CN112213332A - 表面检测设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种表面检测设备，用于检测产品表面的缺陷，其包括光源***、图像获取***及处理***，光源***用于发出呈预设图案的检测光，所述检测光经产品表面反射形成反射图案；图像获取***用于获取所述反射图案；处理***与所述图像获取***通信连接，所述处理***根据所述反射图案和所述预设图案，确定所述产品表面的缺陷。本申请中，光源***可产生呈预设图案的检测光，有效避免眩光和高反射现象，且基于反射图案可确定产品表面的缺陷，有利于提高检测精度。
Description
技术领域
本申请涉及检测领域，尤其涉及一种表面检测设备。
背景技术
在检测产品的光滑表面时，由于光滑表面的反射能力很强，导致使用工业相机检测产品表面的缺陷时，若以普通的光源进行照明，照明光在光滑表面产生高反射、眩光等现象，且对平面缺陷和多维缺陷的检测能力也较弱，因而现有的表面检测设备在检测时存在漏检、误检的问题，影响产品的合格率。此外，如不能及时检测出缺陷并采取应对措施，可能会产生大批量的不良品。
发明内容
本申请提供一种检测精度高的表面检测设备。
本申请提供一种表面检测设备，用于检测产品表面的缺陷，其包括光源***、图像获取***及处理***，光源***用于发出检测光，所述检测光经产品表面反射形成反射图案，所述检测光呈预设图案或呈周期性变化；图像获取***用于获取所述反射图案；处理***与所述图像获取***通信连接，所述处理***根据所述反射图案，确定所述产品表面的缺陷。
进一步的，所述光源***用于发出呈周期性变化的检测光，所述检测光的每个周期包括至少三个相位的预设图案，所述图像获取***用于获取至少三个相位的检测光的反射图案，所述处理***用于获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。
进一步的，所述光源***包括LCD显示器、LED显示器或OLED显示器，所述LCD显示器、LED显示器或OLED显示器面对所述产品表面且用于发出呈周期性变化的所述检测光。
进一步的，所述光源***包括多个光源及与所述光源通信连接的控制组件，所述控制组件包括至少三个控制器，每个控制器用于控制至少两个光源，以形成呈周期性变化的所述检测光。
进一步的，所述光源***包括光源、光栅及第一动力组件，所述第一动力组件驱动所述光源或光栅以预定周期运动，使所述光源发出的光通过所述光栅折射或经所述光栅反射形成所述检测光，所述检测光呈周期性变化，所述图像获取***用于获取至少三个相位的检测光的反射图案，所述处理***用于获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。
进一步的，所述表面检测设备包括光源及第二动力组件，所述光源***的出光面面对所述产品表面且所述出光面的形状与所述预设图案的形状相同，所述第二动力组件驱动所述光源或所述产品以预定周期运动，使得照射到所述产品表面的检测光呈周期性变化，所述图像获取***用于获取至少三个相位的检测光的反射图案，所述处理***用于获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。
进一步的，所述图像获取***包括至少一个相机，所述相机用于获取至少一个产品表面的反射图案。
进一步的，所述图像获取***包括位于不同位置的多个相机，多个所述相机分别用于从不同角度获取同一产品表面的反射图案。
进一步的，所述表面检测设备包括支撑***，所述支撑***包括第三动力组件，所述第三动力组件用于驱动所述产品做旋转运动和/或升降运动。
进一步的，所述图像获取***包括面阵相机，所述面阵相机用于获取产品表面的反射图案，其中所述产品表面为平面；或所述图像获取***包括线阵相机，所述线阵相机用于获取产品表面的反射图案，其中所述产品表面为曲面。
本申请中，光源***可产生呈预设图案的检测光，有效避免眩光和高反射现象，且基于反射图案可确定产品表面的缺陷，有利于提高检测精度。
附图说明
图1为本申请表面检测设备的一个实施例的结构示意图；
图2为图1所示表面检测设备的光源***的第一实施例的结构示意图；
图3为本申请预设图案和反射图案的一个实施例的示意图，其中3a为预设图案的示意图，3b为反射图案的示意图；
图4为图1所示表面检测设备的光源***的第二实施例的结构示意图；
图5为图1所示表面检测设备的光源***的第三实施例的结构示意图；
图6为图1所示本申请表面检测设备的另一个实施例的结构示意图；
