CN208721584U - 一种木板表面缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种木板表面缺陷检测装置，涉及智能制造设备技术领域,包括机架一和机架二，所述机架一上方固定机架二，所述机架二上方设置X轴，所述X轴上方两端固定连接Y轴，所述Y轴下方放置木板，所述Y轴上滑动连接Z轴，所述Z轴上安装光源可调安装架。本实用新型能够从X轴、Y轴和Z轴多方位调整相机，使相机从多角度完整地拍摄到木板表面，防止漏拍产生误检现象，提高生产效率，同时，利用相机实现自动对木板表面的缺陷进行快速检测，具有功能齐全、使用简单、效率较高、安全可靠等优点。

Description

一种木板表面缺陷检测装置

技术领域

本实用新型涉及智能制造设备技术领域，特别涉及一种木板表面缺陷检测装置。

背景技术

目前为了保证木质家具、办公桌产品等所使用木板的质量良好，需要事先对所使用的木板、木材表面的缺陷进行检测，看其是否满足需求。

经过实际调研，目前大多数家具生产工厂的木板表面缺陷检测由人工方式进行，该方式效率较低下、耗时，并且容易发生误检现象，进而容易产生废品，影响生产效率，所以就需要一种木板表面缺陷检测装置。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种木板表面缺陷检测装置，用以解决现有技术中存在的问题。

一种木板表面缺陷检测装置，包括机架一和机架二，所述机架一上方固定机架二，所述机架二上方设置X轴，所述X轴上方两端固定连接Y轴，所述Y轴下方放置木板，所述Y轴上滑动连接Z轴，所述Z轴上安装光源可调安装架。

较佳地，所述X轴包括X轴导轨，所述X轴导轨固定在所述机架二的上表面两侧，所述X轴导轨上滑动连接X轴导轨滑块，所述X轴导轨滑块通过丝杆螺母连接架下方固定连接丝杆螺母一，所述丝杆螺母一螺纹连接丝杆一，所述丝杆一两端穿过行程开关一螺纹连接轴承座一，所述丝杆一的一侧末端固定连接伺服电机一的转动部分，所述伺服电机一与行程开关一电连接，所述丝杆一固定在所述机架二的下方。

较佳地，所述机架二的上表面为工作平台，所述工作平台两侧滑动连接所述X轴，所述X轴上端固定连接Y轴导轨，所述Y轴导轨内部设置丝杆二，所述丝杆二两端穿过行程开关二螺纹连接轴承座二，所述轴承座二固定在所述Y轴导轨的两端，所述丝杆二一侧末端固定连接伺服电机二的转动部分；

所述Y轴导轨上滑动连接Z轴轨道，所述Z轴轨道内部设置丝杆三，所述丝杆三上螺纹连接丝杆螺母二，所述丝杆螺母二上固定丝杆螺母座，所述丝杆三螺纹连接轴承座三，所述轴承座三固定在所述Z轴轨道的顶端，所述丝杆三末端通过联轴器连接伺服电机三的转动部分。

较佳地，所述光源可调安装架包括主板，所述主板上端转动连接可调斜板，所述可调斜板末端固定灯源横梁，所述灯源横梁另一端固定在所述主板底部，所述灯源横梁下方固定可调灯源安装板，所述可调斜板上方通过斜板固定连接数字相机安装板。

本实用新型有益效果：本实用新型能够从X轴、Y轴和Z轴多方位调整相机，使相机从多角度完整地拍摄到木板表面，防止漏拍产生误检现象，提高生产效率，同时，利用相机实现自动对木板表面的缺陷进行快速检测，具有功能齐全、使用简单、效率较高、安全可靠等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种木板表面缺陷检测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种木板表面缺陷检测装置的X轴的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种木板表面缺陷检测装置的Y轴和Z轴的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种木板表面缺陷检测装置的光源可调安装架的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种木板表面缺陷检测装置的算法流程示意图。

附图标记说明：

1-机架一，2-机架二，3-X轴，4-Y轴，5-木板，6-Z轴，7-光源可调安装架，X轴导轨滑块，9-丝杆螺母连接架，10-丝杆螺母一，11-X轴导轨，12-丝杆一，13-行程开关一，14-轴承座一，15-伺服电机一，16-工作平台，17-Y轴导轨，18-行程开关二，19-丝杆二，20-轴承座二，21-伺服电机二，22-丝杆螺母二，23-丝杆螺母座，24-Z轴导轨，25-丝杆三，26-轴承座三，27-联轴器，28-伺服电机三，29-主板，30-数字相机安装板，31-斜板，32-可调灯源安装板，33-可调斜板，34-灯源横梁。

具体实施方式

下面结合实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为了提高木板表面缺陷的检测效率和效果，加强对木板表面缺陷检测的高精度自动化控制，同时提高木板质量，本实用新型提供了一种效率高、耗时短、成本低的木板表面缺陷视觉自动检测装置。采用计算机和高清相机去识别木板表面不同种类的缺陷，通过计算机对平台进行定时、定点、定量运动控制，同时装置中的相机对木板进行拍照，由计算机对照片进行处理得到缺陷信息，进而提高木板表面缺陷检测的效率，大幅度降低检测成本。

