本发明涉及铁路车辆技术领域，尤其涉及一种车体侧墙玻璃缺陷检测系统及检测方法。
背景技术：
动车组车窗的组装性能是衡量动车车辆质量的重要指标之一，其中，车窗玻璃主要起到了保温、隔热等效果，因此，在安装前必须对玻璃进行缺陷检测。
目前，玻璃在安装前的检测主要由人工完成，具体地，玻璃从包装箱取出后，工人手动抓取玻璃，然后工人通过检验经验以及检查手册对玻璃的缺陷进行检测，检测结果由工人进行判断，区分合格品与不合格品，分别放置和存储。
然而，上述通过人工检测存在效率低、劳动强度大等问题，检测结果受工人的情绪、经验等因素影响较大，而且玻璃上的有些缺陷是肉眼无法辨别到的，容易出现误检、漏检等，存在一定的质量隐患。特别是随着高铁事业的快速发展，对车辆的需求越大越大，人工作业的问题越来越突出，人工投入成本也越来越大。
技术实现要素：
本发明提供一种车体侧墙玻璃缺陷检测系统及检测方法，以克服现有技术的玻璃缺陷检测的作业效率低、劳动强度大的缺陷。
第一方面，本发明提供的一种车体侧墙玻璃缺陷检测系统，包括拍摄装置、第一支架以及机械手；
所述拍摄装置固定在所述第一支架上，所述机械手位于所述第一支架的一侧，所述机械手用于抓取待检测玻璃，并将所述玻璃移动至所述拍摄装置的下方；
所述拍摄装置与终端设备连接，所述拍摄装置用于采集所述玻璃的图片，并将所述图片传输至所述终端设备，以使所述终端设备根据所述图片进行所述玻璃的缺陷分析。
本发明的车体侧墙玻璃缺陷检测系统，通过设置机械手、拍摄装置以及用于固定拍摄装置的第一支架，通过机械手抓取待检测玻璃，并将玻璃移动至拍摄装置的下方，通过拍摄装置对玻璃进行拍照，并将采集到的玻璃图片传输至终端设备，以使终端设备根据图片对玻璃的缺陷进行识别分析，即，本发明实现了对车体侧墙玻璃缺陷检测的自动化，降低了人工投入成本和人工劳动强度，提高了检测精度和检测效率，满足检测、装配流水线式的自动化生产要求。
在本发明的一实施例中，所述第一支架上还设置有第一光源，所述第一光源用于在所述拍摄装置工作时照射所述玻璃，所述第一光源和所述拍摄装置位于所述玻璃的同一侧。
通过在第一支架上设置第一光源，在拍摄装置拍摄时，使第一光源发出的光线照射至玻璃上，从而进一步提高缺陷的检出率。
在本发明的一实施例中，还包括第二支架，所述第二支架位于所述拍摄装置的下方，所述第二支架与所述拍摄装置之间具有可供所述玻璃进入的空间，所述第二支架上设置有第二光源，所述第二光源用于在所述拍摄装置工作时照射所述玻璃，所述第二光源和所述拍摄装置位于所述玻璃的不同侧。
通过在拍摄装置下方设置第二光源，在拍摄装置工作时，第二光源发出的光线由下至上照射在玻璃上，在对玻璃的缺陷进行检测时，可根据实际情况选择使用第一光源或者第二光源，或者第一光源和第二光源同时使用，从而进一步提高了缺陷的检出率。
在本发明的一实施例中，还包括可拆卸地连接在所述第二支架顶面上的衬板，所述衬板挡设在所述第二光源和所述玻璃之间。
通过在第二支架的顶面设置衬板，且衬板可拆卸地连接在第二支架上，对玻璃的缺陷进行检测时，有些缺陷适合使用第二光源，此时，将衬板从第二支架上移开，使第二光源发出的光线透过玻璃；有些缺陷适合使用第一光源，此时，使衬板位于第二支架顶面上，即，将衬板移动到拍摄装置的正下方，使衬板作为拍照的背景，以提高采集的照片的质量，进一步提高了缺陷的检测精度。
在本发明的一实施例中，所述第二支架的顶面具有可容置所述衬板的凹槽，所述衬板位于所述凹槽中。
这样可以直接将衬板放置在凹槽中，不仅实现了对衬板的支撑，而且方便将衬板移走。
在本发明的一实施例中，所述第一支架包括第一子支架和第二子支架；
所述第一子支架竖向设置，所述第二子支架横向设置，所述第二子支架的一端连接在所述第一子支架上，所述第二子支架的另一端悬空，所述拍摄装置和所述第一光源设置在所述第二子支架上。
在本发明的一实施例中，所述第一支架还包括斜向设置的加强杆，所述加强杆的一端连接在所述第一子支架上，所述加强杆的另一端连接在所述第二子支架上。
通过在第一子支架和第二子支架之间设置加强杆，起到了对第一支架的加强作用，使第一支架的强度和稳定性更好，可防止第一支架在使用过程中晃动而影响拍摄装置的拍摄效果。
