CN208303273U - 一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，包括上料模块、辉度量测模块、下料模块和设备框架，所述上料模块包括上料机械手和上料装置，所述辉度量测模块包括工业相机、第二运动导轨、运载装置和光源，所述工业相机包括用于控制导光板位置纠偏的第二相机和用于导光板辉度量测的第一相机，所述运载装置沿第二运动导轨水平方向移动，所述光源通过梯形连接片固定在设备框架上，所述光源位于第二运动导轨的上方，所述下料模块包括下料机械手和下料装置，可以实现导光板产品的全自动上下料操作，该设备可以取代人工进行导光板产品的上下料作业，同时可以有效的进行导光板辉度量测，检测效率高以及检测结果的可靠性大。

Description

一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣 设备

【技术领域】

本实用新型涉及导光板自动检测辅助设备的技术领域，特别是一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备的技术领域。

【背景技术】

导光板是利用光学级的亚克力、PMMA、MS、PC板材，然后用具有极高反射率且不吸光的高科技材料，在光学级的亚克力板材底面用UV网版印刷技术印上导光点。导光板可以任意裁切成所需要的尺寸，也可以拼接使用；同等面积发光亮度情况下，发光效率高，功耗低。单面微结构阵列导光板一般采用射出成型的制作工艺。

导光板设计原理源于笔记本电脑的液晶显示屏，是将线光源转变为面光源的高科技产品。光学级压克力PC为基材，运用LCD显示屏及笔记本电脑的背光模组技术，透过导光点的高光线传到率，经电脑对导光点计算，使导光板光纤折射成面光源均光状态制造成型。产品采用光谱分析原理与数码UV印刷技术相结合并在恒温、恒湿、无尘的环境条件下制作而成。具有超薄、超亮、导光均匀、节能、环保、无暗区、耐用、不易黄化、安装维修简单快捷等鲜明特点。

随着社会与科技的进步，人们对产品质量的要求越来越高。而生产导光板的企业在进行辉度检测方面均是利用人的肉眼进行检测，采用传统的人工检测方法，将不可避免的面临效率低、质量差、工人劳动强度大，检测可靠性取决于许多主观因素的问题，因此提出一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是解决现有技术中利用人的肉眼观察，这种方式，不仅所需人工数量多，长时间作业将会出现用眼疲劳，劳动强度大、工作时间长，而且极易受到人的主观因素的影响，影响导光板的生产质量的问题，提出一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，可以实现导光板产品的自动上下料操作，同时通过增加辉度测量模块，合理并有效的确定导光板产品的辉度值，可以代替人工进行导光板自动辉度量测作业，可以有效的提高导光板产品的生产质量。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，包括上料模块、辉度量测模块、下料模块和设备框架，所述上料模块包括上料机械手和上料装置，所述上料机械手活动安装在上料装置上，所述辉度量测模块包括工业相机、第二运动导轨、运载装置和光源，所述工业相机包括第一相机和第二相机，所述第二相机用于控制导光板的位置纠偏，所述第一相机用于导光板的辉度量测，所述运载装置沿第二运动导轨水平方向移动，所述光源通过梯形连接片固定在设备框架上，所述光源位于第二运动导轨的上方，所述下料模块包括下料机械手和下料装置，所述下料机械手活动安装在下料装置上。

作为优选，所述第一相机的视野角度为1°，工作距离w为45～65cm，所述第一相机完成导光板产品的图像的采集，通过计算机处理***选取导光板辉度量测的13区域，利用算法自动计算各个区域的密度分布，所述第二相机进行导光板面扫描，主要完成导光板的位置纠偏校正，利用上料机械手将导光板正确无误的放置在导光板的运载装置上。

作为优选，所述导光板辉度量测区域的13区包括第1～13点，设定导光板长为W宽为H，第1点为中央辉度点，其坐标为(h/2,w/2)；第2、5点，分别距相邻长轴h/4，距离相邻短轴w/4，且第2和3、4和5点水平对称排列，2和4、 3和5竖直对称排列；第6、8、11、13点分别距离相邻长轴与相邻短轴的距离均是10mm，且第6和8、11和13水平对称排列，第6和11、8和13竖直对称排列；第7和12点分别距离相邻长轴10mm，分别距离相邻短轴w/2；第9和10 点分别距离相邻长轴h/2，分别距离相邻短轴10mm。

