本发明涉及一种通过视觉检测产品损伤类别的设备及系统，尤指一种自动化工业视觉探伤设备、探伤组件及系统。
背景技术：
现今社会中，有许多用品或零件是圆柱状的金属工件经过各种加工所制成，例如锻造、铸造、车削等等，而工件在加工过程中，可能会因高速摩擦等原因而逐渐升温，或甚至直接进行热处里等等，而当之后工件降温冷却时，金属工件内的晶体排列而在工件表面形成裂纹，进而对于工件的结构强度造成极大的影响，现有裂纹的检测最常应用萤光法对工件进行检测，然而前述的萤光法所采用的溶剂容易会对环境造成污染，对操作者也有害，因此不宜大量使用，此外，萤光法只能应用于工件外部的检测，而在工件内部孔洞内不易观测，并且在生产线上应用不良，无法适用于工件大批量生产的检测，发明人有鉴于此，故对现有的技术提出了改良的方案。
技术实现要素：
有鉴于前述的现有技术的缺点及不足，本发明提供一种自动化工业视觉探伤设备、探伤组件及系统，其通过自动化设备搭配自动化智能学习系统，可自动化对大批量工件进行探伤，并能够应用于生产线上，同时亦不会对环境造成污染也不会伤害人体，并且适用于工件的外侧面及内侧面的探伤。
为达到上述的发明目的，本发明所采用的技术手段为设计一种自动化工业视觉探伤设备，包括有：
一探伤作业平台，具有一入料侧及一出料侧，并包括有
一用于夹持及移动工件的夹持装置，以及
一邻近于该夹持装置的工业视觉探伤装置，其包括有
一工件支架，其用于置放待测的工件；
一转动装置，其设置邻近于该工件支架，用于转动待测的工件；
一个以上的探伤组件，其设置邻近于该工件支架，并使用一个以上的摄像单元及一个以上的照射单元对待测工件进行检测及录像，并由一主控单元进行影像处理及分析；
一上料装置，设置于该探伤作业平台的入料侧；
一收料装置，设置于该探伤作业平台的出料侧；以及
一控制系统，以电性连接于该探伤作业平台、上料装置及收料装置，用于进行自动化操作。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，所述的探伤组件以一支撑单元连接于该探伤作业平台，并包括有一支撑部件用于连接或设置所述摄像单元、照射单元及主控单元。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，所述的探伤组件为一外部探伤组，所述的外部探伤组的支撑部件呈平板状，搭载了多个呈水平间隔排列的摄像单元，并于各摄像单元之间或邻近的位置水平搭载了对应数量的照射单元。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，所述的探伤组件的支撑单元为可上、下调整升降及调整该外部探伤组倾斜角度的架体。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，所述的探伤组件为一内部探伤组，所述的内部探伤组的支撑部件的前端形成细长状，支撑部件与所述的主控单元连接的位置则形成三角形板状，所述的细长状的支撑部件上依延伸方向间隔排列设有多数个摄像单元及多数个位于各摄像单元之间的照射单元。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，所述的探伤组件的支撑单元为具有可相对该工件支架作动的滑轨、滑台组合。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，该探伤作业平台进一步于工业视觉探伤装置旁分别设置有一分拣装置及一浸油装置。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，该夹持装置包括有一基座、一夹持机构及一安装于该基座与该夹持机构之间，用以带动该夹持机构相对该基座移动的一传动组件。
较佳的是，所述的自动化探伤设备，其中，该工件支架包括有一滚轮底座及两对分别枢设在该滚轮底座两侧的第一滚轮及第二滚轮，各第一滚轮于边缘凸设有一定位缘，可供工件上的刀痕沿着定位缘定位。
