CN110823912A - 基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***及检测方法，包括机体、沿待检测瓷环输送方向依次安装于机体的一级传动带、二级传动带和三级传动带，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于一级传动带的末端一侧和二级传动带的前端上方的引导件，以能够引导从一级传动带输送过来的待检测瓷环在不翻面的情况下抵达二级传动带，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于二级传动带的末端一侧和三级传动带的前端上方的辅助翻面件，以能够引导从二级传动带输送过来的待检测瓷环在翻面后抵达三级传动带。该基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***旨在解决现有技术中瓷环检测效率低、检测不够精细化的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及环形陶瓷检测技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***。
背景技术
环形陶瓷(简称瓷环)广泛地应用于5G基站和新能源汽车等领域，目前，其产品质量参差不齐，影响瓷环质量的因素主要包括尺寸、表面划痕等缺陷。传统的检测工作通常是由人工来完成，不仅工作量大，而且往往容易受到检测人员主观因素的影响，因而不能够保证检测的效率与精度。如果不能实现速度快、精度高、在线自动检测，则会降低瓷环企业生产效率，甚至直接影响企业经济效益。
传统的瓷环检测是人工操作，检测效果和效率主要依赖检验人员的经验，人为影响因素大、自动化程度低，具体来说，人工抽样检测效率低，导致工人劳动强度大、检测质量无法严格保证，可持续周期短，不能满足产品大批量生产的需要；此外，人眼容易产生疲劳，会出现漏检等现象。以图像处理技术为基础的机器视觉技术是一种有效的解决手段。简单来说，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉检测是非接触无损检测，与传统的检测手段相比，该检测不会受人为因素的影响，它具有不可替代的优越性。
目前，现有技术中主要存在的缺陷有，设备进口导致成本较高，这样功能修改与扩展受限，也又不便维护。通常只能检测一些明显的缺陷，而不能发现一些微小的缺陷，例如“针孔”、“花纹”等。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本发明提出了一种基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，该基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***旨在解决现有技术中瓷环检测效率低、检测不够精细化的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括机体、沿待检测瓷环输送方向依次安装于所述机体的一级传动带、二级传动带和三级传动带，所述二级传动带的前端位于所述一级传动带的末端的下方，所述三级传动带的前端位于所述二级传动带的末端的下方，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于所述一级传动带的末端一侧和所述二级传动带的前端上方的引导件，以能够引导从所述一级传动带输送过来的待检测瓷环在不翻面的情况下抵达所述二级传动带，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于所述二级传动带的末端一侧和所述三级传动带的前端上方的辅助翻面件，以能够引导从所述二级传动带输送过来的待检测瓷环在翻面后抵达所述三级传动带，所述辅助翻面件包括连成夹角的第一引导板和第二引导板，所述第一引导板的上端朝向所述二级传动带的末端，所述第一引导板的下端沿所述待检测瓷环输送方向向下倾斜，所述第二引导板的上端沿所述待检测瓷环输送方向向上倾斜，所述第二引导板的下端沿相反于所述待检测瓷环输送方向的方向向下倾斜。
优选地，所述一级传动带的设定工作速度为第一速度,所述二级传动带的设定工作速度为第二速度，所述第二速度为2cm/s—6cm/s，所述二级传动带对应的传动轮的直径为第一直径、所述待检测瓷环的半径为第一半径、所述二级传动带的上表面与所述三级传动带的上表面之间的高度差为第一高度差，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***满足如下条件：第一直径在1.9倍第一半径和2.1倍第一半径之间，第一高度差在3倍第一半径至5倍第一半径之间。
