安装在所述灯箱固定板圆弧面上的灯箱光源，所述灯箱光源采用AMC控制电路进行驱动的长条状LED灯。

优选地，所述第二移动支架包括滑动连接所述升降装置的滑动支架主板和若干个沿所述滑动支架主板侧壁朝向所述支撑座长度方向延伸设置的滑动支架支撑板，相邻的两个所述滑动支架支撑板之间安装有一所述工业相机；

所述工业相机的数量为2个，所述工业相机采用施耐德MK-APO-CPN 4.0/60型号的镜头和DALSA 8k黑白LA-CM-08K08A型号的线阵相机。

优选地，所述吸附装置包括吸盘支架、安装在所述吸盘支架上的吸盘升降装置以及若干个通过吸盘固定架安装在吸盘升降装置底部的吸盘；

所述吸盘支架安装在所述第一移动支架远离所述工业相机的一侧，所述吸盘升降装置的控制器电连接所述工控机，用于按照工控机的指令带动所述吸盘进行升降运动，所述吸盘用于吸附抓取金属背板。

优选地，还包括传送装置，所述传送装置包括紧邻所述固定支架设置的传送支架，以及安装在所述传送支架上的传送带和传送驱动机；

所述传送驱动电机的控制器电连接所述工控机，用于按照所述工控机的指令带动所述传送带进行转动。

另一方面，本发明还提供一种CCD视觉检测方法，使用如上述的CCD视觉检测装置，包括以下步骤：

S10:将金属背板定位放置在支撑座上；

S20：传感器获取金属背板的特征信息，并将所述特征信息发送给工控机；

S30：工控机根据所述特征信息控制移动机构带动灯箱和工业相机沿金属背板的长度方向逐步进行拍照，直到工控机获取包括金属背板全部区域的拍照影像；

S40：工控机将获取的拍照影像与预先存储的图像模板进行对照分析，以检测金属背板是否合格；

当检测到金属背板不合格时，所述工控机发送一停止指令到冲床上，控制所述冲床停止冲压；当检测到金属背板合格时，所述工控机控制吸附装置抓取金属背板，以将合格的金属背板传送到下一工序。

优选地，所述图像模板的创建过程包括以下步骤：

第一步，创建模板名称；

第二步，采集图像：通过两个工业相机分别拍摄金属背板获得第一图像和第二图像，所述第一图像和第二图像上具有金属背板上同一位置的影像；

第三步，拼接图像：截取所述第一图像和第二图像上同一位置的影像并拼接合成，进而修正其它区域的螺纹孔的形状特性；

第四步，创建定位孔：在所述第一图像或第二图像上任意选取至少三个螺纹孔作为定位孔；

第五步，处理特殊孔：通过修改阈值纠正特殊位置的螺纹孔的形状特性；

第六步，保存图像模板；

第七步，图像模板的自动修正：工控机在运行自动采集前期金属背板的检验数据对所述图像模板进行自动修正。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的CCD视觉检测装置以及检测方法实现了金属背板的自动运输、自动检测和根据检测结果的自动分类处理，相对于人工抽检的方式，有效地降低了工作人员的劳动强度，且实现了对金属背板全方位的品质监控。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明提供的CCD视觉检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的CCD视觉检测装置的局部结构示意图；

图3为本发明提供的CCD视觉检测方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例一：

如图1所示，本发明提供的CCD视觉检测装置包括固定支架100、安装在固定支架100上方的支撑座200、设置在支撑座200上方的移动机构、安装在移动机构上的灯箱400，吸附装置700和至少一个的工业相机500、若干个安装在固定支架100上的传感器以及工控机；所述工控机电连接移动机构和吸附装置的控制器、灯箱400、工业相机500以及每一所述传感器。

在本发明的一些实施例中，CCD视觉检测装置还包括传送装置800，传送装置800包括紧邻固定支架100设置的传送支架810，以及安装在传送支架810上的传送带820和传送驱动电机(未示出)，传送驱动电机的控制器电连接工控机，用于按照工控机的驱动指令带动传送带820进行转动。