本发明所采用的技术手段也设计了一种自动化探伤组件，其特征在于，包括有：
一主控单元，其包括有一机壳、设置于该机壳内的fpga主机芯片，其中该fpga主机芯片包括有一视觉采集模块、一摄影控制模块、一光源控制模块、一人工智能模块及一处理器；
一连接于该主控单元的支撑部件；
一个以上的摄像单元，其设置在该支撑部件并电性连接至该主控单元的fpga主机芯片；以及
一个以上的照射单元，其设置在该支撑部件并电性连接至该主控单元的fpga主机芯片。
较佳的是，所述的自动化探伤组件，其中，所述的探伤组件为一外部探伤组，所述的外部探伤组的支撑部件呈平板状，搭载了多数呈水平间隔排列的摄像单元，并于各摄像单元之间或邻近的位置水平搭载了对应数量的照射单元。
较佳的是，所述的自动化探伤组件，其中，所述的探伤组件为一内部探伤组，所述的内部探伤组的支撑部件的前端形成细长状，支撑部件与所述的主控单元连接的位置则形成三角形板状，所述的细长状的支撑部件上依延伸方向间隔排列设有多数个摄像单元及多数个位于各摄像单元之间的照射单元。
本发明所采用的技术手段亦设计了一种自动化探伤系统，包括有：
一人机互动模块；
一网路交换机；
一个以上的探伤组件、一plc控制单元、一人机交互系统及一智能录影设备，其中，所述的人机互动模块、探伤组件、plc控制单元及智能录影设备以有线或无线的网路连接至该网路交换机中，所述的人机互动模块能通过网路交换机发送加工指令驱动该plc控制单元，由plc控制单元对应控制一自动化探伤设备中的各项电机系统及所述的探伤组件进行工业探伤及摄录，并会通过网路交换机由智能录影设备实时记录存档。
较佳的是，所述的自动化探伤系统，其中，所述的人机互动模块进一步还包括监控模块、警报模块、数据统计模块，用于实现自动化探伤系统的工作状态监控、故障报警、系统急停、开启、关闭及数据统计。
较佳的是，所述的自动化探伤系统，其中，该自动化探伤系统进一步连接一人机交互系统，包括有储存模块、智能分析模块、处理单元，能够通过大量的数据输入或指定特征，进而依照加工厂商的需求调整探伤组件进行探伤的方式，或使探伤组件智能学习辨识特征。
较佳的是，所述的自动化探伤系统，其中，所述的智能录影设备具有一用于对具有伤痕的工件录像自动进行标注的自动标注模块。
本发明通过前述的系统搭配设备后，能够以单色光源对工件进行探伤，同时藉由人工智能与大数据采集，对零件伤痕的不同定义标准进行工业现场的机器学习与自主伤痕检测，并能够以智能化、自动化的方式对工件进行上料、工业视觉探伤、分拣、浸油、收料等工序，取代了现有的萤光法探伤，并具有无污染、全自动、高效率的特点。
附图说明
图1是本发明的自动化探伤设备的前视图。
图2是本发明的自动化探伤设备的上料装置的立体图。
图3是本发明的自动化探伤设备的局部立体图。
图4是本发明的自动化探伤设备的工业视觉探伤装置的立体图。
图5是本发明的自动化探伤设备的外部探伤组的立体图。
图6是本发明的自动化探伤设备的内部探伤组的立体图。
图7是本发明的自动化探伤设备的上料装置的取料动作示意图。
图8～图11是本发明的自动化探伤设备的夹持工件移动的动作示意图。
图12是本发明的自动化探伤设备的工业视觉探伤装置进行探伤的前视图。
图13是本发明的自动化探伤设备的工业视觉探伤装置进行探伤的右视图。
图14是本发明的自动化探伤设备的工业视觉探伤装置进行探伤的左视图。
图15是本发明的自动化探伤设备的工件以定位缘定位的放大示意图。
图16是本发明的自动化探伤系统的方块图。
具体实施方式