优选地，所述一级传动带的设定工作速度为第一速度、所述二级传动带的设定工作速度为第二速度，所述第二速度大于所述第一速度。
优选地，所述引导件为安装于所述机体的引导斜板，所述引导斜板的上端接触于所述一级传动带的末端，所述引导斜板的下端沿所述待检测瓷环输送方向向下倾斜地延伸至所述二级传动带。
优选地，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于所述二级传动带上方的第一拍照设备、第一光电开关和位于所述三级传动带上方的第二拍照设备、第二光电开关，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于所述二级传动带的末端一侧的第一剔除装置以及位于所述三级传动带的末端一侧的第二剔除装置。
优选地，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于所述二级传动带两侧的第一光源装置，所述第一光源装置开启时所述第一光源装置与所述待检测磁环的对应侧边缘形成的光线与二级传动带的夹角大于或等于35°，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于所述三级传动带两侧的第二光源装置，所述第二光源装置开启时所述第二光源装置与所述待检测磁环的对应侧边缘形成的光线与所述三级传动带的夹角小于大于或等于35°。
优选地，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括上位机、PLC、图像采集装置、电机驱动器、剔除信号输出器和光源控制器，所述上位机分别与所述图像采集装置和PLC信号连接，所述PLC分别与所述电机驱动器、剔除信号输出器和光源控制器信号连接，所述电机驱动器分别与所述一级传动带、二级传动带和三级传动带的驱动电机信号连接，所述剔除信号输出器分别与所述第一剔除装置和第二剔除装置信号连接，所述光源控制器分别与所述第一光源装置和第二光源装置信号连接，所述图像采集装置分别与所述第一拍照设备和第二拍照设备信号连接。
优选地，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括沿待检测瓷环输送方向延伸设置在一级传动带和二级传动带上方的多通道隔板。
此外，本发明还提供一种上述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***的检测方法，包括步骤：
a、瓷环送入料槽，放入一级传动带，瓷环在第一级传动带运行，通过引导件进入二级传动带；
b、瓷环在二级传送带加速前进，由二级传送带传输至第一拍照设备的检测位置，对瓷环当前朝上的一面进行表面纹理进行检测，在识别到不合格产品时，通过第一光电开关触发取图，对有缺陷的瓷环进行标记，上位机追踪有缺陷的瓷环的目标位置，并将目标位置发信号至剔除信号输出器，待不合格品到达剔除位置时，剔除信号输出器控制第一剔除装置剔除不合格品；
c、经过步骤b后的合格的瓷环通过辅助翻面件继续输送至三级传动带，瓷环进入第二拍照设备的检测位置，在识别到不合格产品时，通过第二光电开关触发取图，对有缺陷的瓷环进行标记，上位机追踪有缺陷的瓷环的目标位置，并将目标位置发信号至剔除信号输出器，待不合格品到达剔除位置时，剔除信号输出器控制第二剔除装置剔除不合格品。
(三)有益效果
本发明与现有技术对比，本发明的有益效果包括：
由于本发明提供的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***中，可以通过一级传动带、二级传动带和三级传动带逐级传送待检测瓷环，并且对应位置设置有辅助翻面件，方便随二级传动带输送过来的待检测瓷环自由跌落触碰到第一引导板和第二引导板连成的夹角处而翻转后抵达三级传动带，实现自动翻面，无需采用机械手能设备抓取翻面，保护了检测瓷环，并且相比机械抓取更快更高效，方便翻面进行双面精细化检测，提高了自动化程度，便于***自动化进行瓷环正反两面的表面缺陷检测。
本发明的其他有益效果将在下文的具体实施方式中一一说明。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施方式的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***的示意简图；
图2为本发明实施方式的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***的局部结构图；
图3为本发明实施方式的二级传动带和三级传动带的示意简图，其中瓷环位于二级传动带；
图4为本发明实施方式的二级传动带和三级传动带的示意简图，其中瓷环跌落触碰辅助翻面件；