在本发明的一实施例中，所述机械手的末端具有抓取装置，所述抓取装置通过转轴连接在所述机械手的末端；
所述抓取装置包括夹持头，所述夹持头可卡持在所述玻璃的边框的卡槽中。
通过机械手末端的抓取装置对玻璃进行抓取，抓取装置的夹持头卡入至玻璃外围边框的卡槽中，从而使机械手将玻璃稳定的夹持起来，由于抓取装置通过转轴连接在机械手的末端，可通过控制转轴转动而带动玻璃翻转，实现对玻璃的上表面和下表面的拍摄。
在本发明的一实施例中，所述抓取装置上还设置有三维激光扫描仪，所述三维激光扫描仪用于获取所述玻璃的位置。
通过在抓取装置上设置三维激光扫描仪，以使得机械手能够更加精准的对玻璃摆放位置定位，进一步提高了车窗玻璃检测的自动化。
第二方面，本发明提供一种车体侧墙玻璃缺陷检测方法，应用于如上所述的车体侧墙玻璃缺陷检测系统，所述方法包括：
所述检测系统的机械手对待检测玻璃进行抓取，并将所述玻璃移动至拍摄装置的下方；
所述拍摄装置采集所述玻璃的图片，并将所述图片传输至终端设备，以使所述终端设备根据所述图片进行所述玻璃的缺陷分析。
本发明的车体侧墙玻璃缺陷检测方法，通过机械手抓取待检测玻璃，并将玻璃移动至拍摄装置的下方，通过拍摄装置对玻璃进行拍照，并将采集到的玻璃图片传输至终端设备，以使终端设备根据玻璃图片对玻璃的缺陷进行识别分析，即，本发明实现了对车体侧墙玻璃缺陷的自动化检测，降低了人工投入成本和人工劳动强度，提高了检测精度和检测效率，满足检测、装配流水线式的自动化生产要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统的整体结构示意图；
图2为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统的侧视结构图；
图3为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统中第一支架、拍摄装置以及第二支架的结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测方法的流程图。
附图标记说明：
1—第一支架；
11—第一子支架；
12—第二子支架；
13—加强杆；
10—玻璃；
2—拍摄装置；
3—机械手；
30—转轴；
31—夹持头；
32—三维激光扫描仪；
4—第一光源；
5—第二支架；
6—第二光源；
7—衬板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“竖向”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
实施例一
图1为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统的整体结构示意图。图2为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统的侧视结构图。图3为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统中第一支架、拍摄装置以及第二支架的结构示意图。参照图1至图3所示，本实施例提供一种车体侧墙玻璃缺陷检测系统。
该车体侧墙玻璃缺陷检测系统包括：第一支架1、拍摄装置2以及机械手3。其中，拍摄装置2固定在第一支架1上，机械手3位于第一支架1的一侧，机械手3用于抓取待检测玻璃10，并将玻璃10移动至拍摄装置2的下方。拍摄装置2与终端设备连接，拍摄装置2用于采集玻璃10的图片，并将采集到的图片传输至终端设备，以使终端设备根据图片进行玻璃的缺陷分析。
其中，拍摄装置2具体可以是照相机，也可以是摄像头，还可以是摄像机等，本发明并不限于此。在本实施例中，照相机具体采用能提供从4k到16k不同分辨率的线扫描相机。示例性的，该线扫描相机为x方向视野为20mm，分辨率2k的线阵相机(型号：xg-hl02m)，可以计算得出，x方向分辨率：20/2048＝0.0098mm/pix；理论检测最小瑕疵大小：0.0098*10＝0.098mm。
