CN104101612A - 平面材料表面缺陷检测装置及其检测模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面材料表面缺陷检测装置，包括主体框架、安装在主体框架上的线性光源和安装在主体框架上的至少一个检测模块；主体框架包括位于两侧的两根立柱和固定安装在两根立柱上的横梁，横梁上设有滑动导杆；检测模块包括滑动配合安装在滑动导杆上的安装座，安装座上安装有分别位于横梁两侧的CCD图像传感器和点阵型激光器；两根立柱上分别设有线性光源安装座，线性光源的两端分别安装在两个线性光源安装座上，且线性光源安装座与线性光源之间设有用于调节线性光源在垂直于横梁的方向上的位置的调节机构。本发明的平面材料表面缺陷检测装置能够以全覆盖的方式实现对平面材料表面的缺陷检测。

Description

平面材料表面缺陷检测装置及其检测模块

技术领域

本发明属于表面缺陷检测技术领域，具体涉及一种用于检测平面材料的表面缺陷的检测装置及其检测模块。

背景技术

近年来，随着半自动、全自动生产线的大规模引进和改造，加上校企合作的逐步推进以及地方政策的大力支持，平面材料的生产制备工艺已被注入了科技的新鲜血液，产品质量得到了大幅提升。但在质量监控管理方面，由于其不仅不能直接用于提高生产力，而且还会降低产品的成品率，相关的自动化和智能化监控管理设备的发展进程十分缓慢。尤其是在表面缺陷检测方面，几乎都在依靠人工观察或是抽样检测的方式来进行的，无法满足要求。据统计，近几年来发生的质量异议和质量投诉绝大多数都是有关表面缺陷问题的，说明人工检测存在着很大的质量隐患。

平面材料的生产过程大都要经过原料溶解、拉伸挤压和冷却定型等工艺步骤，在生产线上都是以片状形态经过多个滚轴，最终以轴卷的形式进行收卷。生产过程中由于原料溶解的不充分、浆料给料不均匀和滚轴表面不光滑等诸多技术因素，平面材料的表面会出现颗粒点、裂纹、划痕、孔洞、气泡、结晶、表皮分层、色斑和麻点等缺陷。这些缺陷对材料的耐磨性、抗疲劳性、抗腐蚀性和电磁特性等主要特性都有不同程度的影响。在一些平面材料的生产中，例如钢材，表面缺陷不但容易造成断带、堆积和停车等严重生产事故的发生，而且还会严重磨损轧辊，对生产企业造成难以估量的经济和社会影响。

平面材料虽然种类众多，但表面缺陷的形貌大致相同，从数字图像的角度来看都是具有相同特征的，因此在检测***的研发方面，完全有可能实现通用性更好的***，而不是仅仅针对某种单一材料。

另外，平面材料生产速度较快，产品长度较长，表面存在的缺陷具有面积小、检测范围与缺陷尺寸比值较大、散布不均匀等突出特点。而且根据材料、用途和生产设备的不同，其待检宽度也有很大差异，精度要求也不尽相同，因此需要设计一种可实现大范围高精度的平面材料表面缺陷检测装置。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种平面材料表面缺陷检测装置及其检测模块，该表面缺陷检测装置能够以全覆盖的方式实现对平面材料表面的缺陷检测。

要实现上述技术目的，本发明首先提出了一种平面材料表面缺陷检测模块，包括安装座，所述安装座上安装有用于对平面材料表面成像的CCD图像传感器和用于标定所述CCD图像传感器采集的图像数据的点阵型激光器。

进一步，所述CCD图像传感器和点阵型激光器分别位于所述安装座的两侧。

进一步，所述安装座上设有用于与滑动导杆配合的滑孔。

进一步，所述CCD图像传感器和/或点阵型激光器旋转配合安装在所述安装座上，且所述CCD图像传感器和/或点阵型激光器的旋转轴线与所述滑孔的轴线平行。

本发明还提出了一种平面材料表面缺陷检测装置，包括主体框架、安装在所述主体框架上的线性光源和安装在所述主体框架上的至少一个如上所述的检测模块；

所述主体框架包括位于两侧的两根立柱和固定安装在两根所述立柱上的横梁，所述横梁上设有与所述滑孔配合的滑动导杆；

两根所述立柱上分别设有线性光源安装座，所述线性光源的两端分别安装在两个所述线性光源安装座上，且所述线性光源安装座与所述线性光源之间设有用于调节所述线性光源在垂直于所述横梁的方向上的位置的调节机构。

