CN112254666A - 一种单工位多视角的视觉检测装置 - Google Patents

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王国安
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罗伟峰
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Abstract

本发明公开了一种单工位多视角的视觉检测装置，包括：机架、图像采集装置、背光照明机构、棱镜组、工件治具机构、工件表面照明机构和支撑板；所述背光照明机构包括左侧背光照明机构和右侧背光照明机构；所述棱镜组包括左侧棱镜和右侧棱镜；所述工件表面照明机构包括左侧表面照明机构、右侧表面照明机构和正面照明机构。本装置结构简单，设计合理，操作便利，通过使用棱镜组和反射镜组来改变光路的方向，使多个图像采集装置能在任意一侧安装，大大提高了空间利用率，通过光源的交替开关，实现了单工位无需旋转机构也能多视角检测工件的效果，便于大规模的推广应用。

Description

一种单工位多视角的视觉检测装置
技术领域
本发明涉及视觉检测技术领域，尤其是涉及一种单工位多视角的视觉检测装置。
背景技术
随着科技水平不断提高，越来越多的工业场合使用机器视觉检测代替人工检测和测量。
通常，为了能够对产品进行全方位测量及检测，视觉检测装置一般会设置多个视角的检测相机，同时在相机和产品之间或产品背后设置照明装置，从而提高产品检测或测量的精度，然而，对于一些产品的多视角检测，背光照明装置的加入显然需要多个工位才能达到检测效果，但是这也将大大增加视觉检测装置的体积，对设备体积有要求的场合，这是不可接受的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单工位多视角的视觉检测装置。
为实现上述目的，本发明采用以下内容：
一种单工位多视角的视觉检测装置，包括：机架、图像采集装置、背光照明机构、棱镜组、工件治具机构、工件表面照明机构和支撑板；所述背光照明机构包括左侧背光照明机构和右侧背光照明机构；所述棱镜组包括左侧棱镜和右侧棱镜；所述工件表面照明机构包括左侧表面照明机构、右侧表面照明机构和正面照明机构；
在所述机架的一侧设置图像采集装置；在所述机架的内部两侧均设置支撑板；在两所述支撑板之间设置工件治具机构；在所述机架的内部顶端中心设置正面照明机构，且正面照明机构与工件治具机构相对应设置；在两所述支撑板的内侧边缘分别设置有左侧表面照明机构和右侧表面照明机构；在所述左侧表面照明机构和右侧表面照明机构外侧的支撑板上分别设置有左侧棱镜和右侧棱镜；在所述左侧棱镜和右侧棱镜外侧的支撑板上分别设置有左侧背光照明机构和右侧背光照明机构。
优选的是，所述图像采集装置包括左侧图像采集模块、正面图像采集模块和右侧图像采集模块；在所述机架外侧的上端中心设置正面图像采集模块；在所述正面图像采集模块的侧面的机架上分别设置左侧图像采集模块和右侧图像采集模块。
优选的是，所述工件治具机构包括反射镜组和工件支架；所述工件支架设置在两支撑板之间；所述反射镜组设置在工件支架的上端两侧。
优选的是，所述机架与支撑板之间通过螺栓固定。
优选的是，所述机架呈倒U型。
优选的是，所述机架由金属材料制成。
优选的是，所述工件支架采用磁铁材质或纳米高分子材料制成。
由于物体在远心镜头的景深范围内移动不会有像差，所以远心镜头经常用于2D视觉测量；环形光源提供不同角度的照射，能突出物体的三维信息，能有效解决对角照射阴影问题，光源表面采用了型材设计，扩大散热面积，提升光源的散热性能；平行光源的光照射角度接***行，特别是有弧度的工件，不会将其弧面部分照亮，常用于尺寸测量，可作为工件的背光照明；工件支架采用磁铁材质可以吸附有磁性的金属工件，纳米高分子材料对于任意的材料都有较好的吸附力，有固定作用；单棱镜能改变一个光路方向，双棱镜能改变两个光路方向，四棱镜能改变四个光路方向，如果图像采集装置都安装位于同一侧，则只需单棱镜或双棱镜胶合，如果要使图像采集装置能在前方、后方、下方、上方任意安装，则需要四棱镜胶合。
本发明具有以下优点：
本装置结构简单，设计合理，操作便利，同时图像采集装置采用远心镜头搭配CMOS/CCD相机作为图像采集单元，且底部支架采用可微调结构；工件表面照明机构采用环形光源，环形光源的圆心与主光轴重合；背光照明机构采用面平行光源；工件治具机构上的反射镜组与主光轴呈45°夹角；棱镜组上的棱镜可采用四棱镜胶合，也可以单棱镜或双棱镜胶合；同时工作效率高，便于规模的推广应用。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1是本发明的一种单工位多视角的视觉检测装置结构示意图。
图2是工件治具机构示意图。
图中，各附图标记为：
1-机架，2-图像采集装置，201-左侧图像采集模块，202-正面图像采集模块，203-右侧图像采集模块，3-背光照明机构，301-左侧背光照明机构，302-右侧背光照明机构，4-棱镜组，401-左侧棱镜，402-右侧棱镜，5-工件治具机构，501-反射镜组，502-工件支架，6-工件表面照明机构，601-左侧表面照明机构，602-右侧表面照明机构，603-正面照明机构，7-支撑板。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1和2所示，一种单工位多视角的视觉检测装置包括：机架1、图像采集装置2、背光照明机构3、棱镜组4、工件治具机构5、工件表面照明机构6和支撑板7；所述背光照明机构3包括左侧背光照明机构301和右侧背光照明机构302；所述棱镜组4包括左侧棱镜401和右侧棱镜402；所述工件表面照明机构6包括左侧表面照明机构601、右侧表面照明机构602和正面照明机构603；