以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参阅图1所示的一种自动化探伤设备，其包括有一上料装置10、一探伤作业平台20、一收料装置30及一控制系统，该探伤作业平台20包括有一上料侧i及一收料侧o，该上料装置10及该收料装置30分别对应位于该探伤作业平台20的上料侧i及收料侧o，较佳的是，本实施例中，该自动化探伤设备的上料方向是沿右至左的方向上料及收料，该上料侧i位在该探伤作业平台20的右侧，而该收料侧o位在该探伤作业平台20的左侧，该上料侧i与该收料侧o的位置亦可互相调换，或可依照生产线需求使该上料侧i与该收料侧o互为垂直的位置，在此均不予限制。
请参看图1及图2所示，该上料装置10包括有一上料支架11、一设置于该上料支架11顶部的上料输送单元12、一连接于该上料支架11与该上料输送单元12的上料动力源13及一设置在该上料输送单元12一侧的取物机构14，较佳的是，该上料输送单元12可为输送带、输送链条、轮送滚轮或具有将物体平移传动的机械装置，在本实施例中，该上料输送单元12采用输送带作为运作工件的手段，该上料输送单元12于一端形成一开放状的取料口121，该上料动力源13连接该上料输送单元12并传递动力使上料输送单元12运作，较佳的是，该上料动力源13为以马达输出皮带传动的型式连接至该上料输送单元12。
请参考图2所示，该取物机构14设置于邻近该上料输送单元12的取料口121，且该取物机构14可相对该上料输送单元12摆动，较佳的是，该取物机构14包括有一固定架141及一旋转臂142，该固定架141设置在该上料输送单元12的底部，该旋转臂142设置在该固定架141的一侧，并可相对该上料输送单元12摆动，较佳的是，在预设状态下，该旋转臂142沿着该上料输送单元12的上料方向横向设置，作动时，该旋转臂142能够相对该上料输送单元12摆动90度，使该旋转臂142能够以直立方式用于夹持该上料输送单元12所传递的工件，并在夹持工件后摆动90度回覆到横向设置的位置，较佳的是在该旋转臂142上设置有夹持工件用的定位爪143及一抵靠件144，可供工件抵靠并固定。
请参考图1、图3及图4所示，该探伤作业平台20位在该上料装置10的左侧，该探伤作业平台20包括有一底台21以及设置于该底台21上方的一夹持装置22、一工业视觉探伤装置、一分拣装置23及一浸油装置24，该工业视觉探伤装置、该分拣装置23及该浸油装置24是沿着该自动化探伤设备的上料方向由右至左依序排列，因此，该夹持装置22可用于夹持由上料装置10所运送的工件，并将工件依序运送至该工业视觉探伤装置、该分拣装置23及该浸油装置24内，再运送至该收料装置30，以完成整个自动化探伤工序。
于本实施例中，该夹持装置22设置在该底台21靠后侧的位置，其为具有双轴向移动的夹持动作，可以沿着上料方向的上、下、左、右移动，该夹持装置22亦可为多轴向移动，如具有六轴向的机械手臂或三轴向的移动平台，在此不予限制，较佳的是，该夹持装置22包括有一基座221、一夹持机构222及一安装于该基座221与该夹持机构222之间，用以带动该夹持机构222相对该基座221移动的一传动组件，该夹持机构222具有一移动座223及一个以上设置于该移动座223上的夹持件224，较佳的是，本实施例依据所需工序设置有四个夹持件224，各夹持件224呈爪状并朝下张闭，分别对应上料、探伤、分拣、浸油的工序，各夹持件224的数量可依据工序需要设置，各夹持件224的型式亦可依照工件形状设计为机械抓取、磁力抓取或真空吸取等形式，在此不予限制。
该传动组件设置在该夹持机构222及该基座221之间，于本实施例中，该传动组件为双轴向作动的滑轨、滑台组件，该传动组件包括有一对纵向设置在该基座221的第一滑轨225、一对横向设置在该移动座223后侧的第二滑轨226及两对分别连接该第一滑轨225及该第二滑轨226的滑台227，该夹持机构222通过该第一滑轨225及所对应的滑台227进行相对该基座221纵向的上、下移动，以及通过该第二滑轨226及所对应的滑台227进行相对该基座221横向的左、右移动，藉以达到抓取工件的目的。
