一种基于视觉系统的工件平整度的检测装置及检测方法与流程

本发明涉及工件平整度检测领域，特别涉及一种基于视觉系统的工件平整度的检测装置及检测方法。

背景技术：

随着科技的进步，越来越多的工业机器人被应用于生产领域，以替换人类进行重复性的生产活动。

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

为了提高工业机器人的自动化程度，需要工业机器人能对生产中的工件进行智能的识别和定位。

由于近年来，机器视觉算法的应用越来越广泛，在工业机器人领域也有所涉及。

机器视觉系统最基本的特点就是提高生产的灵活性和自动化程度。在一些不适于人工作业的危险工作环境或者人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉。同时，在大批量重复性工业生产过程中，用机器视觉检测方法可以大大提高生产的效率和自动化程度。

目前，行业中进行平整度检测通常采用两种方式，一种是通过人工进行高精度的检测，这样需要使用较高技术水平的技术工人，进行检测，特点是检测精度较高，但是效率低，并且错误率不可控；还有一种是专业的检测设备进行检测，这样需要加入专门的工序进行检测，特点是检测效率高，但是成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供了基于视觉系统的工件平整度的检测装置及检测方法，该检测装置及检测方法检测精度高，能够适应不同的工件，降低了使用成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于视觉系统的工件平整度的检测装置，包括用以传送工件的传送带、位于传送带正上方的至少一个检测区域，每个检测区域包括多个位于传送带正上方且朝向传送带照射的激光测距传感器以及位于传送带正上方且朝向传送带进行拍照的视觉系统的图像采集器，激光测距传感器用以检测激光测距传感器与工件之间的距离，视觉系统通过图像采集器能够获取工件的实时图像并最终获取工件的实时坐标，每个检测区域的所述激光测距传感器沿着传送带的宽度方向排列。

优选地，每个检测区域得到所述激光测距传感器沿着传送待的输送方向前后排列。

优选地，所述检测区域具有两个，在两个检测区域之间设置有用以将工件旋转的机械手臂。

本发明还提供了一种采用上述检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：将工件以一定的间距放置在传送带上；

s2：当检测区域的激光测距传感器第一次检测到工件时，激光测距传感器将第一次测得的其与工件的距离保存并保存为参考值，同时图像采集器采集工件的图像以获取工件的参考坐标；

s3：随着传送带的不断移动，检测区域内的激光测距传感器不断地检测其与工件的表面的实时距离，并且将测得的实时距离与参考值进行对比，当实时距离与参考值一致时，则判定为平整。

优选地，在步骤s3中，当实时距离与参考值不一致时，执行下述步骤

s4：控制中心控制图像采集器进行拍照以获取工件的实时坐标，通过实时坐标与参考坐标进行比较以判断工件是否发生晃动，如果工件未发生晃动，控制中心记录相应的工件表面位置以及此时对应的激光测距传感器与工件之间的距离。

优选地，在步骤s4中，如果工件发生晃动，执行下述步骤：

s5：控制中心获取晃动时工件的待检测表面的与检测实时坐标的激光传感器对应的位置的实时坐标和理想坐标，通过实时坐标和理想坐标计算出该位置晃动的距离，将晃动的距离与对应的激光测距传感器检测的距离求和，将求和结果与所述参考值进行比较得出平整度。

优选地，所述参考坐标、步骤s4中的实时坐标具体为工件的不在同一直线上的三个点的参考坐标和实时坐标，所述理想坐标由控制中心根据所述三个点的实时坐标计算而得，所述步骤s5中的实时坐标由控制中心根据图像采集器获得的图片得到。

优选地，当检测区域具有多个时，当工件从一个检测区域检测结束之后，进入到下一个检测区域之前，通过机械手臂将工件旋转设定的角度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过激光测距传感器和视觉系统能够更加准确地确定工件表面的平整度；并且由于激光测距传感器和图像采集器不需要与工件接触，因此，可以适用多种工件表面平整度的检测，降低了使用成本。

附图说明

图1是本发明的检测装置的主视图

图2是本发明的检测装置的俯视图

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

如图1-2所示的一种基于视觉系统检测工件平整度的装置，包括用以传送工件100的传送带1、位于传送带1正上方的至少一个检测区域，每个检测区域包括多个位于传送带1正上方且朝向传送带1照射的激光测距传感器2以及位于传送带1正上方且朝向传送带1进行拍照的视觉系统的图像采集器3，激光测距传感器2用以检测激光测距传感器2与工件100之间的距离，视觉系统通过图像采集器3能够获取工件的实时图像并最终获取工件的实时坐标。