作为优选，所述下料装置包括第三运动导轨、第三滑台和驱动转轴，所述第三滑台活动安装在第三运动导轨上，所述下料装置上设有驱动转轴，所述下料机械手为3自由度；一轴本体旋转，二轴上下运动，三轴左右运动，所述下料机械手包括下料吸盘、气缸和机架，所述机架的一端固定在驱动转轴上，所述机架的另一端设有气缸，所述气缸与下料吸盘相连，所述下料吸盘的动力来自于外部的真空泵装置，可以实现导光板产品的吸取。

作为优选，所述上料机械手为3自由度，一轴本体旋转，二轴上下运动，三轴前后运动，所述上料装置包括第一运动导轨和第一电机，所述第一运动导轨包括第一导轨、第二导轨，所述上料机械手上设有第一滑台，所述第一滑台通过第二导轨沿X轴方向的移动，所述第一导轨活动安装在第二导轨上，所述上料机械手通过第一导轨沿Y轴方向的移动，所述上料机械手为平面式，所述上料机械手由外部气缸进行驱动，通过吸气和放气实现产品的抓取，通过控制真空发生器，实现推杆的上下移动，进而可以控制上料机械手沿Z轴方向的移动。

作为优选，所述运载装置的上表面设有用于放置待检测的导光板的凹槽，所述运载装置在第二电机的驱动下水平移动，所述第二运动导轨上设有控制运载装置移动的限位装置。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过上料模块、辉度量测模块、下料模块和设备框架等的合理配合，其中第二相机进行导光板面扫描，主要完成导光板的位置纠偏校正，利用上料机械手将导光板正确无误的放置在导光板的运载装置上；第一相机配合运载装置，第一相机进行导光板的线扫描，获取导光板的图像信息，并通过计算机处理***在导光板上合理的选定13个区域，并获取13个区域的辉度值，可以有效的判定导光板的辉度指标，同时配合上料模块和下料模块，可以实现导光板产品的全自动上下料操作，该设备可以取代人工进行导光板产品的上下料作业，同时可以有效的进行导光板辉度量测，检测效率高以及检测结果的可靠性大。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备的结构示意图；

图2是本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备的上料模块的结构的示意图；

图3是本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备的辉度量测模块的示意图；

图4是本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备的运载装置的示意图；

图5是本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备的下料模块的示意图；

图6是本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备的导光板辉度测量点选取区域的示意图。

【具体实施方式】

参阅图1至图6，本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，包括上料模块、辉度量测模块、下料模块和设备框架6，所述上料模块包括上料机械手1和上料装置2，所述上料机械手1活动安装在上料装置2上，所述辉度量测模块包括工业相机3、第二运动导轨7、运载装置10和光源8，所述工业相机3包括第一相机3.1和第二相机3.2，所述第二相机3.2 用于控制导光板的位置纠偏，所述第一相机3.1用于导光板的辉度量测，所述运载装置10沿第二运动导轨7水平方向移动，所述光源8通过梯形连接片固定在设备框架6上，所述光源8位于第二运动导轨7的上方，所述下料模块包括下料机械手4和下料装置5，所述下料机械手4活动安装在下料装置5上。所述第一相机3.1的视野角度为1°，工作距离w为45～65cm，导光板辉度量测区域为13区，利用算法自动计算各个区域的密度分布。所述导光板辉度量测区域的13区包括第1～13点，设定导光板长为W宽为H，第1点为中央辉度点，其坐标为(h/2,w/2)；第2、5点，分别距相邻长轴h/4，距离相邻短轴w/4，且第2和 3、4和5点水平对称排列，2和4、3和5竖直对称排列；第6、8、11、13点分别距离相邻长轴与相邻短轴的距离均是10mm，且第6和8、11和13水平对称排列，第6和11、8和13竖直对称排列；第7和12点分别距离相邻长轴10mm，分别距离相邻短轴w/2；第9和10点分别距离相邻长轴h/2，分别距离相邻短轴 10mm。所述下料装置5包括第三运动导轨5.1、第三滑台5.2和驱动转轴5.3，所述第三滑台5.2活动安装在第三运动导轨5.1上，所述下料装置5上设有驱动转轴5.3，所述下料机械手4为3自由度；一轴本体旋转，二轴上下运动，三轴左右运动，所述下料机械手4包括下料吸盘4.1、气缸4.2和机架4.3，所述机架4.3的一端固定在驱动转轴5.3上，所述机架4.3的另一端设有气缸4.2，所述气缸4.2与下料吸盘4.1相连，所述下料吸盘4.1的动力来自于外部的真空泵装置，可以实现导光板产品的吸取。所述上料机械手1为3自由度，一轴本体旋转，二轴上下运动，三轴前后运动，所述上料装置2包括第一运动导轨 2.1和第一电机2.2，所述第一运动导轨2.1包括第一导轨、第二导轨，所述上料机械手1上设有第一滑台2.3，所述第一滑台2.3的一端固定安装有塑料履带，可以随滑动块2.3一起在水平方向上移动，塑料履带则放置在矩形槽2.4中，所述第一滑台2.3通过第二导轨沿X轴方向的移动，所述第一导轨活动安装在第二导轨上，所述上料机械手1安装在第二滑台1.4上，所述第二滑台1.4通过第一导轨沿Y轴方向的移动，所述上料机械手1为平面式，所述上料机械手1的上端固定安装有第三电机1.2，通过控制第三电机1.2的旋转，可以实现平面式吸盘1.1的旋转；所述上料机械手1由外部气缸进行驱动，通过吸气和放气实现产品的抓取，通过控制真空发生器1.3，实现推杆的上下移动，进而可以控制上料机械手1沿Z轴方向的移动。所述运载装置10的上表面设有用于放置待检测的导光板的凹槽，所述运载装置10在第二电机12的驱动下水平移动，所述第二运动导轨7上设有控制运载装置10移动的限位装置11。