其中，终端设备具体可以为计算机，也可以为ipad或手机等，拍摄装置2和终端设备之间具体可通过无线连接，以进行玻璃图片的传输，当然，也可以通过有线的方式连接。
拍摄装置2具体可通过安装座固定在第一支架1上，比如，拍摄装置2固定在安装座上，安装座通过螺栓以及螺母固定在第一支架1上。本发明对拍摄装置2与第一支架1之间的固定方式并不以此为限，只要能够实现拍摄装置2与第一支架1的连接即可。
机械手3位于第一支架1的一侧，参照图1或图2所示，可以理解的是，机械手3与第一支架1之间没有连接关系。机械手3对待检测玻璃10进行抓取，并将抓取到的玻璃10移动至拍摄装置2的下方，通过拍摄装置2对该玻璃10进行拍照，以采集玻璃10的图片，然后将图片传输至终端设备，可以理解的是，终端设备上具有图像识别系统，该图像识别系统可以对玻璃图片的缺陷进行识别与分析。具体地，图像识别系统包括有图像处理软件，通过该图像处理软件进行对玻璃10的图片进行缺陷识别分析，判断缺陷类型。其中，图像处理软件例如可以是sherlock图像处理软件，可以处理从划痕表面检测到精密尺寸测量等项目。比如，采集到的玻璃图片上具有阴影，该图像处理软件可根据阴影在图片中的具体位置、阴影的数量、阴影的具体形状、阴影的具体大小等来判断其是否属于缺陷。若该阴影在缺陷规定范围内，则认为该玻璃为合格品。若阴影在缺陷规定范围之外，则认为该玻璃为不合格品，终端设备可在此时发出报警提示。又比如，采集到的玻璃图片上某处具有空白，即，图片的某处或某几处的颜色比图片上其他位置的颜色浅，该图像处理软件可根据空白在图片中的具体位置、空白的数量、空白的具体形状、空白的具体大小等来判断其是否属于缺陷。若该空白在缺陷规定范围内，则认为该玻璃为合格品。若空白在缺陷规定范围之外，则认为该玻璃为不合格品，终端设备可在此时发出报警提示。其中，可以在终端设备内预存缺陷对照表，终端设备可将接收到的图片的阴影和/或空白与缺陷对照表进行比对。需要说明的是，图像中缺陷的识别与分析与现有图像处理技术中对图片中的缺陷进行识别分析的技术相同，本领域技术人员可根据现有图像处理技术进行实现。
具体实现时，机械手3先将待检测玻璃10移动至拍摄装置2的下方，然后在拍摄过程中，参照图1或图2，可先对玻璃10的上表面进行拍摄，机械手3带动玻璃10由左至右移动，使拍摄装置2对整个玻璃10上表面的不同位置进行拍摄，拍摄完成后，通过机械手3使玻璃10翻转，然后对玻璃10的下表面进行拍摄，对下表面拍摄的具体过程与对上表面拍摄的过程相同。
本发明提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统，通过设置机械手3、拍摄装置2以及用于固定拍摄装置2的第一支架1，通过机械手3抓取待检测玻璃10，并将玻璃10移动至拍摄装置2的下方，通过拍摄装置2对玻璃10进行拍照，并将采集到的玻璃照片传输至终端设备，以使终端设备根据图片对玻璃的缺陷进行识别分析，即，本发明实现了对车体侧墙玻璃缺陷检测的自动化，降低了人工投入成本和人工劳动强度，提高了检测精度和检测效率，满足检测、装配流水线式的自动化生产要求。
下面对玻璃区域划分及允许缺陷要求进行详细说明：
1)边缘区：玻璃安装后被窗框覆盖的区域(约15mm)；
允许的缺陷：在该区域内不影响玻璃强度的所有特征都是允许存在的；
2)视觉区：玻璃安装后被窗框覆盖的区域(约15mm)以外的区域；允许的缺陷见下表1；
表1
其中缺陷定义：
①气泡：残留在侧窗玻璃中的空气形成的球形缺陷；
②杂质：侧窗玻璃或夹层中残留的小杂质；
③轻度划伤：很细的不粗糙的划伤，以至不能用指甲摸到，在400lux以上光照强度和规定的检测距离下(0.5m)，用肉眼不能察到；
④中度划伤：边缘轻微粗糙的划伤，用指甲可以摸到，但在400lux以上光照强度和规定的检测距离下(0.5m)，用肉眼不能轻易观察到；
⑤严重划伤：边缘粗糙的划伤(划伤宽度在0.5mm以上)，用指甲能摸到表面不平，在400lux以上光照强度和规定的检测距离下(0.5m)，用肉眼能很容易观察到。