进一步，所述调节机构包括设置在所述线性光源安装座上的线性光源调节槽，所述线性光源调节槽内设有线性光源调节杆，所述线性光源的两端分别滑动配合安装在所述线性光源调节杆上；所述线性光源与所述点阵型激光器位于所述横梁的同一侧。

进一步，所述线性光源与所述线性光源安装座之间设有用于固定所述线性光源位置的紧固机构Ⅰ。

进一步，所述滑动导杆为相互平行设置的两根，所述滑孔对应设置为两个，所述安装座滑动配合安装在两根所述滑动导杆上，且所述安装座与所述滑动导杆之间设有用于固定所述安装座位置的紧固机构Ⅱ。

进一步，所述横梁上还设有与所述滑动导杆平行并与所述检测模块一一对应设置的无杆气缸Ⅰ，且所述安装座固定安装在所述无杆气缸Ⅰ的滑块上并与所述滑动导杆滑动配合；所有所述无杆气缸Ⅰ的长度之和小于等于所述横梁的长度，且所有所述无杆气缸Ⅰ等长并位于同一条直线上；

所述线性光源调节杆为设置在所述线性光源调节槽内的无杆气缸Ⅱ，所述线性光源的两端分别安装在两个所述无杆气缸Ⅱ的滑块上。

进一步，所述横梁设有用于检测所述安装座位置的位移传感器Ⅰ，所述线性光源安装座上设有用于检测所述线性光源位置的位移传感器Ⅱ；

还包括控制***，所述控制***包括控制器和与所述控制器电连接的图像处理装置，所述无杆气缸Ⅰ和无杆气缸Ⅱ的气路上分别设有电磁换向阀Ⅰ和电磁换向阀Ⅱ，所述控制器分别与所述位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、电磁换向阀Ⅰ和电磁换向阀Ⅱ电连接，所述图像处理装置与所述CCD图像传感器电连接。

本发明的有益效果为：

本发明的平面材料表面缺陷检测模块，通过设置CCD图像传感器和点阵型激光器，检测时，利用CCD图像传感器对平面材料的表面成像，并将图像数据传输至图像检测装置处理，分析平面材料的表面缺陷，通过设置点阵型激光器，利用点阵型激光器在平面材料打出一排激光点阵，能够对CCD图像传感器采集的图像数据进行标定，这为多个检测模块之间的协同配合创造了条件。

本发明的平面材料表面缺陷检测装置，通过设置主体框架，能够在使用时将两根立柱立在平面材料的两侧，方便安装；通过设置线性光源，用于在检测时提供照明，通过在滑动导杆上设置至少一个检测模块，在检测时，当一个检测模块无法覆盖平面材料时，可方便地增设检测模块的数量，并结合每个检测模块的CCD图像传感器和点阵型激光器的检测范围之间的协同配合，可实现对平面材料表面的全覆盖检测。

本发明的平面材料表面缺陷检测装置的多个检测模块的协同配合原理为：通过CCD图像传感器采集图像数据，并利用点阵型激光器对图像数据进行标定；根据点阵型激光器的激光光斑在所采集图像中的坐标位置，发现各检测模块在平面材料上的扫描位置的差异，对各检测模块的触发时间进行协调，实现了各检测模块图像扫描上的同步，并识别相邻检测模块在平面材料上的扫描重合检测区域，在单个检测模块采集图像数据定标的基础上，确定各模块检测的检测区域在平面材料整体宽度上的位置。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明平面材料表面缺陷检测模块实施例的结构示意图。

图2为本发明平面材料表面缺陷检测装置第一实施例的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的侧视图；

图5为本实施例平面材料表面缺陷检测装置的立体图；

图6为本发明平面材料表面缺陷检测装置第二实施例的控制***的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