在机架1的一侧设置图像采集装置2，在机架1的内部两侧均设置支撑板7，在两支撑板7之间设置工件治具机构5，在机架1的内部顶端中心设置正面照明机构603，且正面照明机构603与工件治具机构5相对应设置；在两支撑板7的内侧边缘分别设置有左侧表面照明机构601和右侧表面照明机构602，在左侧表面照明机构601和右侧表面照明机构602外侧的支撑板7上分别设置有左侧棱镜401和右侧棱镜402，在左侧棱镜401和右侧棱镜402外侧的支撑板7上分别设置有左侧背光照明机构301和右侧背光照明机构302。
进一步地，所述图像采集装置2包括左侧图像采集模块201、正面图像采集模块202和右侧图像采集模块203；在机架1外侧的上端中心设置正面图像采集模块202，在正面图像采集模块202的侧面的机架1上分别设置左侧图像采集模块201和右侧图像采集模块202。
进一步地，所述工件治具机构5包括反射镜组501和工件支架502；所述工件支架502设置在两支撑板7之间，且反射镜组501设置在工件支架502的上端两侧。
进一步地，所述机架1与支撑板7之间通过螺栓固定。
进一步地，所述机架1呈倒U型。
进一步地，所述机架1由金属材料制成。
进一步地，所述工件支架502采用磁铁材质或纳米高分子材料制成。
本装置的工作原理：本装置通过使用棱镜组4和反射镜组501来改变光路的方向，使多个图像采集装置能在任意一侧安装，大大提高了空间利用率，通过光源的交替开关，实现了无需旋转机构也能多视角检测工件的效果。
机架装有图像采集装置、工件表面照明机构、背光照明机构，棱镜组、工件治具机构。工件放置于工件治具机构5的工件支架502上，两侧分别装有左侧表面照明机构601和右侧表面照明机构602，左侧背光照明机构301和右侧背光照明机构302分别置于最外两侧，左侧棱镜401和右侧棱镜402分别置于左侧背光照明机构301和右侧背光照明机构302与左侧表面照明机构601和右侧表面照明机构602之间，左侧图像采集模块201可安装于左侧棱镜401上方、前方、后方或下方，正面图像采集模块202可安装于工件表面上方，右侧图像采集模块203垂直可安装于右侧棱镜402上方、前方、后方或下方。
工件左侧检测方案：本发明基于上述原理，进行工件左侧测量和检测时，开启左侧表面照明机构601、右侧背光照明机构302，启动左侧图像采集模块201采集图像，即可得到一幅左侧工件图像，由于有背光照明和表面光源照明，使得图像边缘对比度高，表面纹理清晰。
工件右侧检测方案：进行工件右侧测量和检测时，右侧表面照明机构602、左侧背光照明机构301，启动右侧图像采集模块203采集图像，即可得到一幅右侧工件图像，由于有背光照明和表面光源照明，使得图像边缘对比度高，表面纹理清晰。
工件正面检测方案：进行工件正面测量和检测时，开启左侧背光照明机构301和右侧背光照明机构302，表面光源，启动正面图像采集装置202，即可得到一幅工件正面图像，反射镜组501将左右侧平行光源的光线垂直反射到正面图像采集装置202中，光线将与正面图像采集装置202的主光轴平行，因此可作为工件正面的背光，由于有背光照明和表面光源照明，使得图像边缘对比度高，表面纹理清晰。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种单工位多视角的视觉检测装置，其特征在于，包括：机架、图像采集装置、背光照明机构、棱镜组、工件治具机构、工件表面照明机构和支撑板；所述背光照明机构包括左侧背光照明机构和右侧背光照明机构；所述棱镜组包括左侧棱镜和右侧棱镜；所述工件表面照明机构包括左侧表面照明机构、右侧表面照明机构和正面照明机构；
在所述机架的一侧设置图像采集装置；在所述机架的内部两侧均设置支撑板；在两所述支撑板之间设置工件治具机构；在所述机架的内部顶端中心设置正面照明机构，且正面照明机构与工件治具机构相对应设置；在两所述支撑板的内侧边缘分别设置有左侧表面照明机构和右侧表面照明机构；在所述左侧表面照明机构和右侧表面照明机构外侧的支撑板上分别设置有左侧棱镜和右侧棱镜；在所述左侧棱镜和右侧棱镜外侧的支撑板上分别设置有左侧背光照明机构和右侧背光照明机构。
2.根据权利要求1所述的一种单工位多视角的视觉检测装置，其特征在于，所述图像采集装置包括左侧图像采集模块、正面图像采集模块和右侧图像采集模块；在所述机架外侧的上端中心设置正面图像采集模块；在所述正面图像采集模块侧面的机架上分别设置左侧图像采集模块和右侧图像采集模块。
3.根据权利要求1所述的一种单工位多视角的视觉检测装置，其特征在于，所述工件治具机构包括反射镜组和工件支架；所述工件支架设置在两支撑板之间；所述反射镜组设置在工件支架的上端两侧。
4.根据权利要求1所述的一种单工位多视角的视觉检测装置，其特征在于，所述机架与支撑板之间通过螺栓固定。
5.根据权利要求1所述的一种单工位多视角的视觉检测装置，其特征在于，所述机架呈倒U型。
6.根据权利要求5所述的一种单工位多视角的视觉检测装置，其特征在于，所述机架由金属材料制成。
7.根据权利要求3所述的一种单工位多视角的视觉检测装置，其特征在于，所述工件支架采用磁铁材质或纳米高分子材料制成。
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