参照图1，本实用新型提供了一种木板表面缺陷检测装置，包括机架一1和机架二2，所述机架一1上方固定机架二2，所述机架二2上方设置X轴3，所述X轴3上方两端固定连接Y轴4，所述Y轴4下方放置木板5，所述Y轴4上滑动连接Z轴6，所述Z轴6上安装光源可调安装架7。伺服电机一、伺服电机二和伺服电机三均通过控制器与计算机相连，通过计算机来控制伺服电机一、伺服电机二和伺服电机三来达到控制X轴、Y轴和Z轴的目的，计算机发送指令给控制器，控制X、Y轴在木板上方以抛物线轨迹形式从初始点移动到待检测点，然后相机根据距离木板的高度，由控制器控制Z轴实现相机自动对焦，接着相机对木板待检测区域进行拍照，将照片上传给计算机，由计算机采用数字图像处理算法和神经网络算法对照片进行处理，得到相关缺陷信息，并将缺陷显示标注出来。

参照图2，所述X轴3包括X轴导轨11，所述X轴导轨11固定在所述机架二2的上表面两侧，所述X轴导轨11上滑动连接X轴导轨滑块8，所述X轴导轨滑块8通过丝杆螺母连接架9下方固定连接丝杆螺母一10，所述丝杆螺母一10螺纹连接丝杆一12，所述丝杆一12两端穿过行程开关一13螺纹连接轴承座一14，所述丝杆一12的一侧末端固定连接伺服电机一15的转动部分，所述伺服电机一15与行程开关一13电连接，所述丝杆一12固定在所述机架二2的下方。通过伺服电机一来控制丝杆一的转动，从而使Y轴在丝杆一上水平移动。

参照图3，所述机架二2的上表面为工作平台16，所述工作平台16两侧滑动连接所述X轴3，所述X轴上端固定连接Y轴导轨17，所述Y轴导轨17内部设置丝杆二19，所述丝杆二19两端穿过行程开关二18螺纹连接轴承座二20，所述轴承座二20固定在所述Y轴导轨17的两端，所述丝杆二19一侧末端固定连接伺服电机二21的转动部分；通过伺服电机二来控制丝杆二的转动，从而使Z轴在丝杆二上水平移动。

所述Y轴导轨17上滑动连接Z轴轨道24，所述Z轴轨道24内部设置丝杆三25，所述丝杆三25上螺纹连接丝杆螺母二22，所述丝杆螺母二22上固定丝杆螺母座23，所述丝杆三25螺纹连接轴承座三26，所述轴承座三26固定在所述Z轴轨道24的顶端，所述丝杆三25末端通过联轴器27连接伺服电机三28的转动部分，通过伺服电机三来控制丝杆三的转动，从而使光源可调安装架竖直移动。

参照图4，所述光源可调安装架7包括主板29，所述主板29上端转动连接可调斜板33，所述可调斜板33末端固定灯源横梁34，所述灯源横梁34另一端固定在所述主板29底部，所述灯源横梁34下方固定可调灯源安装板32，所述可调斜板33上方通过斜板31固定连接数字相机安装板30；所述高清相机安装在数字相机安装板30的下方，所述光源安装在可调灯源安装板32的下方，由4个长方形光源呈正方形的四个边方式安装，所述X、Y、Z三轴可以被控制器驱动在正、负限位内来回移动，所述光源可调安装架安装在Z轴上，和Z轴上的滑块一体，所述光源可调安装架中的光源以及数字相机高度均可被电机驱动进行上下调节，所述相机可以根据实时距离木板的高度实现自动对焦，所示计算机安装在板子边缘，根据相机所拍摄的画面检测出木板表面的所有缺陷，并进行标注显示；根据运动轨迹，向控制器发出指令，控制器驱动电机控制X、Y轴从初始点运动到待测点；与控制器进行通信，接收控制器实时发送的X、Y轴速度、位置，并进行显示；

参照图5，一种对一种木板表面缺陷检测装置所采集数据的处理算法，包括：

步骤一、收集木板5种常见缺陷的图片各100张，提取每张图片的22个特征：每维大小为16的直方图、颜色矩的一阶矩、二阶矩和三阶矩、几何矩的一阶矩、二阶矩和三阶矩，利用三层BP神经网络对常见缺陷的100*22个特征进行训练，得到常见缺陷所对应的三层BP神经网络；所述步骤一中的5种常见缺陷为节子、虫眼、裂纹、腐朽、破损。