图5为本发明实施方式的二级传动带和三级传动带的示意简图，其中瓷环离开辅助翻面件将要抵达三级传动带；
图6为本发明实施方式的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***的局部示意简图；
图7为本发明实施方式的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***的光照示意图。
附图标记说明：
1、一级传动带，2、二级传动带，3、三级传动带，4、传动轮，5、第一拍照设备，6、第一光电开关，7、第二拍照设备，8、第二光电开关，9、第一剔除装置，10、第二剔除装置，11、第一光源装置，12、上位机，13、PLC，14、图像采集装置，15、电机驱动器，16、电机驱动器，17、光源控制器，18、第二光源装置，19、机体，20、多通道隔板，100、辅助翻面件，101、第一引导板，102、第二引导板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1和图3，本发明公开了一种基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括机体19、沿待检测瓷环输送方向依次安装于机体19的一级传动带1、二级传动带2和三级传动带3，二级传动带2的前端位于一级传动带1的末端的下方，三级传动带3的前端位于二级传动带2的末端的下方，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于一级传动带1的末端一侧和二级传动带2的前端上方的引导件，以能够引导从一级传动带1输送过来的待检测瓷环在不翻面的情况下抵达二级传动带2，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于二级传动带2的末端一侧和三级传动带3的前端上方的辅助翻面件100，以能够引导从二级传动带2输送过来的待检测瓷环在翻面后抵达三级传动带3，辅助翻面件100包括连成夹角的第一引导板101和第二引导板102，第一引导板101的上端朝向二级传动带2的末端，第一引导板101的下端沿待检测瓷环输送方向向下倾斜，第二引导板102的上端沿待检测瓷环输送方向向上倾斜，第二引导板102的下端沿相反于待检测瓷环输送方向的方向向下倾斜，参见图3至图5，待检测瓷环跌落触碰辅助翻面件后会翻面抵达三级传动带3。
由于本发明提供的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***中，可以通过一级传动带1、二级传动带2和三级传动带3逐级传送待检测瓷环，并且对应位置设置有辅助翻面件100，方便随二级传动带2输送过来的待检测瓷环自由跌落触碰到第一引导板101和第二引导板102连成的夹角处而翻转后抵达三级传动带3(例如瓷环在二级传动带2上时正面朝上，跌落触碰辅助翻面件100后能够翻转至三级传动带3，变为反面朝上)，实现自动翻面，无需采用机械手能设备抓取翻面，保护了检测瓷环，并且相比机械抓取更快更高效，提高了自动化程度，便于***自动化进行瓷环正反两面的表面缺陷检测。
该辅助翻面件100优选采用弹性材料，例如橡胶体等，以避免对瓷环损伤，但是，本发明并不限于此，采用其他各种适当的材料都是可以的。
根据本发明的优选实施方式，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括沿待检测瓷环输送方向延伸设置在一级传动带1和二级传动带2上方的多通道隔板20，例如形成四个通道，方便多路输送瓷环，实现多路同时进料。
参见图3，根据本发明的优选实施方式，一级传动带1的设定工作速度为第一速度V1,二级传动带2的设定工作速度为第二速度V2，第二速度V2为2cm/s—6cm/s，二级传动带2对应的传动轮4的直径为第一直径d、待检测瓷环的半径为第一半径r、二级传动带的上表面与三级传动带的上表面之间的高度差为第一高度差h，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***满足如下条件：第一直径d在1.9倍第一半径r和2.1倍第一半径r之间，第一高度差h在3倍第一半径r至5倍第一半径r之间(即d＝1.9r～2.1r(d≈2r)，h＝3r～5r)，经过反复实验论证，如此设计参数，能够极大保证瓷环触碰辅助翻面件100翻转的成功率，但可以理解的是，本发明并不限于此参数，在合理的设计范围内，适当地调成这些参数的方案也理应落入本发明的保护范围。
根据本发明的优选实施方式，第二速度V2大于第一速度V1，使得待检品在大批量进料后因传送带的差速运行被自动的均匀分开，实现批量有序进料，方便后续相机的拍照检测、零件的实时追踪和不合格品的剔除。