固定支架100在支撑座200下方还设置有保护柜110，保护柜110的侧面设置有门体，可将工控机置于保护柜110内，以避免外界环境干扰到工控机110工作。

本发明提供的CCD视觉检测装置可与现有的冲床和机械手组成一套完整的金属背板自动检验系统，当需要CCD视觉检测装置检测金属背板时，通过机械手将冲床加工后的金属背板放置在支撑座200上，固定支架100上的传感器检测到金属背板定位后，将获取的金属背板的至少包括长度和宽度等的特征信息发送给工控机，工控机根据所述特征信息控制移动机构带动工业相机500沿金属背板的长度方向逐步进行拍照，直到工控机获取金属背板全部区域的拍照影像，照相完成后，工控机将获取的拍照影像和预先存储的标准图像模板进行对照分析，以检测金属背板是否合格；

当金属背板检测合格时，移动机构继续向前运动，直到吸附装置700移动到金属背板上方，工控机控制吸附装置700抓取金属背板；此时，工控机控制移动机构往传送装置800方向运动，直到吸附装置700移动到传送带820上方并将金属背板放置在传送带820上，传送带820通过转动将合格的金属背板传送到下一工序；当金属背板检测不合格时，工控机发送一停止指令到冲床上，控制冲床停止加工并发出警报，防止出现批量性质量问题。

通过上述描述可知，本发明实施例提供的CCD视觉检测装置，当金属背板检测合格时，通过传送装置800将合格的金属背板自动传送到下一工序；当金属背板检测不合格时，控制冲床停止生产，相对于人工抽检金属背板螺纹孔的情况，不仅可以对金属背板进行全方位的品质监控，有效降低了工作人员的劳动强度，还能避免批量性质量问题的出现，减少损失。

具体的，为了实现工业相机500在各个位置都能进行检测，所述移动机构包括滑动连接固定支架100的第一移动机、以及滑动设置在第一移动机构上的第二移动机构。

其中，第一移动机构包括固定安装在支撑座200两侧的第一滑轨312、滑动安装在第一滑轨312上的第一滑块313、两端分别固定安装在第一滑块313上的第一移动支架311以及第一伺服电机314；第一伺服电机314的控制器电连接工控机，用于驱动第一滑块313上的第一移动支架311沿第一滑轨312进行滑动，进而带动第一移动支架311上的灯箱400和工业相机500沿支撑座200的长度方向进行水平移动；

第二移动机构包括沿支撑座200宽度方向设置在第一移动支架311上的第二滑轨321、滑动安装在第二滑轨321上的第二滑块、固定安装在第二滑块上的升降装置330以及第二伺服电机；第二伺服电机的控制器电连接工控机，用于驱动第二滑块上的升降装置330沿支撑座200的宽度方向进行水平移动；

升降装置330上滑动设置有第二移动支架331，第二移动支架331包括滑动连接升降装置330的滑动支架主板332和若干个沿滑动支架主板332侧壁朝向支撑座200长度方向延伸设置的滑动支架支撑板333，相邻的两个滑动支架支撑板333之间安装有一工业相机500；升降装置330的控制器电连接工控机，用于驱动升降装置330带动第二移动支架331上的工业相机500沿竖直方向进行上下移动；

本实施例中，滑动支架支撑板333的长度优选为25cm～30cm，将工业相机500和灯箱400的距离控制在一定距离之内，从而获得更清晰的拍照影像；

具体的，吸附装置700包括吸盘支架710、安装在吸盘支架710上的吸盘升降装置720、以及若干个通过吸盘固定架730安装在吸盘升降装置720底部的吸盘740；其中，吸盘支架710安装在第一移动支架311远离工业相机500的一侧，以平衡第一移动支架311的重量；吸盘升降装置720和吸盘740的控制器均电连接工控机，吸盘升降装置720用于按照工控机的指令带动吸盘740进行升降运动，吸盘740用于按照工控机的指令吸附抓取金属背板。

本实施例中，升降装置330和吸盘升降装置720均采用伺服马达，以保证控制精度。

具体的，灯箱400包括两个沿支撑座200宽度方向相对设置在第一移动支架311两侧的呈半椭圆状的灯箱固定板410，以及若干个平行可拆卸安装在灯箱固定板410圆弧面上的灯箱光源420，灯箱光源420优选为采用AMC控制电路进行驱动的长条状LED灯；