图7为本申请表面检测设备的图像获取***的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相当数字表示相当或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本申请提供一种表面检测设备，用于检测产品表面的缺陷，表面可以是平面，也可以是曲面，例如圆柱面。所述表面检测设备包括光源***、图像获取***及处理***。所述光源***用于发出呈预设图案的检测光，所述检测光经产品表面反射形成反射图案，所述图像获取***用于获取所述反射图案，所述处理***与所述图像获取***通信连接，根据所述反射图案，确定所述产品表面的缺陷。
本申请中，光源***可产生呈预设图案的检测光，有效避免眩光和高反射现象，且基于反射图案，确定产品表面的缺陷，有利于提高检测精度；此外，由于能够准确地检测出缺陷，可及时提醒操作者及时进行应对处理，避免不良产品流入后序工序，同时能够避免批量不良产品的现象。
请结合图1，本实施例的表面检测设备，例如对电池产品1的表面进行检测。所述表面检测设备包括光源***2、图像获取***3、处理***4及支撑***5。所述光源***2用于发出检测光，所述检测光呈预设图案或呈周期性变化，周期性变化例如为正弦曲线、周期性的折线、方波等，在每次检测过程中仅使用一种预设图案。请结合图3，在一种可能的实施方式中，检测光呈周期性变化指的是检测光呈现的图案的相位呈周期性变化，例如检测光为多条黑白相间的条纹光，光源***2控制黑白相间的条纹光的相位发生变化，并且这些黑白相间的条纹光的相位呈周期性变化，例如每个周期内黑白相间的条纹光变化3个相位。所述检测光经产品1的表面反射形成反射图案，所述图像获取***3用于获取所述反射图案，所述处理***4与所述图像获取***3通信连接，所述处理***4根据所述反射图案，确定所述产品表面的缺陷。“通信连接”的含义为两者之间可以进行数据传输。
所述支撑***5则用于支撑和保持其他各个***。所述支撑***5包括底座51、连接于底座51的第三动力组件52及第四动力组件53，所述第三动力组件52包括第一动力子组件521及安装于第一动力子组件521的第二动力子组件522，所述第二动力子组件522用于支撑产品，第一动力子组件521及第二动力子组件522例如为电机。所述第一动力子组件521用于驱动第二动力子组件522及产品1做升降运动，所述第二动力子组件522用于驱动所述产品1做旋转运动。所述第四动力组件53用于驱动所述光源***2，其结构与第三动力组件52类似，此处不再赘述。在其他实施例中，也可不设置第四动力组件53。
请继续结合图1，所述产品表面与光源***2的连线和所述产品表面与图像获取***3的连线所呈的角度为θ，θ的取值可通过第三动力组件52进行调节。可选的，θ的取值范围为30～60度，在此角度范围内，所述图像获取***3获取的反射图案较为清晰，不易发生眩光、高反射等问题。当然，只要保证检测光能够照射到产品的待检测表面，且图像获取***能够获取到产品的待检测表面的图像，θ的角度可以自由选择。
请结合图2，在第一实施例中，所述光源***2为显示器，例如为LCD显示器、LED显示器、OLED显示器的一种，显示器的输入端可与工业计算机通信连接，显示器可根据不同的输入，显示不同的预设图案，例如正弦曲线、周期的折线、方波等，以形成呈周期性变化的检测光，在每次检测过程中仅使用一种预设图案。所述检测光的每个周期包括至少三个相位的预设图案，也即在每个周期中呈现出三种相位的预设图案。需要注意的是，可以使光源***2发出的光与产品的颜色存在一定的差异，以利于处理***识别反射图案，从而提高检测精度和检测速度，下面的实施例也相类似。
所述显示器可以提供彩色光，图像获取***3例如为彩色相机，图像获取***3获得的彩色图像包含了更多的信息，可以同时检测出多种缺陷，提高检测效率。具体来说，可将所述彩色图像在RGB颜色通道进行分解，获得R(Red，红色)通道图像、G(Green，绿色)通道图像及B(Blue，蓝色)通道图像，并基于各个通道的图像检测不同的缺陷；也可将所述彩色图像在HSV颜色通道进行分解，获得H(Hue，色调)通道图像、S(Saturation，饱和度)通道图像及V(Value，明度)通道图像，并基于各个通道的图像检测不同的缺陷；还可以将彩色图像在LAB颜色通道进行分解，获得L通道图像、A通道图像及B通道图像，并基于各个通道的图像检测不同的缺陷。
本实施的图像获取***3和处理***4选用视觉检测装置，例如CCD检测装置或CMOS检测装置，本实施例选择CCD检测装置。在其他实施例中，图像获取***可以是独立的装置，处理***4则可以为工业计算机。