如图4至图6所示，该工业视觉探伤装置是设置在该底台21的右侧并邻近该上料装置10的位置，该工业视觉探伤装置包括有一底座25、一工件支架26、一转动装置27及一个以上的探伤组件28，该底座25具有一平台，四周底部由杆状物所支撑，该底座25的形式不拘，主要用于固定其他组件，该工件支架26设置于该底座25上，用于固定工件，包括有一滚轮底座261及两对分别枢设在该滚轮底座261两侧的第一滚轮262及第二滚轮263，工件可置放在各两滚轮262、263之间旋转，较佳的是，各第一滚轮262于边缘凸设有一定位缘264，可供工件上的螺旋状刀痕沿着定位缘264定位，而使工件不易沿着旋转的轴向位移，所述定位缘264在此不限于工件的径向或轴向定位，其中，该滚轮底座261的形式亦可为调整式底座，使各两滚轮262、263间的间距可调整，用以置放不同直径或尺寸的工件，在此不予限制。
该转动装置27设置该底座25并位于该工件支架26的一侧，用于转动固定在工件支架26上的工件，使工件的每个平面上都能进行探伤，该转动装置27包括有一滑座271、一设置于该滑座271并可相对该滑座271作动的支架272、一设置于该支架272内的抵靠轮273、一连接该支架272及该抵靠轮273的驱动单元274，其中，该支架272通过压缸组件相对于该滑座271作动，压缸组件可为汽压、液压或电子缸，使该支架272能够朝向该工件支架26靠近或远离作动，在此不加以限制，该驱动单元274可为带动该抵靠轮273作动的电子或机械组件，较佳的是，该驱动单元274是以马达及皮带组件带动该抵靠轮273作动，该抵靠轮273用于抵靠在工件上，通过驱动单元274带动工件旋转。
如图4、图5及图6所示，所述的探伤组件28是以一支撑单元29设置在底座25并邻近于该工件支架26，所述的探伤组件28主要用于以单色光源照射工件并对工件进行摄影，以达到探伤效果，所述的探伤组件28包括有一主控单元281、一连接于该主控单元281的支撑部件282，以及设置在该支撑部件282并电性连接至该主控单元281的一个以上的摄像单元283及一个以上的照射单元284。该主控单元281包括有机壳、设置于机壳内的fpga主机芯片，其中包括有视觉采集模块、摄影控制模块、光源控制模块、人工智能模块及处理器等元件。
较佳的是，本案的探伤组件28可依需求而区分成如图5所示的外部探伤组28a及如图6所示的内部探伤组28b，该外部探伤组28a主要用于外圆及平面表面伤痕检测，所述的外部探伤组28a的支撑部件282a呈平板状，可用于搭载大面积的摄像单元283及照射单元284，较佳的是，所述的外部探伤组28a搭载了八个呈水平间隔排列的摄像单元283，并于各摄像单元283之间或邻近的位置水平搭载了对应数量的照射单元284，使工件通过大面积的摄像与照射，而能够进行大面积的探伤。
所述的内部探伤组28b主要应用于内孔或内腔的工件内部平面伤痕检测，所述的内部探伤组28b的支撑部件282b的前端形成细长状，支撑部件282b与主控单元281连接的位置则形成三角形板状，以达成良好的连接效果，较佳的是，于所述的细长状的支撑部件282b上依延伸方向间隔排列设有多数个摄像单元283及多数个位于各摄像单元283之间的照射单元284，使所述的内部探伤组28b在伸入工件的内部时，能够有效地照射及摄影。
所述的探伤组件28的支撑部282a、282b能够依据欲进行检伤的工件外形一同变化，进而达到配置适当数量的摄像单元283及照射单元284，所述摄像单元283及所述照射单元284的数量可依需求而设定，在此不予限制，所述的探伤组件28通过所述的照射单元284于工件上照射单色光源形成反射，所述的摄像单元284则录摄下工件上所有的影像并由所述的主控单元281进行后续的分析、比对。