当然，上述提到的引导件可以为安装于机体19的引导斜板，引导斜板的上端接触于一级传动带1的末端，引导斜板的下端沿待检测瓷环输送方向向下倾斜地延伸至二级传动带2，引导斜板与一级传动带1和二级传动带2平滑过渡，方便平稳地输送瓷环。
参见图6，根据本发明的具体实施方式，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于二级传动带2上方的第一拍照设备5(例如相机)、第一光电开关6和位于三级传动带3上方的第二拍照设备7(例如相机)、第二光电开关8，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于二级传动带2的末端一侧的第一剔除装置9以及位于三级传动带3的末端一侧的第二剔除装置10，第一剔除装置9和第二剔除装置10可以是高压喷嘴或其他各种适当的剔除设备，相机优选采用巴斯勒面阵CCD工业相机，但本发明不限于此。
此外，参见图7，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***可以包括位于二级传动带2两侧的第一光源装置11，第一光源装置11开启时第一光源装置11与待检测磁环的对应侧边缘形成的光线与二级传动带2的夹角α大于或等于35°，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于三级传动带3两侧的第二光源装置18，第二光源装置18开启时第二光源装置18与待检测磁环的对应侧边缘形成的光线与三级传动带3的夹角α小于大于或等于35°，采用这种正向低角度照射方式进行打光可以使瓷环缺陷容易被相机拍摄。第一光源装置11和第二光源装置18可以采用LED灯，但本发明不限于此。
当然，基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括上位机12、PLC13、图像采集装置14、电机驱动器15、剔除信号输出器16和光源控制器17，上位机12分别与图像采集装置14和PLC13信号连接，PLC13分别与电机驱动器15、剔除信号输出器16和光源控制器17信号连接，电机驱动器15分别与一级传动带1、二级传动带2和三级传动带3的各自的驱动电机(可以采用对应的三路步进电机)信号连接，剔除信号输出器16分别与第一剔除装置9和第二剔除装置10信号连接，光源控制器17分别与第一光源装置11和第二光源装置18信号连接，图像采集装置14分别与第一拍照设备5和第二拍照设备7信号连接。上位机12的处理器优选使用了通过Python搭载OpenCV、basler驱动来编写机器视觉图像处理软件，通信部分，PLC13采用传统的TTL转RS232的方式与上位机12进行通信，同时搭载MODBUS协议对数据包进行分析。
此外，本发明还提供一种基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***的检测方法，包括步骤：
a、瓷环送入料槽，即放入一级传动带1，瓷环在第一级传动带1缓慢运行，通过引导件进入二级传动带2；
b、瓷环在二级传送带2加速前进，与前后待测品拉开距离，由二级传送带2传输至第一拍照设备5的检测位置，对其当前朝上的一面(正面)进行表面纹理进行检测，在识别到不合格产品时，通过第一光电开关6触发取图，对有缺陷的瓷环进行标记，上位机12会追踪目标(有缺陷的瓷环)，并将目标位置告知剔除信号输出器16，待不合格品到达剔除位置时，剔除信号输出器16控制第一剔除装置9(高压喷嘴)迅速吹气，实现准确剔除不合格品；
c、合格品(瓷环)通过辅助翻面件100继续输送至三级传动带3，瓷环进入第二拍照设备7的检测位置，同样地，如若有不合格产品时，第二剔除装置10可以将其剔除，这里不再赘述。
整个过程自动化、智能化，能够精确剔除不合格产品，经验证，双次剔除法相比单次剔除法，误检率至少降低5％，剔除合格率达98％以上。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括机体、沿待检测瓷环输送方向依次安装于所述机体的一级传动带、二级传动带和三级传动带，所述二级传动带的前端位于所述一级传动带的末端的下方，所述三级传动带的前端位于所述二级传动带的末端的下方，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于所述一级传动带的末端一侧和所述二级传动带的前端上方的引导件，以能够引导从所述一级传动带输送过来的待检测瓷环在不翻面的情况下抵达所述二级传动带，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于所述二级传动带的末端一侧和所述三级传动带的前端上方的辅助翻面件，以能够引导从所述二级传动带输送过来的待检测瓷环在翻面后抵达所述三级传动带，所述辅助翻面件包括连成夹角的第一引导板和第二引导板，所述第一引导板的上端朝向所述二级传动带的末端，所述第一引导板的下端沿所述待检测瓷环输送方向向下倾斜，所述第二引导板的上端沿所述待检测瓷环输送方向向上倾斜，所述第二引导板的下端沿相反于所述待检测瓷环输送方向的方向向下倾斜。