用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置及获取图像方法与流程

1.本发明涉及自动化机器视觉领域，尤其涉及一种用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置及获取图像方法。


背景技术：

2.新能源汽车的出现，响应了国家倡导的绿色低碳环保可持续发展观，因而得到了大力推广。圆柱电池作为新能源汽车的主要动力来源，其生产过程中的任何缺陷(如表面划痕、凹坑等)都可能成为发生事故的隐患，因此工业上对圆柱电池的检测尤为严苛。目前机器视觉检测在自动化检测行业里应用广泛且发展迅速，相较于人工检测，其检测精度会更高，所以也被应用于圆柱电池的检测。
3.对于圆柱电池的检测过程，检测标准非常严格，因此对检测过程的机器视觉成像要求也会提出更高的要求。对圆柱电池表面图像的获取以及两端面图像的获取，传统单一的拍照获取图像方法无法满足更高标准的检测需求。例如，圆柱电池圆形端面上部分缺陷图像的获取难度较大，对同一缺陷需要从不同角度获取才能得到效果较好的图像，因此研发一种用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置及获取图像方法非常必要。


技术实现要素：

4.本发明是鉴于以上技术问题所提出的，提供一种用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置及获取图像方法，能够获取圆柱电池表面及两端面的各种对比图像，确保了圆柱电池缺陷检测质量的大大提高。
5.根据本发明实施例的第一方面，提供了一种用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置，包括控制部、输送部、第一拍照部和第二拍照部，
6.输送部，具有第一间歇驱动电机、环形输送链、第二驱动电机和驱动机构，环形输送链具有多个转动单元，相邻两个转动单元之间放置圆柱电池，第二驱动电机带动驱动机构驱动环形输送链上的转动单元转动进而带动圆柱电池转动；
7.第一拍照部，具有第一相机、明场光源、第二相机和暗场光源，第一相机位于环形输送链的上方与明场光源配合以获取圆柱电池表面的明场照明图像，第二相机位于环形输送链的上方与暗场光源配合以获取圆柱电池表面的暗场照明图像；
8.第二拍照部，具有第三相机、第一光源、第四相机和第二光源，第三相机位于环形输送链的一侧与第一光源配合以获取圆柱电池第一端面的图像，第四相机位于环形输送链的另一侧与第二光源配合以获取圆柱电池第二端面的图像。
9.根据本发明实施例的第二方面，提供了一种如第一方面的用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置，其转动单元具有滚轮，滚轮具有第一滚动表面和第二滚动表面，第一滚动表面和第二滚动表面之间设置具有齿轮结构；或者转动单元具有第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮和第二滚轮之间设置具有齿轮结构。
10.根据本发明实施例的第三方面，提供了一种如第二方面的用于获取圆柱电池表面
及两端面图像的装置，其驱动机构为环形带齿同步带，环形带齿同步带表面的齿与齿轮结构啮合；或者驱动机构为直线形刚性齿条，刚性齿条的齿与齿轮结构啮合。
11.根据本发明实施例的第四方面，提供了一种采用如第1-3任一方面的用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置的获取图像方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
12.控制装置控制第一间歇驱动电机驱动由多个转动单元串联形成的环形输送链循环往复移动，位于环形输送链上的圆柱电池被输送到第一拍照部以获取圆柱电池表面的图像；
13.控制装置继续控制第一间歇驱动电机驱动环形输送链循环往复移动，位于环形输送链上的圆柱电池被输送到第二拍照部；
14.控制装置控制第一间歇驱动电机暂停驱动环形输送链的移动，位于环形输送链上的圆柱电池停止在第二拍照部；
15.控制装置根据相邻转动单元带动圆柱电池转动的过程控制位于环形输送链一侧的第三相机对圆柱电池的第一端面进行间歇性拍照，获取二张以上第一端面的图像；
16.同时，控制装置根据相邻转动单元带动圆柱电池转动的过程控制位于环形输送链另一侧的第四相机对圆柱电池的第二端面进行间歇性拍照，获取二张以上第二端面的图像。
17.根据本发明实施例的第五方面，提供了一种如第四方面的获取图像方法，其获取圆柱电池表面的图像的方法具体为：
18.控制装置控制第一间歇驱动电机暂停驱动环形输送链的移动，位于环形输送链上的圆柱电池停止在第一拍照部；
19.控制装置控制第二驱动电机带动驱动机构移动，驱动机构移动带动环形输送链上的转动单元转动，环形输送链上相邻转动单元的转动带动圆柱电池持续转动；