以本实施例为例，请参考图4至图6及图12、13所示，本案采用了一个外部探伤组28a及一对内部探伤组28b进行工件的探伤，其中该外部探伤组28a以一支撑单元29a立设于该工件支架26的侧边，并与该转动装置27相面对，该支撑单元29a为可上、下调整升降及调整该外部探伤组28a倾斜角度的架体，该对内部探伤组28b则分别设置在该工件支架26的前、后侧边，并且彼此形成错位，该对内部探伤组28b分别以一支撑单元29b形成垂直纵立且可滑移作动的状态，较佳的是，该支撑单元29b为具有可相对该工件支架26作动的滑轨、滑台组合，使该对内部探伤组28b能够深入工件的内侧或内腔中进行探伤动作。
以参考图3所示，于本实施例中，该分拣装置23是设置于该工业视觉探伤装置的左侧，用于置放在该工业视觉探伤装置中经检测发现存在不良的工件，该分拣装置23包括有一分拣箱231及一设置在该分拣箱231侧边的固定架232，该固定架232用于置放工件。该浸油装置24则设置在该分拣装置23左侧，该浸油装置24包括有一浸油槽241及一设置在该浸油槽241内侧的活动架242，让检测合格的工件能够透过该夹持装置22抓取放置在该活动架242，该活动架242在该浸油槽241内上下活动进行浸油，以利运送至该收料装置30后，进行下一段工序，该分拣装置23及该浸油装置24的位置也能够依照工序的需求互相对调位置或者并列设置，在此不予限制。
该收料装置30是设置在该探伤作业平台20的收料侧o，用于将进行探伤完毕的工件运送到下一道工序中，较佳的是，该收料装置30包括有一收料支架31、一设置于该收料支架31的收料输送单元32及一连接该收料支架31及该收料输送单元32的收料动力源33，该收料输送单元32可为任何能够传递工件的机械构造如输送带、输送链带的等效结构，较佳的是，本实施例的收料输送单元32是履带式输送带，并于带面上形成多数个用于定位的定位块321，该收料动力源33为马达、减速机的组合或其他等效结构，主要用于带动该收料输送单元32的运作，在此亦不加以限制。
本实施例的动作及运作流程请参看图1、图7至图15的各部解说，本发明的自动化探伤设备是由该上料装置10填装欲进行工业视觉探伤的多数个工件p，各工件p以直立型态由该上料装置10的上料输送单元12输送到该取料口121处，并由该取物机构14将到达指定位置的一工件p1抓取后平摆成如图7所示的状态，此时，工件p1的位置将会对准于该夹持装置22的夹持件224，使夹持件224能够如图8所示的状态上、下作动以对应抓取工件p1，当该夹持件224确实稳固地抓取到了工件p1后，该夹持机构222的移动座223将被该传动组件向上带动成如图9的状态，然后，该移动座223将连续如图10、图11所示继续向右移动后，再向下移动，使工件p1从原本的上料装置10被运送到工业视觉探伤装置的工件支架26，而其他被夹持件224所抓取的工件，也依序地被带到下一道工序中。
接下来请参看图12至图15，在工件p1的工业视觉探伤过程中，当工件p1放置到工件支架26后，该转动装置27将会位移并以该抵靠轮273靠在工件p1的外周面，让工件p1可随着该抵靠轮273相对旋动，当工件p1在旋转的过程中，该外部探伤组28a能够同时以各照射单元284发出单色光源照射工件p1的外表面，各摄像单元283则即时地摄录下工件p1外表面的状态，并传送至主控单元281中进行各种解析，如照射单元284所发出的光源射进工件p1表面上窄且深的裂纹之后不易反射出来，而照射单元284的单色光射进工件p1上的相对较浅且宽的外伤浅坑时，便会产生镜面反射，藉此，各摄像单元283能够将光线反射的状态即时摄录，并让主控单元281在摄录影像中进行裂纹的标记。
当工件p1为管状或具有内腔时，可进一步搭配所述的内部探伤组28b进行工件p1的内侧表面的裂纹检测，内部探伤组28b藉由支撑单元29b带动，使支撑部282b伸入工件p1的内侧，并通过前述的各摄像单元283及各照射单元284进行内部探伤作业，在本实施例当中，所述的内部探伤组28b是呈对称且错位设置，且可同时由工件p1的前、后侧分别伸入并对内侧周面的两侧分别探伤，以加快处理速度。