第一实施例

如图1所示，为本发明平面材料表面缺陷检测模块实施例的结构示意图。本实施例的平面材料表面缺陷检测模块，包括安装座4，安装座4上安装有用于对平面材料表面成像的CCD图像传感器5和用于标定CCD图像传感器5采集的图像数据的点阵型激光器6。

优选的，本实施例的CCD图像传感器5和点阵型激光器6分别位于安装座4的两侧，安装座4上设有用于与滑动导杆3配合的滑孔，方便安装。

优选的，CCD图像传感器5和/或点阵型激光器6旋转配合安装在安装座4上，且CCD图像传感器5和/或点阵型激光器6的旋转轴线与滑孔的轴线平行，本实施例的CCD图像传感器5旋转配合安装在安装座4上，便于调节CCD图像传感器5的图像采集范围，使得CCD图像传感器5的图像采集范围和点阵型激光器6的图像标定范围重合。

本实施例的平面材料表面缺陷检测模块，通过设置CCD图像传感器5和点阵型激光器6，检测时，利用CCD图像传感器5对平面材料的表面成像，并将图像数据传输至图像检测装置处理，分析平面材料的表面缺陷，通过设置点阵型激光器6，利用点阵型激光器6在平面材料打出一排激光点阵，能够对CCD图像传感器5采集的图像数据进行标定，这为多个检测模块之间的协同配合创造了条件。

第二实施例

如图1所示，为本发明平面材料表面缺陷检测装置第一实施例的结构示意图。本实施例的平面材料表面缺陷检测装置，包括主体框架、安装在主体框架上的线性光源和安装在主体框架上的至少一个如第一实施例所述的检测模块，本实施例的检测模块设置为一个。主体框架包括位于两侧的两根立柱1和固定安装在两根立柱1上的横梁2，横梁2上设有与滑孔配合的滑动导杆3。两根立柱1上分别设有线性光源安装座7，线性光源8的两端分别安装在两个线性光源安装座7上，且线性光源安装座7与线性光源8之间设有用于调节线性光源8在垂直于横梁2的方向上的位置的调节机构。本实施例的CCD图像传感器5为高分辨率高速线阵CCD，本实施例的线性光源8为高亮度线性光源。本实施例的线性光源8与点阵型激光器6位于横梁2的同一侧，便于照明平面材料的表面和标定CCD图像传感器5采集的图像数据。本实施例的主体框架的各个连接面之间、以及主体框架与平面材料生产线之间的连接面之间均设有防震橡胶垫，能够有效避免震动。

本实施例的调节机构包括设置在线性光源安装座7上的线性光源调节槽9，线性光源调节槽9内设有线性光源调节杆10，线性光源8的两端分别滑动配合安装在线性光源调节杆10上。且线性光源8与线性光源安装座7之间设有用于固定线性光源8位置的紧固机构Ⅰ，本实施例的紧固机构Ⅰ为设置在线性光源8上并与线性光源安装座7配合的紧固螺钉11。

本实施例的滑动导杆3为相互平行设置的两根，滑孔与滑动导杆3对应设置为两个，安装座4滑动配合安装在两根滑动导杆3上，且安装座4与滑动导杆3之间设有用于固定安装座4位置的紧固机构Ⅱ。 本实施例的紧固机构Ⅱ为设置在安装座4上并与滑动导杆3配合的紧固螺钉12。

本实施例的平面材料表面缺陷检测装置，通过设置主体框架，能够在使用时将两根立柱1立在平面材料的两侧，方便安装；通过设置线性光源8，用于在检测时提供照明，通过在滑动导杆3上设置至少一个检测模块，在检测时，当一个检测模块无法覆盖平面材料时，可方便地增设检测模块的数量，并结合每个检测模块的CCD图像传感器5和点阵型激光器6的检测范围之间的协同配合，可实现对平面材料表面的全覆盖检测。

本实施例的平面材料表面缺陷检测装置的多个检测模块的协同配合原理为：通过CCD图像传感器5采集图像数据，并利用点阵型激光器6对图像数据进行标定；根据点阵型激光器6的激光光斑在所采集图像中的坐标位置，发现各检测模块在平面材料上的扫描位置的差异，对各检测模块的触发时间进行协调，实现了各检测模块图像扫描上的同步，并识别相邻检测模块在平面材料上的扫描重合检测区域，在单个检测模块采集图像数据定标的基础上，确定各模块检测的检测区域在平面材料整体宽度上的位置。