本实用新型工作过程：

本实用新型一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备在工作过程中：

上料模块的原理：上料机械手1的上端固定安装有第三电机1.2，通过控制第三电机1.2的旋转，可以实现平面式吸盘1.1的旋转；同时在上料机械手1 上安装有真空发生器装置1.3，利用真空发生器1.3的吸气与放气实现上料机械手在Z轴方向的移动，即上下运动；真空发生器1.3固定安装在第二滑台1.4 上，第二滑台1.4在第一电机2.2的驱动作用下，可以沿第一导轨方向移动，即实现上料机械手在Y轴方向的移动；第一导轨固定安装在第一滑台2.3上，在电机2.2的作用下，可以实现整个上料装置在第二导轨方向上的移动，即X轴方向的移动；同时第一滑台2.3的一端固定安装有塑料履带，可以随第一滑台 2.3一起在水平方向上移动，塑料履带则放置在矩形槽2.4中。

辉度量测模块的原理：第二相机3.2进行面扫描，获取运载装置10上的导光板产品图像，利用相关的图像处理判断导光板产品是否准确的放置在运载装置10上，并利用上料机械手1进行校正；同时运载装置10在第二电机12的控制下，可以沿第二运动导轨7方向进行运动，将导光板产品从上料端运送至下料端；当运载装置10经过光源位置处时，第一相机3.1进行线扫描，分别提取导光板产品上设定的13的区域的辉度值；所设定的13个区域：

导光板辉度量测区域的13区包括第1～13点，设定导光板长为W宽为H，第 1点为中央辉度点，其坐标为(h/2,w/2)；第2、5点，分别距相邻长轴h/4，距离相邻短轴w/4，且第2和3、4和5点水平对称排列，2和4、3和5竖直对称排列；第6、8、11、13点分别距离相邻长轴与相邻短轴的距离均是10mm，且第 6和8、11和13水平对称排列，第6和11、8和13竖直对称排列；第7和12 点分别距离相邻长轴10mm，分别距离相邻短轴w/2；第9和10点分别距离相邻长轴h/2，分别距离相邻短轴10mm。

其中，运载装置10在导轨上移动的过程中，利用限位装置11防止运送装置从两侧移出导轨，使其沿导轨方向顺利移动，第一相机3.1完成导光板产品的扫描，并对相应的13个区域获取其辉度值，分别计算出每个区的密度，获取的13个区所对应的辉度值，并进行辉度统计比较；