步骤二、计算机向控制器发出指令驱动平台X、Y轴到达待测点，相机根据与木板的距离，自动寻找焦距调整Z轴的高度；

步骤三、标定相机，得到相机的内参数矩阵和畸变向量；

步骤四、对待测点区域进行拍照，根据步骤三的标定参数对图片进行矫正；

步骤五、将矫正后的照片依次进行灰度化、滤波去噪；

步骤六、使用多目标水平集分割算法对照片进行分割，该分割算法以局部区域信息项、不同目标缺陷的边缘项和正则化项三部分作为目标能量函数，构建多目标缺陷检测的活动轮廓模型，然后采用变分法确定各个缺陷的轮廓；所述步骤六中的局部区域信息项为不同目标缺陷区域间的像素均值差异，所述不同目标缺陷的边缘项为推广的GAC模型。

步骤七、得到各个缺陷轮廓的外接四边形，求解各个缺陷外接四边形的面积，剔除面积小于设定阈值的缺陷；

步骤八、求解各个缺陷外接四边形的中心坐标，记为对应缺陷的位置；

步骤九、提取各个缺陷如步骤一所述的22个特征；

步骤十、将步骤九的特征通过步骤一所得到的BP神经网络进行识别分类，统计各种缺陷的数量；

步骤十一、由于木板面积较大，相机视野范围有限，事先根据相机视野和木板面积来确定各个待测点的位置，重复步骤二至步骤十，完成对木板表面缺陷的自动检测。

工作原理：本实用新型提供的一种木板表面缺陷检测装置，计算机采用X86架构的处理器，通过RS232接口与控制器进行通信；相机通过USB接口与计算机进行图像传输；根据初始点和待测点的坐标，向控制器发出指令，控制器驱动电机进而控制X、Y轴以抛物线的轨迹形式运动到待测点，Z轴上的相机自动对焦，对木板待测局部区域进拍照，将所拍摄的画面上传给计算机，由计算机对画面进行处理，得到木板待测区域的缺陷信息；控制器在控制X、Y轴运动的同时，会实时将X、Y轴的速度、位置上传给计算机；所述控制器采用高性能的PLC，所述X、Y、Z轴每一个移动轴都是模块化设计，可根据X、Y、Z各自的运动范围进行设计，Z轴的安装高度也可以通过型材高度来进行调节。

综上所述，本实用新型能够从X轴、Y轴和Z轴多方位调整相机，使相机从多角度完整地拍摄到木板表面，防止漏拍产生误检现象，提高生产效率，同时，利用相机实现自动对木板表面的缺陷进行快速检测，具有功能齐全、使用简单、效率较高、安全可靠等优点。

以上公开的仅为本实用新型的一个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种木板表面缺陷检测装置，其特征在于，包括机架一(1)和机架二(2)，所述机架一(1)上方固定机架二(2)，所述机架二(2)上方设置X轴(3)，所述X轴(3)上方两端固定连接Y轴(4)，所述Y轴(4)下方放置木板(5)，所述Y轴(4)上滑动连接Z轴(6)，所述Z轴(6)上安装光源可调安装架(7)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述X轴(3)包括X轴导轨(11)，所述X轴导轨(11)固定在所述机架二(2)的上表面两侧，所述X轴导轨(11)上滑动连接X轴导轨滑块(8)，所述X轴导轨滑块(8)下方通过丝杆螺母连接架(9)固定连接丝杆螺母一(10)，所述丝杆螺母一(10)螺接丝杆一(12)，所述丝杆一(12)两端分别穿过两个行程开关一(13)螺接两个轴承座一(14)，所述丝杆一(12)的一侧末端固定连接伺服电机一(15)的转动部分，所述伺服电机一(15)与行程开关一(13)电连接，所述丝杆一(12)安装在所述机架二(2)的下方。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机架二(2)的上表面为工作平台(16)，所述工作平台(16)两侧滑动连接所述X轴(3)，所述X轴上端固定连接Y轴导轨(17)，所述Y轴导轨(17)内部设置丝杆二(19)，所述丝杆二(19)两端分别穿过两个行程开关二(18)螺接两个轴承座二(20)，所述轴承座二(20)固定在所述Y轴导轨(17)的两端，所述丝杆二(19)一侧末端固定连接伺服电机二(21)的转动部分；

所述Y轴导轨(17)上滑动连接Z轴轨道(24)，所述Z轴轨道(24)内部设置丝杆三(25)，所述丝杆三(25)上螺接丝杆螺母二(22)，所述丝杆螺母二(22)上固定丝杆螺母座(23)，所述丝杆三(25)螺接轴承座三(26)，所述轴承座三(26)固定在所述Z轴轨道(24)的顶端，所述丝杆三(25)末端通过联轴器(27)连接伺服电机三(28)的转动部分。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源可调安装架(7)包括主板(29)，所述主板(29)上端转动连接可调斜板(33)，所述可调斜板(33)末端固定灯源横梁(34)，所述灯源横梁(34)另一端固定在所述主板(29)底部，所述灯源横梁(34)下方固定可调灯源安装板(32)，所述可调斜板(33)上方通过斜板(31)固定连接数字相机安装板(30)。