第三实施例

如图5所示，为本发明平面材料表面缺陷检测装置第二实施例的控制***的原理框图。本实施例的平面材料表面缺陷检测装置，包括主体框架、安装在主体框架上的线性光源和安装在主体框架上的至少一个如第一实施例所述的检测模块。主体框架包括位于两侧的两根立柱1和固定安装在两根立柱1上的横梁2，横梁2上设有与滑孔配合的滑动导杆3。两根立柱1上分别设有线性光源安装座7，线性光源8的两端分别安装在两个线性光源安装座7上，且线性光源安装座7与线性光源8之间设有用于调节线性光源8在垂直于横梁2的方向上的位置的调节机构。本实施例的CCD图像传感器5为高分辨率高速线阵CCD，本实施例的线性光源8为高亮度线性光源。本实施例的线性光源8与点阵型激光器6位于横梁2的同一侧，便于照明平面材料的表面和标定CCD图像传感器5采集的图像数据。

本实施例的横梁2上还设有与滑动导杆3平行并与检测模块一一对应设置的无杆气缸Ⅰ13，且安装座4固定安装在无杆气缸Ⅰ13的滑块上并与滑动导杆3滑动配合。所有无杆气缸Ⅰ13的长度之和小于等于横梁2的长度，且所有无杆气缸Ⅰ13等长并位于同一条直线上。本实施例的检测模块设置为3个，三根无杆气缸Ⅰ13的长度相等，三根无杆气缸Ⅰ13的长度之和等于横梁2的长度。

本实施例的调节机构包括设置在线性光源安装座7上的线性光源调节槽9，线性光源调节槽9内设有线性光源调节杆10，线性光源8的两端分别滑动配合安装在线性光源调节杆10上。本实施例的线性光源调节杆10为设置在线性光源调节槽9内的无杆气缸Ⅱ，线性光源8的两端分别安装在两个无杆气缸Ⅱ的滑块上。

优选的，横梁2设有用于检测安装座4位置的位移传感器Ⅰ14，线性光源安装座7上设有用于检测线性光源8位置的位移传感器Ⅱ15，能够实时监控检测模块和线性光源8的位置。

进一步，本实施例的平面材料表面缺陷检测装置还包括控制***，控制***包括控制器16和与控制器16电连接的图像处理装置17，无杆气缸Ⅰ13和无杆气缸Ⅱ的气路上分别设有电磁换向阀Ⅰ18和电磁换向阀Ⅱ19，控制器16分别与位移传感器Ⅰ14、位移传感器Ⅱ15、电磁换向阀Ⅰ16和电磁换向阀Ⅱ17电连接，图像处理装置17与CCD图像传感器5电连接。

当平面材料的宽度较宽时，需要利用多个检测模块协同检测才能实现全覆盖检测。此时根据每个检测模块的检测的区域范围，控制器16通过电磁换向阀Ⅰ18和无杆气缸Ⅰ13分别控制每个检测模块的位置，以达到全覆盖检测的目的；另外，根据检测照明的要求，控制器16通过电磁换向阀Ⅱ19和无杆气缸Ⅱ可方便地调节线性光源8的位置，已达到更好的照明效果。

本实施例的平面材料表面缺陷检测装置，通过设置主体框架，能够在使用时将两根立柱1立在平面材料的两侧，方便安装；通过设置线性光源8，用于在检测时提供照明，通过在滑动导杆3上设置至少一个检测模块，在检测时，当一个检测模块无法覆盖平面材料时，可方便地增设检测模块的数量，并结合每个检测模块的CCD图像传感器5和点阵型激光器6的检测范围之间的协同配合，可实现对平面材料表面的全覆盖检测。