下料模块的工作原理：待导光板产品辉度量测完成之后，运载装置10将产品运送至下料端。下料模块主要包括下料机械手4和下料装置5；为了便于抓取导光板产品，下料机械手设计为平面式吸盘4.1，其动力来自于外部的真空泵装置，可以实现导光板产品的吸取；下料机械手4的上端安装有气缸，通过控制气缸的吸气与放气可以实现下料机械手的上下移动，即实现Z轴方向的运动；下料机械手的上端固定安装有机架4.3，机架4.3的另一端固定在驱动转轴5.3 上，整个下料机械手可以随转轴一起旋转，其旋转角度控制在顺时针0°～180 °；驱动转轴5.3与第三滑台5.2固定安装，第三滑台5.2在电机的驱动下，可以沿第三导轨5.1方向进行移动；若检测出导光板为正品，下料机械手4在真空发生器的作用下，进行产品的抓取，在电机的控制下，沿第三导轨5.1方向进行移动，当移动到另外一端时，通过气缸的破真空吸附，实现产品的放置，将正品放置在正品的流水线上；若检测出的结果为次品，下料机械手4在气缸的作用下，进行产品的抓取，利用驱动转轴5.3的控制，实现下料机械手的Z 轴的旋转，其旋转角度为180°，同时真空发生器破真空吸附，实现产品的放置，将次品放置在次品的整列机上，实现正品、次品的分拣整理。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，其特征在于：包括上料模块、辉度量测模块、下料模块和设备框架(6)，所述上料模块包括上料机械手(1)和上料装置(2)，所述上料机械手(1)活动安装在上料装置(2)上，所述辉度量测模块包括工业相机(3)、第二运动导轨(7)、运载装置(10)和光源(8)，所述工业相机(3)包括第一相机(3.1)和第二相机(3.2)，所述第二相机(3.2)用于控制导光板的位置纠偏，所述第一相机(3.1)用于导光板的辉度量测，所述运载装置(10)沿第二运动导轨(7)水平方向移动，所述光源(8)通过梯形连接片固定在设备框架(6)上，所述光源(8)位于第二运动导轨(7)的上方，所述下料模块包括下料机械手(4)和下料装置(5)，所述下料机械手(4)活动安装在下料装置(5)上。

2.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，其特征在于：所述第一相机(3.1)的视野角度为1°，工作距离w为45～65cm，导光板辉度量测区域为13区，利用算法自动计算各个区域的密度分布。

3.如权利要求2所述的一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，其特征在于：所述导光板辉度量测区域的13区包括第1～13点，设定导光板长为W宽为H，第1点为中央辉度点，其坐标为(h/2,w/2)；第2、5点，分别距相邻长轴h/4，距离相邻短轴w/4，且第2和3、4和5点水平对称排列，2和4、3和5竖直对称排列；第6、8、11、13点分别距离相邻长轴与相邻短轴的距离均是10mm，且第6和8、11和13水平对称排列，第6和11、8和13竖直对称排列；第7和12点分别距离相邻长轴10mm，分别距离相邻短轴w/2；第9和10点分别距离相邻长轴h/2，分别距离相邻短轴10mm。

4.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，其特征在于：所述下料装置(5)包括第三运动导轨(5.1)、第三滑台(5.2)和驱动转轴(5.3)，所述第三滑台(5.2)活动安装在第三运动导轨(5.1)上，所述下料装置(5)上设有驱动转轴(5.3)，所述下料机械手(4)为3自由度；一轴本体旋转，二轴上下运动，三轴左右运动，所述下料机械手(4)包括下料吸盘(4.1)、气缸(4.2)和机架(4.3)，所述机架(4.3)的一端固定在驱动转轴(5.3)上，所述机架(4.3)的另一端设有气缸(4.2)，所述气缸(4.2)与下料吸盘(4.1)相连，所述下料吸盘(4.1)的动力来自于外部的真空泵装置，可以实现导光板产品的吸取。

5.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，其特征在于：所述上料机械手(1)为3自由度，一轴本体旋转，二轴上下运动，三轴前后运动，所述上料装置(2)包括第一运动导轨(2.1)和第一电机(2.2)，所述第一运动导轨(2.1)包括第一导轨、第二导轨，所述上料机械手(1)上设有第一滑台(2.3)，所述第一滑台(2.3)通过第二导轨沿X轴方向的移动，所述第一导轨活动安装在第二导轨上，所述上料机械手1安装在第二滑台(1.4)上，所述第二滑台(1.4)通过第一导轨沿Y轴方向的移动，所述上料机械手(1)为平面式，所述上料机械手(1)由外部气缸进行驱动，通过吸气和放气实现产品的抓取，通过控制真空发生器(1.3)，实现推杆的上下移动，进而可以控制上料机械手(1)沿Z轴方向的移动。

6.如权利要求1所述的一种基于机器视觉的导光板自动辉度量测及其上下料分拣设备，其特征在于：所述运载装置(10)的上表面设有用于放置待检测的导光板的凹槽，所述运载装置(10)在第二电机(12)的驱动下水平移动，所述第二运动导轨(7)上设有控制运载装置(10)移动的限位装置(11)。