请结合图3，以钢壳电池产品为例，该钢壳电池产品的表面为平面，图像获取***3选择面阵相机。显示器显示的预设图案为黑白相间的条纹。合格的钢壳电池产品反射的条纹与显示器显示的条纹保持一致，如图3a所示；当钢壳电池产品表面存在缺陷时，缺陷对应的区域的相位发生变化，如图3b所示。可选的，所述图像获取***3获取至少三个相位的检测光的反射图案，从而使得所述处理***4能够获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。其中，相位角的变化规律，例如为相位角的变化周期、变化的大小等。在其他实施例中，当检测圆柱形电池的表面缺陷时，图像获取***可选择线阵相机，线阵相机获取多个图像拼接形成所述反射图案。当然，线阵相机也可以适用于其他曲面的反射图案的获取。
请结合图4，在第二实施例中，光源***2也可发出呈周期性变化的检测光。可选的，所述光源***2包括多个光源21及与所述光源通信连接的控制组件22，多个光源21依次排列，所述控制组件22控制所述光源21的工作状态以形成呈预设图案的所述检测光。
可选的，所述控制组件22包括多个控制器，每个控制器221a控制至少两个相邻的奇数位的光源，每个控制器221b控制至少两个相邻的偶数位光源。本实施例中，光源的数量为8个，控制器的数量为4个，一个控制器221a控制两个相邻的奇数位的光源，例如第一个和第三个或第五个和第七个，一个控制器221b控制两个相邻的偶数位的光源21b，例如第二个和第四个或第六个和第八个。所述控制器221a、221b通过DA(数模转换)控制卡6与工业计算机7通信连接。通过控制器控制对应的光源依次发光，以形成呈周期性变化的所述检测光，所述图像获取***3获取至少三个相位的检测光的反射图案，从而使得所述处理***4能够获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。其中，相位角的变化规律，例如为相位角的变化周期、变化的大小等。
请继续结合图4，控制器控制第一个光源21a和第三个光源21c点亮；随后熄灭第一个光源21a和第三个光源21c，点亮第二个光源21b和第四个光源21d；之后熄灭第二个光源21b和第四个光源21d，点亮第五个光源21e和第七个光源21g；最后熄灭第五个光源21e和第七个光源21g，点亮第六个光源21f和第八个光源21h。即每个控制器依次控制对应的光源发光，从而完成一个周期的相位变化，其中一个周期中包含了四个相位。在其他实施例中，所述图像获取***3也可以获取三个相位或四个以上的相位的检测光的反射图案，即至少需要三个控制器控制三组光源，每组光源包括至少两个光源，从而在一个周期内获得至少三个相位的检测光的反射图案。
本实施例中，光源可选用日光灯管，每个日光灯管的发光颜色可以各不相同，例如为蓝色、橙色、黄色、绿色等。相对于现有的LED光源，本实施例的光源***还具有成本低的优点，且由于日光灯管由交流电源供电，因此日光灯管的发光本就具有相位。其他实施例中，光源也可以选用其他条形光源代替日光灯管。
请结合图5，在第三实施例中，所述光源***2包括光源23及光栅24及第一动力组件25，所述光栅24位于所述光源2和产品1之间。所述第一动力组件25驱动所述光栅24相对所述光源23运动，从而使检测光的预设图案进行相位切换。第一动力组件25可以是马达或气缸，也可以是马达或气缸与传动机构的组合。所述光源23发出的光通过所述光栅24透射形成呈周期性变化的所述检测光，所述图像获取***3获取至少三个相位的检测光的反射图案，从而使得所述处理***4能够获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。其中，相位角的变化规律，例如为相位角的变化周期、变化的大小等。在另一个实施例中，所述第一动力组件25也可以驱动所述光源23相对光栅24运动。光栅产生的条纹切换频率快，没有拖影，因此检测精度更高。所述光源23可以选择卤素光源。
在其他实施例中，所述光源23发出的光经所述光栅反射形成所述检测光，以形成所述呈预设图案的检测光，这里的光栅24为反射光栅，此时光源位于反射光栅和产品之间。反射光栅的表面可由一系列平行等宽、等距的刻线或刻槽，刻线或刻槽用于反射光。需要注意的是，光栅24为反射光栅时，光栅24的位置需进行相应的变化，以使反射形成的检测光指向所述产品表面。
请结合图6，在第四实施例中，所述光源***包括光源26，所述光源26的出光面面对所述产品表面且所述出光面的形状与所述预设图案的形状相同。本实施例中，所述光源26呈条形，包括发光区261及由发光区261包围的多个漫反射区262，所述出光面为所述发光区261的下表面，漫反射区262不会发光。所述表面检测设备包括第二动力组件27，所述第二动力组件27用于驱动所述光源***2以预定周期运动，使得照射到所述产品表面的检测光呈周期性变化，相当于光源***发出了呈周期性的检测光。所述图像获取***3获取至少三个相位的检测光的反射图案，从而使得所述处理***4能够获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。在其他实施例中，所述第二动力组件27驱动所述图像获取***3及所述产品运动，同样能使照射到所述产品表面的检测光呈周期性变化。