20.控制装置控制位于环形输送链上方的第一相机在明场光源的照明下获取圆柱电池表面的明场照明图像；
21.同时，控制装置控制位于环形输送链上方的第二相机在暗场光源的照明下获取圆柱电池表面的暗场照明图像。
22.根据本发明实施例的第六方面，提供了一种如第五方面的获取图像方法，其驱动机构移动带动环形输送链上的转动单元转动的方法具体为：
23.其转动单元具有滚轮，滚轮具有第一滚动表面和第二滚动表面，第一滚动表面和第二滚动表面之间设置具有齿轮结构；
24.驱动机构为双面齿同步带，双面齿同步带的齿与齿轮结构啮合，第二驱动电机驱动双面齿同步带循环往复移动以带动滚轮沿同一方向持续滚动。
25.根据本发明实施例的第七方面，提供了一种如第六方面的获取图像方法，其控制装置根据圆柱电池在一个转动周期内六等分控制第三相机获取第一端面的六张图像，控制装置根据圆柱电池在一个转动周期内六等分控制第四相机获取第二端面的六张图像。
26.本发明的有益效果在于：通过输送部将圆柱电池输送暂停在拍照部由驱动机构的驱动进行持续有效的转动，然后配合多个相机和多种光源的配合获取多个对比图像，以便检测过程减少误判，为高标准的圆柱电池检测提供保障。
27.参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原
理可以被采用的方式。
附图说明
28.所包括的附图用来提供对本发明的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，例示了本发明的优选实施方式，并与文字说明一起用来解释本发明的原理，其中对于相同的要素，始终用相同的附图标记来表示。
29.在附图中：
30.图1是本发明用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置的结构示意图；
31.图2是图1中含第一拍照部和第二拍照部部分的局部放大图；
32.图3是图2输送链中含多个滚轮的局部放大图；
33.图4是环形带齿同步带驱动结构示意图；
34.图5是图2中带齿同步带与滚轮的齿轮结构啮合关系局部剖视图；
35.图6是第一相机在明场光源照明下获取的圆柱电池表面明场照明图像的示例图；
36.图7是第二相机在暗场光源照明下获取的圆柱电池表面暗场照明图像的示例图；
37.图8是第三相机获取的圆柱电池第一端面第一角度图像的示例图；
38.图9是第三相机获取的圆柱电池第一端面第二角度图像的示例图；
39.图10是第三相机获取的圆柱电池第一端面第三角度图像的示例图。
具体实施方式
40.参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式。
41.本发明首先提供一种用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置，图1是本发明用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置的结构示意图，图2是图1中含第一拍照部和第二拍照部部分的局部放大图，图3是图2输送链中含多个滚轮的局部放大图，图4是环形带齿同步带驱动结构示意图。如图1-4所示，该用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置01包括控制部(图中未示出)、输送部1、第一拍照部2和第二拍照部3。其输送部1具有第一间歇驱动电机11、环形输送链12、第二驱动电机13和驱动机构14，环形输送链12具有多个转动单元，图中示例标注其中转动单元121和转动单元122，相邻两个转动单元之间放置圆柱电池，图中示例标注其中的圆柱电池001，第二驱动电机13带动驱动机构14驱动环形输送链12上的转动单元121和转动单元122转动进而带动圆柱电池转动。
42.参看图2，其第一拍照部2具有第一相机21、明场光源22、第二相机23和暗场光源24。第一相机21位于环形输送链12的上方与明场光源22配合以获取圆柱电池表面的明场照明图像，明场光源22根据第一相机21和下方拍照对象圆柱电池的位置进行设置，使得来自明场光源22的光被反射到第一相机21中以便对反射光进行成像。优选地，明场光源22可以和成像表面成45度或90度角。第二相机23位于环形输送链的上方与暗场光源24配合以获取圆柱电池表面的暗场照明图像，暗场光源24根据第二相机23和下方拍照对象圆柱电池的位置进行设置，使得第二相机23捕获到来自暗场光源24的散射光以便对散射光进行成像。优选地，暗场光源24可以设置为10-15度的低光角。
43.如图2所示，其第二拍照部3具有第三相机31、第一光源32、第四相机(图中未示出)和第二光源(图中未示出)，第三相机31位于环形输送链12的一侧与第一光源32配合以获取圆柱电池第一端面的图像，第四相机位于环形输送链12的另一侧与第二光源配合以获取圆柱电池第二端面的图像。