在本实施例中，第一支架1上还设置有第一光源4，第一光源4用于在拍摄装置2工作时照射玻璃10，第一光源4和拍摄装置2位于玻璃10的同一侧。即，当机械手3将玻璃10移动至拍摄装置2下方时，第一光源4和拍摄装置2均位于玻璃10的上方。通过设置第一光源4，在拍摄装置2采集玻璃照片时，将第一光源4打开，使第一光源4发出的光线照射至玻璃10上，以进一步提高玻璃10缺陷的检出率。
具体地，第一光源4比如可以是led灯，或者白炽灯或者氖灯等，本发明并不以此为限。第一光源4和拍摄装置2可通过引线与外部电源连接，以通过外部电源为拍摄装置2和第一光源4供电。或者，也可以是，拍摄装置2内具有供电单元(比如可充电电池)，该供电单元可同时对拍摄装置2和第一光源4供电。
具体实现时，第一支架1具体可包括：第一子支架11和第二子支架12。其中，第一子支架11竖向设置，第二子支架12横向设置，第二子支架12的一端连接在第一子支架11上，第二子支架12的另一端悬空。拍摄装置2和第一光源4具体固定在第二子支架12上。第一子支架11和第二子支架12可以一体成型，也可以是，第二子支架12的一端焊接在第一子支架11上，或者，第二子支架12的一端铆接或栓接在第一子支架11上。
此外，第一支架1还可以包括斜向设置的加强杆13，加强杆13的一端连接在第一子支架11上，加强杆13的另一端连接在第二子支架12上。通过在第一子支架11和第二子支架12之间设置加强杆13，起到了对第一支架1的加强作用，使第一支架1的强度和稳定性更好，可防止第一支架1在使用过程中晃动而影响拍摄装置2对玻璃图片的采集效果。具体地，加强杆13与第一子支架11和第二子支架12可以通过焊接的方式连接，也可以铆接等，本发明对其具体连接方式并不以此为限。具体实现时，第一子支架11、第二子支架12和加强杆13可均由金属材料制成，比如不锈钢或铝。
继续参照图1至图3所示，进一步地，该检测系统还包括：第二支架5。第二支架5位于拍摄装置2的下方，第二支架5与拍摄装置2之间具有可供玻璃10进入的空间，第二支架5上设置有第二光源6，第二光源6用于在拍摄装置2工作时照射玻璃10，第二光源6和拍摄装置2位于玻璃10的不同侧。即，当机械手3将玻璃10移动至拍摄装置2下方时，此时，第二光源6位于玻璃10的下方。其中，第二光源6比如可以是led灯，或者白炽灯或者氖灯等，本发明并不以此为限。通过在拍摄装置2下方设置第二光源6，在拍摄装置2工作时，将第二光源6打开，第二光源6发出的光线照射在玻璃10上，能够提高缺陷的检出率。
具体实现时，可以在第二支架5上设置专门为第二光源6供电的电池等供电单元，或者，将第二光源6与外部电源通过引线连接，以通过外部电源为第二光源6供电。
需要说明的是，在对玻璃10的缺陷进行检测时，有些缺陷适合使用位于玻璃10下方的第二光源6，有些缺陷适合使用位于玻璃10上方的第一光源4，可根据实际情况选择使用第一光源4或者第二光源6，或者第一光源4和第二光源6同时使用，从而进一步提高了缺陷的检出率。
进一步地，参照图3所示，该检测系统还包括可拆卸地连接在第二支架5顶面的衬板7，衬板7挡设在第二光源6和玻璃10之间。也就是说，衬板7可拆卸地连接在第二支架5上，第二光源6位于衬板7的下方。当衬板7从第二支架5上取下时，第二光源6发出的光线可照射至玻璃10上。通过在第二支架5的顶面设置衬板7，且衬板7可拆卸地连接在第二支架5上，对玻璃10的缺陷进行检测时，有些缺陷适合使用第二光源6，此时，需要将衬板7从第二支架5上移开，使光线透过玻璃10。有些缺陷适合使用第一光源4，此时，需要将衬板7放置在第二支架5上，即，移动到拍摄装置2的正下方，作为拍照的背景，以提高拍摄的玻璃照片的质量以及缺陷的检测精度。当衬板7作为拍照背景时，为了使得拍摄效果更好，衬板7具体可制作为暗色衬板，比如黑色或者茶色等。
具体地，可以在第二支架5的顶面设置可容置衬板7的凹槽，衬板7位于该凹槽中。比如，可以直接将衬板7放置在凹槽中。在不使用衬板7时，将衬板7直接从第二支架5上拿下即可。
当然，在其他实现方式中，也可以是，衬板7通过卡接的方式卡合在第二支架5的顶面。比如，衬板7的边缘具有卡扣，第二支架5的顶面具有可该卡扣匹配卡合的卡槽。本领域技术人员可以理解的是，当衬板7从第二支架5上取下时，第二光源6发出的光线能够直接透过玻璃10。