可选的，本实施例中，所述图像获取***3包括至少一个相机31，相机31用于获取至少一个产品的表面的反射图案。例如，通过一个相机31可获取多个产品的表面的反射图案。处理***4可基于多个反射图案和对应的预设图案，以同时检测多个产品的表面的缺陷，对流水线上的产品进行在线检测，从而提高检测效率。
请结合图7，在另一个实施例中，多个相机31可对同一产品表面进行检测。多个相机31沿产品1的周向排列，从而获取同一产品的不同角度的多个反射图案。若采用单一相机进行检测，可能因为光照、拍摄角度等因素造成检测盲区，而通过多个相机31对同一产品表面进行检测，可降低或消除缺陷漏检的可能性。
本申请中，光源***可产生呈预设图案的检测光，有效避免眩光和高反射现象，且基于反射图案确定产品表面的缺陷，有利于提高检测精度；此外，由于能够准确地检测出缺陷，可及时提醒操作者及时进行应对处理，避免不良产品流入后序工序，同时能够避免批量不良产品的现象。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种表面检测设备，用于检测产品表面的缺陷，其特征在于，其包括：
光源***，用于发出检测光，所述检测光经产品表面反射形成反射图案，所述检测光呈预设图案或呈周期性变化；
图像获取***，用于获取所述反射图案；
处理***，与所述图像获取***通信连接，所述处理***根据所述反射图案，确定所述产品表面的缺陷。
2.如权利要求1所述的表面检测设备，其特征在于：所述光源***用于发出呈周期性变化的检测光，所述检测光的每个周期包括至少三个相位的预设图案，所述图像获取***用于获取至少三个相位的检测光的反射图案，所述处理***用于获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。
3.如权利要求2所述的表面检测设备，其特征在于：所述光源***包括LCD显示器、LED显示器或OLED显示器，所述LCD显示器、LED显示器或OLED显示器面对所述产品表面且用于发出呈周期性变化的所述检测光。
4.如权利要求2所述的表面检测设备，其特征在于：所述光源***包括多个光源及与所述光源通信连接的控制组件，所述控制组件包括至少三个控制器，每个控制器用于控制至少两个光源，每个控制器依次控制对应的光源发光，以形成呈周期性变化的所述检测光。
5.如权利要求1所述的表面检测设备，其特征在于：所述光源***包括光源、光栅及第一动力组件，所述第一动力组件驱动所述光源或光栅以预定周期运动，使所述光源发出的光通过所述光栅折射或经所述光栅反射形成所述检测光，所述检测光呈周期性变化，所述图像获取***用于获取至少三个相位的检测光的反射图案，所述处理***用于获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。
6.如权利要求1所述的表面检测设备，其特征在于：所述表面检测设备包括光源及第二动力组件，所述光源***的出光面面对所述产品表面且所述出光面的形状与所述预设图案的形状相同，所述第二动力组件驱动所述光源或所述产品以预定周期运动，使得照射到所述产品表面的检测光呈周期性变化，所述图像获取***用于获取至少三个相位的检测光的反射图案，所述处理***用于获取所述反射图案中每个点的相位角的变化，并判断每个点的相位角的变化规律是否相同，确定相位角的变化规律不同的点为缺陷区域。
7.如权利要求1所述的表面检测设备，其特征在于：所述图像获取***包括至少一个相机，所述相机用于获取至少一个产品表面的反射图案。
8.如权利要求1所述的表面检测设备，其特征在于：所述图像获取***包括位于不同位置的多个相机，多个所述相机分别用于从不同角度获取同一产品表面的反射图案。
9.如权利要求1至8项中任一项所述的表面检测设备，其特征在于：所述表面检测设备包括支撑***，所述支撑***包括第三动力组件，所述第三动力组件用于驱动所述产品做旋转运动和/或升降运动。
10.如权利要求1至8项中任一项所述的表面检测设备，其特征在于：所述图像获取***包括面阵相机，所述面阵相机用于获取产品表面的反射图案，其中所述产品表面为平面；或所述图像获取***包括线阵相机，所述线阵相机用于获取产品表面的反射图案，其中所述产品表面为曲面。
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