每个检测区域的所述激光测距传感器2沿着传送带1的宽度方向排列以对工件100的沿着传送带1的宽度方向的多个位置进行检测，每个检测区域的激光测距传感器2在传送带1的宽度方向的间距根据实际情况进行确定。优选地，位于沿着传送带1的宽度方向的两边侧的激光测距传感器2的距离应当尽量大一些，这样能够适应尽可能多的尺寸的工件。

同时，为了方便激光测距传感器2的安装且相互之间不会产生影响，每个检测区域的激光测距传感器2在传送带1的传送方向上以一定的间隔布置，具体间隔的距离根据时间情况确定。每个激光测距传感器2等高设置，通过激光测距传感器2能够获取工件不同位置处激光测距传感器2与工件100之间的距离即可获取，根据获取的距离能够判断工件表面的平整度。当然，每个检测区域内的激光测距传感器2在传送带1的宽度上的间距越小，获取的平整度就越准确。

优选地，所述检测区域具有两个，所述检测平整度的装置还包括用以使工件旋转一定角度的机械手臂，当工件100移动到两检测区域之间时，通过将工件100沿着竖向轴线旋转一定角度，能够从不同的方向对工件100的平整度进行检测以提高检测的准确性。

每个检测区域的所述图像采集器3构造为能够拍摄到工件100在对应的检测区域内的所有位置为准，即图像采集器3的采集范围至少为从工件100的首端首次被对应检测区域内的激光测距传感器2检测到末端被对应检测区域内的激光测距传感器2最后一次检测的工件100的移动范围，此移动范围也为检测区域的范围，在检测区域内的任务位置，图像采集器3至少能够获取工件100的上表面所有点的位置坐标。所述图像采集器3为ccd工业相机。所述视觉系统获取工件位置坐标属于现有技术，此处不再详述。通过视觉系统获取工件的实时坐标位置与理想的坐标位置进行比较，能够判断工件100在移动的过程中是否发生抖动，如果发生抖动，获取抖动的数据，将其补偿到激光测距传感器

通过上述检测平整度的装置的检测方法如下：

s1：将工件100以一定的间距放置在传送带1上，所述间距应当大于一个检测区域在传送带1的输送方向上长度；

s2：当检测区域第一次检测到有工件100进入时，激光测距传感器2将第一次测得的其与工件100的距离保存并保存为参考值，同时图像采集器3采集工件100的图像以获取工件100的坐标，为了减少数据的运算，可以预先设定获取工件100的不在同一直线上的三个点作为基准，获取其初始坐标，在控制中心预存有工件100理想情况(工件的尺寸与要求完全一致)下工件的所有尺寸，这样通过三个不在同一直线上的点即可获取工件100的所有坐标，这样就大大减小了计算机的运算任务；

s3：随着传送带1的不断移动，激光测距传感器2不断地检测其与工件100的表面的实时距离，并且将测得的实时距离与参考值进行对比，如果距离发生变化，控制中心控制图像采集器3进行拍照以获取工件100上预设的三个点的实时坐标，如果三个点的实时坐标的每一个与三个点的对应的初始坐标的变化量是一致的，则说明实时距离的变化是由于工件100的不平整造成的，并且计算出距离变化的大小以及将该变化位置在工件100中的坐标进行保存，通过距离变化的大小即可获取平整度；如果三个点的实时坐标的变化量不一致，则说明工件100至少发生了上下晃动(如果只是水平晃动，激光测距传感器2检测的距离与参考值不会发生变化)，控制中心根据获取的所述三个点的实时坐标计算出所述理想情况下与相应的激光测距传感器2对应的工件100的表面在晃动后的理想坐标，计算出晃动后的理想坐标与晃动前的理想坐标的差值，将该差值补偿得到对应的激光测距传感器2测得的实际距离中，将补偿后的实际距离与参考值比较获取平整度；

s4：当工件100经过第一个检测区域后，通过机械手臂将其旋转一定角度，优选为90°，从另外一个一方向进行对平整度检测以尽可能地保证检测的准确性；

s5：根据检测的不同工件的平整度进行分类，将不同的工件运送到不同的地方。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。