本实施例的平面材料表面缺陷检测装置的多个检测模块的协同配合原理为：通过CCD图像传感器5采集图像数据，并利用点阵型激光器6对图像数据进行标定；根据点阵型激光器6的激光光斑在所采集图像中的坐标位置，发现各检测模块在平面材料上的扫描位置的差异，对各检测模块的触发时间进行协调，实现了各检测模块图像扫描上的同步，并识别相邻检测模块在平面材料上的扫描重合检测区域，在单个检测模块采集图像数据定标的基础上，确定各模块检测的检测区域在平面材料整体宽度上的位置。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种平面材料表面缺陷检测模块，其特征在于：包括安装座，所述安装座上安装有用于对平面材料表面成像的CCD图像传感器和用于标定所述CCD图像传感器采集的图像数据的点阵型激光器。

2.根据权利要求1所述的平面材料表面缺陷检测模块，其特征在于：所述CCD图像传感器和点阵型激光器分别位于所述安装座的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的平面材料表面缺陷检测模块，其特征在于：所述安装座上设有用于与滑动导杆配合的滑孔。

4.根据权利要求3所述的平面材料表面缺陷检测模块，其特征在于：所述CCD图像传感器和/或点阵型激光器旋转配合安装在所述安装座上，且所述CCD图像传感器和/或点阵型激光器的旋转轴线与所述滑孔的轴线平行。

5.一种平面材料表面缺陷检测装置，其特征在于：包括主体框架、安装在所述主体框架上的线性光源和安装在所述主体框架上的至少一个如权利要求1-4任一项所述的检测模块；

所述主体框架包括位于两侧的两根立柱和固定安装在两根所述立柱上的横梁，所述横梁上设有与所述滑孔配合的滑动导杆；

两根所述立柱上分别设有线性光源安装座，所述线性光源的两端分别安装在两个所述线性光源安装座上，且所述线性光源安装座与所述线性光源之间设有用于调节所述线性光源在垂直于所述横梁的方向上的位置的调节机构。

6.根据权利要求5所述的平面材料表面缺陷检测装置，其特征在于：所述调节机构包括设置在所述线性光源安装座上的线性光源调节槽，所述线性光源调节槽内设有线性光源调节杆，所述线性光源的两端分别滑动配合安装在所述线性光源调节杆上；所述线性光源与所述点阵型激光器位于所述横梁的同一侧。

7.根据权利要求6所述的平面材料表面缺陷检测装置，其特征在于：所述线性光源与所述线性光源安装座之间设有用于固定所述线性光源位置的紧固机构Ⅰ。

8.根据权利要求6或7所述的平面材料表面缺陷检测装置，其特征在于：所述滑动导杆为相互平行设置的两根，所述滑孔对应设置为两个，所述安装座滑动配合安装在两根所述滑动导杆上，且所述安装座与所述滑动导杆之间设有用于固定所述安装座位置的紧固机构Ⅱ。

9.根据权利要求8所述的平面材料表面缺陷检测装置，其特征在于：所述横梁上还设有与所述滑动导杆平行并与所述检测模块一一对应设置的无杆气缸Ⅰ，且所述安装座固定安装在所述无杆气缸Ⅰ的滑块上并与所述滑动导杆滑动配合；所有所述无杆气缸Ⅰ的长度之和小于等于所述横梁的长度，且所有所述无杆气缸Ⅰ等长并位于同一条直线上；

所述线性光源调节杆为设置在所述线性光源调节槽内的无杆气缸Ⅱ，所述线性光源的两端分别安装在两个所述无杆气缸Ⅱ的滑块上。

10.根据权利要求8所述的平面材料表面缺陷检测装置，其特征在于：所述横梁设有用于检测所述安装座位置的位移传感器Ⅰ，所述线性光源安装座上设有用于检测所述线性光源位置的位移传感器Ⅱ；

还包括控制***，所述控制***包括控制器和与所述控制器电连接的图像处理装置，所述无杆气缸Ⅰ和无杆气缸Ⅱ的气路上分别设有电磁换向阀Ⅰ和电磁换向阀Ⅱ，所述控制器分别与所述位移传感器Ⅰ、位移传感器Ⅱ、电磁换向阀Ⅰ和电磁换向阀Ⅱ电连接，所述图像处理装置与所述CCD图像传感器电连接。