灯箱固定板410靠近支撑座200的一端为平面，灯箱固定板410背离支撑座200的一端为圆弧面，每一灯箱光源420平行的安装在支撑座200的圆弧面上组成一呈圆弧状的发光体，如此，能够减弱单个发光体照明波动的问题，保持灯箱400照明的稳定，同时，能够增大灯箱400的照明面积，减少环境光的影响。

优选的，工业相机500的数量为两个，工业相机500采用施耐德MK-APO-CPN 4.0/60型号的镜头和DALSA 8k黑白LA-CM-08K08A型号的线阵相机，保证成像效果。

实施例二：

如图3所示，本实施例提供一种CCD视觉检测方法，使用上述实施例提供的CCD视觉检测装置，所述CCD视觉检测方法包括：

S10:将待检测的金属背板定位放置在支撑座上；

S20：传感器获取金属背板的特征信息，并将特征信息发送给工控机；

S30：所述工控机根据所述特征信息控制移动机构带动灯箱和工业相机沿金属背板的长度方向逐步进行拍照，直到工控机获取包括金属背板全部区域的拍照影像；

S40：工控机将获取的拍照影像与预先存储的图像模板进行对照分析，以检测金属背板是否合格；

当检测到金属背板不合格时，工控机发送一停止指令到冲床上，控制所述冲床停止冲压；当检测到金属背板合格时，工控机控制吸附装置抓取金属背板并放置在传送装置上，以将合格的金属背板传送到下一工序。

需要注意的是，本实施例提供的CCD视觉检测方法是基于上述实施例提供的CCD视觉检测装置，故本领域技术人员应该可知，其相互之间相同或近似的技术特征均可以借鉴通用，所述CCD视觉检测装置所具有的技术效果，所述CCD视觉检测方法同样具有，在此不再赘述。

进一步地，所述图像模板的创建过程包括以下步骤：

第一步，创建模板名称，其中，模板名称包括英文字母和数字；

第二步，采集图像：通过两个工业相机分别拍摄金属背板获得第一图像和第二图像，第一图像和第二图像上具有金属背板上同一位置的影像；

第三步，拼接图像：截取第一图像和第二图像上同一位置的影像并拼接合成；需要说明的是，工控机通过对比第一图像上和第二图像上同一位置影像的不同，进而修正其它区域的螺纹孔的形状特性，以解决金属背板平面不平的因素；

第四步，创建定位孔：在所述第一图像或第二图像上任意选取至少三个螺纹孔作为定位孔；在创建定位孔时应注意以下三个方面:(1)选取的螺纹孔应尽量不对称；(2)选取的螺纹孔的特征要明显；(3)一般可以选择两个现有的机械定位孔和一个较大的螺纹孔，该螺纹孔与机械定位孔有较大的位置差；如此，由于在检测中引入了定位孔，大大降低了本发明对金属背板的位置要求，可以允许一定的误差；

第五步，处理特殊孔：通过修改阈值纠正特殊位置的螺纹孔的形状特性；某些螺纹孔由于位置太偏，光强较弱等原因，导致拍照效果太差，不能很好表现孔的形状特性，对此可以通过修改该孔的阈值大小，纠正这种偏差；

第六步，保存图像模板；

第七步，图像模板的自动修正：工控机在运行时具备自动修正功能，在每次启动软件时，会采集前期的金属背板的检验数据对所述图像模板进行自动修正，以不断减少检验过程中的误判，保证检验的准确性。

综上所述，本发明提供的CCD视觉检测装置以及检测方法，由移动机构上的工业相机对金属背板进行拍照并传输给工控机进行分析和检测，工控机根据检测结果将合格产品运往下一工序，在出现产品不合格时控制冲床停止生产，避免不合格产品的流出且能及时制止批量性质量问题的出现，以上自动运输、自动检测和自动分类处理相对于人工抽检的方式，有效地降低了工作人员的劳动强度，且实现了对金属背板的全方位品质监控。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。