44.根据本发明的一个实施例，参看图3，其转动单元具有滚轮121，滚轮121具有第一滚动表面1211和第二滚动表面1212，第一滚动表面1211和第二滚动表面1212之间设置具有齿轮结构1213。当然，在本发明的其他实施例中，转动单元也可以具有第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮和第二滚轮之间设置具有齿轮结构，齿轮结构通过连接件分别与第一滚轮和第二滚轮紧密连接成一体，这样，第一滚轮的滚动面相当于第一滚动表面，第二滚轮的滚动面相当于第二滚动表面。
45.根据本发明的一个实施例，参看图4、5，其驱动机构为环形带齿同步带14，环形带齿同步带14表面的齿与滚轮上的齿轮结构1213啮合，通过第二驱动电机13驱动环形带齿同步带14循环往复移动进而带动齿轮结构1213的转动，由齿轮结构1213的转动带动滚轮121的滚动。在本发明的其他实施例中，驱动机构也可以为直线形刚性齿条，刚性齿条的齿与齿轮啮合，由此，通过第二驱动电机13驱动刚性齿条来回往复移动进而带动齿轮结构1213的转动，由齿轮结构1213的转动带动滚轮121的滚动。
46.相应的，本发明另外提供一种采用上述的用于获取圆柱电池表面及两端面图像的装置的获取图像方法，该方法具体包括如下步骤：
47.控制装置控制第一间歇驱动电机11驱动由多个转动单元121串联形成的环形输送链12循环往复移动，位于环形输送链12上的圆柱电池被输送到第一拍照部2以获取圆柱电池表面的图像；
48.控制装置继续控制第一间歇驱动电机11驱动环形输送链12循环往复移动，位于环形输送链上的圆柱电池被输送到第二拍照部3；
49.控制装置控制第一间歇驱动电机11暂停驱动环形输送链的移动，位于环形输送链12上的圆柱电池停止在第二拍照部3；
50.控制装置根据相邻转动单元带动圆柱电池转动的过程控制位于环形输送链12一侧的第三相机31对圆柱电池的第一端面进行间歇性拍照，获取二张以上第一端面的图像；
51.同时，控制装置根据相邻转动单元带动圆柱电池转动的过程控制位于环形输送链另一侧的第四相机对圆柱电池的第二端面进行间歇性拍照，获取二张以上第二端面的图像。
52.在本发明获取图像的方法中，其获取圆柱电池表面的图像的方法具体为：
53.控制装置控制第一间歇驱动电机11暂停驱动环形输送链12的移动，位于环形输送链上的圆柱电池停止在第一拍照部2；
54.控制装置控制第二驱动电机13带动驱动机构14移动，驱动机构14移动带动环形输送链12上的转动单元121转动，环形输送链上相邻转动单元的转动带动圆柱电池持续转动；
55.控制装置控制位于环形输送链12上方的第一相机21在明场光源22的照明下获取圆柱电池表面的明场照明图像；
56.同时，控制装置控制位于环形输送链12上方的第二相机23在暗场光源24的照明下获取圆柱电池表面的暗场照明图像。
57.由此，明场照明的环境下可以创建一个明亮的图像，如图6所示，图6是第一相机在明场光源照明下获取的圆柱电池表面明场照明图像的示例图；而暗场照明的图像使得边缘和表面缺陷在图像中会更加突出，如图7所示，图7是第二相机在暗场光源照明下获取的圆柱电池表面暗场照明图像的示例图。在对圆柱电池表面的视觉成像过程，对于圆柱电池表面上的缺陷，有些缺陷只能在明场照明下成像出来，而有些缺陷则在暗场照明下成像效果更好，因而设置两个位置分别进行明、暗场的图像采集。通过明、暗场照明图像的共同采集，可以使得后续检测过程对圆柱电池表面的缺陷更全面的识别出以免造成误判，进而可以提高检测质量。
58.优选的，在本发明获取图像的方法中，其驱动机构14移动带动环形输送链12上的转动单元转动的方法具体为：
59.转动单元具有滚轮121，滚轮121具有第一滚动表面1211和第二滚动表面1212，第一滚动表面1211和第二滚动表面1212之间设置具有齿轮结构1213；
60.驱动机构的环形带齿同步带具体为双面齿同步带14，双面齿同步带14的齿与齿轮结构1213啮合，第二驱动电机13驱动双面齿同步带14循环往复移动以带动滚轮121沿同一方向持续滚动。
61.通过双面齿同步带持续的循环往复移动以及与滚轮上中间齿轮的有效啮合，既可以提高检测效率，也可以防止圆柱电池转动过程出现跳动而影响检测质量。
62.优选的，在本发明获取图像的方法中，其控制装置根据圆柱电池在一个转动周期内六等分控制第三相机31获取第一端面的六张图像，控制装置根据圆柱电池在一个转动周期内六等分控制第四相机获取第二端面的六张图像。参看图8-10，示例性提供了第三相机31获取圆柱电池第一端面不同转动角度的三张图像，由此，由于存在不同拍摄角度获取的图像效果不一样，根据相机拍摄采集多个转动角度的图像，可以获取缺陷成像的最佳效果图以便于提高后续检测过程的判断准确率，减少漏检的发生进而提高检测质量。
63.以上参照附图描述了本发明的优选实施方式，这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖所有合适的修改和等同物。