在本实施例中，机械手3的末端具有抓取装置，抓取装置通过转轴30连接在机械手3的末端。具体实现时，抓取装置可包括夹持头31，玻璃10的外缘围设有边框，边框上具有可供夹持头31卡入的卡槽。通过机械手3末端的抓取装置对玻璃10进行抓取，抓取装置的夹持头31卡入至玻璃10外围边框的卡槽中，从而使机械手3将玻璃10稳定的夹持起来，由于抓取装置通过转轴30连接在机械手3的末端，可通过控制转轴30转动而带动玻璃10翻转，实现对玻璃10的上表面和下表面的拍摄。
进一步地，还可以在抓取装置上设置三维激光扫描仪32，三维激光扫描仪32用于获取玻璃10的位置。通过在抓取装置上设置三维激光扫描仪32，以使得机械手3能够更加精准的对玻璃10摆放位置定位，进一步提高了车窗玻璃检测的自动化。
其中，三维激光扫描仪32可采用teledynedalsa扫描仪。三维激光扫描仪32包括视觉及运动控制两部分。视觉部分包括：线阵相机(line-scancamera)、镜头(lens)、光源(lighting)、影像采集卡(framegrabber)。运动控制的部分包括：马达、马达驱动器、旋转编码器、运动控制卡或pl，同时也搭配传感器(sensor)做为触发。三维激光扫描仪32的视觉和运动两部分的组配为现有成熟的部件。其中，终端设备可以同时连接两台拍摄装置2，同时还自带输入输出接口，方便工业应用。
在玻璃10检测过程中，可同时完成玻璃10的尺寸、是否有逃生窗红点标示的识别、识别玻璃规格、确定该玻璃的安装位置等。考虑到整列车厢涉及到多个不同规格的玻璃，为提高系统自动化效率，可将该检测系统设计在上料处，采用分区上料的方案，可设置每个区域的玻璃类型，机器人根据需求自动抓取相应类型的玻璃。在检测后，如发现该玻璃存在缺陷，则报警人工处理。
另外，本发明的机械手3可以理解为机器人的机械臂，在检测过程中，机器人主体不动，通过机械臂运动而实现对玻璃的抓取和移动。当然，也可以将机械手理解为坐标机器人，该机器人包括机械臂，在检测过程中，整个机器人可沿xy方向移动，以实现对玻璃的抓取和移动。
实施例二
图4为本发明一实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测方法的流程图。结合图1至图4所示，本实施例提供一种车体侧墙玻璃缺陷检测方法，该检测方法应用于上述实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测系统。
该方法具体包括以下步骤：
s101、检测系统的机械手3对玻璃10进行抓取，并将玻璃10移动至拍摄装置2的下方。
s102、拍摄装置2采集玻璃10的图片，并将图片传输至终端设备，以使终端设备根据图片进行玻璃的缺陷分析。
其中，可先对玻璃10的上表面进行拍摄，通过机械手3将玻璃10抓住，然后将玻璃10移动至拍摄装置2的下方，此时玻璃10的上表面朝上，即朝向拍摄装置2。拍摄装置2对玻璃10的上表面拍摄，拍摄过程中，机械手3可带动玻璃10由左向右移动，以使拍摄装置2对玻璃10的各个位置进行拍摄。拍摄完成后，机械手3驱动玻璃10翻转，此时，玻璃10的下表面朝上，即，朝向拍摄装置2，通过拍摄装置2再对玻璃10的下表面拍摄，从而实现对整个玻璃10的拍摄。
本实施例的方法中涉及到的各部件的结构、位置关系、连接关系等均与上述实施例相同，并能达到相同或类似的技术效果，在此不再一一赘述，具体可参照实施例一的描述。
本实施例提供的车体侧墙玻璃缺陷检测方法，通过机械手3抓取待检测玻璃10，并将玻璃10移动至拍摄装置2的下方，通过拍摄装置2对玻璃10进行拍照，并将采集到的玻璃照片传输至终端设备，以使终端设备根据采集到的图片对玻璃10的缺陷进行识别分析，即，本发明实现了对车体侧墙玻璃缺陷的自动化检测，降低了劳动人工投入成本以及人工劳动强度，提高了检测精度和检测效率，满足检测、装配流水线式的自动化生产要求。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。