其中，如图14及图15所示，由于工件p1多为半成品的形式，故在工件p1的表面上仍存在有加工时的呈螺旋状的刀痕，因此，工件p1可通过各第一滚轮262的定位缘264抵靠于刀痕，使工件p1旋转时让定位缘264对刀痕处进行轴向上的定位，而让工件p1不易沿着旋转的轴向位移。
请再参看图2、图8至图11的该夹持装置22的动作流程，当工件p1完成工业视觉探伤的步骤后，将会被该夹持装置22移动至下一站进行分拣，工件会被该夹持装置22放置在该固定架232上，如工件p1在上一道工序中被检测出有裂纹，将会掉入该分拣装置23的分拣箱231中，如果工件p1一切正常无瑕玼，在此站中将不会有任何动作。
当工件p1在该分拣装置23中未被剔除，将会被该夹持装置22夹持到该浸油装置24内浸油，该工件p1再浸油后再被夹持到该收料装置30，由该收料装置30将完成探伤的工件运送到下一工序，以此循环进行各工件p的自动化探伤流程。
本发明的自动化探伤设备进一步搭配图16所示的自动化探伤系统，以达到完整的机电整合流程及全自动、智能化的学习效果，该自动化探伤系统40包括有一人机互动模块41、一网路交换机42、一个以上的探伤组件43、一plc控制单元44、一人机交互系统45及一智能录影设备46，其中，以网路交换机42为中心，所述的人机互动模块41、探伤组件43、plc控制单元44、人机交互系统45及智能录影设备46以有线或无线的网路连接至该网路交换机42中，所述的人机互动模块41能通过网路交换机42发送加工指令驱动该plc控制单元44，由plc控制单元44对应控制该自动化探伤设备中的各电机m及所述的探伤组件43，以达到工件进给、移动、运送、工业探伤等自动化行为，所述的探伤组件43能够摄录工件的影像在搭配bt1120接口及uart串口进行无压缩编码，可达到毫秒级的影像处理速度，并经由所述的探伤组件43内部的人工智能芯片处理后，能够对工件表面异常的录像进行标记、伤痕、特征提取、数据统计等功能，并会通过网路交换机42由智能录影设备46实时记录存档，较佳的是，所述的探伤组件43的人工智能芯片还具有镜头纠偏，可适当地调整所述的探伤组件的摄像单元的焦距，所述的智能录影设备46具有一用于对具有伤痕的工件录像自动进行标注的自动标注模块，通过自动标注模块在摄录影像编码过程中，能够在工件具有伤痕的摄录影片中进行自动标注，使智能录影设备46能够将这些影片保留下来，而不会被新摄录的影像所覆盖。这样保存的数据能够用于样本数据的深度学习、数据匹配、进而建立伤痕识别的人工智能数据模型、同时保存的视频纪录有助于产品的质量跟踪。
所述的人机互动模块41进一步还包括有监控模块、警报模块、数据统计模块，用以实现系统的工作状态监控、故障报警、系统急停、开启、关闭及数据统计等功能。
人机交互系统45包括有储存模块、智能分析模块、处理单元，能够通过大量的数据输入或指定特征，进而依照加工厂商的需求调整探伤组件进行探伤的方式，或使所述的探伤组件43智能学习辨识特征的方法，人机交互系统45则通过网路交换机实现以下功能：
a.根据用户对伤痕的不同定义标准进行工业现场机器学习；
b.对伤痕工件进行自主检测与判断；
c.将判断结果反馈给plc控制单元，以实现合格工件及不合格工件的分拣。
本发明通过前述的系统搭配设备后，能够以单色光源对工件进行探伤，同时藉由人工智能与大数据采集，对零件伤痕的不同定义标准进行工业现场的机器学习与自主伤痕检测，并能够以智能化、自动化的方式对工件进行上料、工业视觉探伤、分拣、浸油、收料等工序，取代了现有的萤光法探伤，并具有无污染、全自动、高效率的特点。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用于限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变动与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。