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述一级传动带的设定工作速度为第一速度,所述二级传动带的设定工作速度为第二速度，所述第二速度为2cm/s—6cm/s，所述二级传动带对应的传动轮的直径为第一直径、所述待检测瓷环的半径为第一半径、所述二级传动带的上表面与所述三级传动带的上表面之间的高度差为第一高度差，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***满足如下条件：第一直径在1.9倍第一半径和2.1倍第一半径之间，第一高度差在3倍第一半径至5倍第一半径之间。
3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述一级传动带的设定工作速度为第一速度、所述二级传动带的设定工作速度为第二速度，所述第二速度大于所述第一速度。
4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述引导件为安装于所述机体的引导斜板，所述引导斜板的上端接触于所述一级传动带的末端，所述引导斜板的下端沿所述待检测瓷环输送方向向下倾斜地延伸至所述二级传动带。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于所述二级传动带上方的第一拍照设备、第一光电开关和位于所述三级传动带上方的第二拍照设备、第二光电开关，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***还包括位于所述二级传动带的末端一侧的第一剔除装置以及位于所述三级传动带的末端一侧的第二剔除装置。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于所述二级传动带两侧的第一光源装置，所述第一光源装置开启时所述第一光源装置与所述待检测磁环的对应侧边缘形成的光线与二级传动带的夹角大于或等于35°，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括位于所述三级传动带两侧的第二光源装置，所述第二光源装置开启时所述第二光源装置与所述待检测磁环的对应侧边缘形成的光线与所述三级传动带的夹角小于大于或等于35°。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括上位机、PLC、图像采集装置、电机驱动器、剔除信号输出器和光源控制器，所述上位机分别与所述图像采集装置和PLC信号连接，所述PLC分别与所述电机驱动器、剔除信号输出器和光源控制器信号连接，所述电机驱动器分别与所述一级传动带、二级传动带和三级传动带的驱动电机信号连接，所述剔除信号输出器分别与所述第一剔除装置和第二剔除装置信号连接，所述光源控制器分别与所述第一光源装置和第二光源装置信号连接，所述图像采集装置分别与所述第一拍照设备和第二拍照设备信号连接。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***，其特征在于，所述基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***包括沿待检测瓷环输送方向延伸设置在一级传动带和二级传动带上方的多通道隔板。
9.一种根据权利要求1至8中任意一项所述的基于机器视觉的瓷环涂层缺陷检测***的检测方法，其特征在于，包括步骤：
a、瓷环送入料槽，放入一级传动带，瓷环在第一级传动带运行，通过引导件进入二级传动带；
b、瓷环在二级传送带加速前进，由二级传送带传输至第一拍照设备的检测位置，对瓷环当前朝上的一面进行表面纹理进行检测，在识别到不合格产品时，通过第一光电开关触发取图，对有缺陷的瓷环进行标记，上位机追踪有缺陷的瓷环的目标位置，并将目标位置发信号至剔除信号输出器，待不合格品到达剔除位置时，剔除信号输出器控制第一剔除装置剔除不合格品；
c、经过步骤b后的合格的瓷环通过辅助翻面件继续输送至三级传动带，瓷环进入第二拍照设备的检测位置，在识别到不合格产品时，通过第二光电开关触发取图，对有缺陷的瓷环进行标记，上位机追踪有缺陷的瓷环的目标位置，并将目标位置发信号至剔除信号输出器，待不合格品到达剔除位置时，剔除信号输出器控制第二剔除装置剔除不合格品。
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