片狀零件表面質量檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種片狀零件表面質量檢測裝置，包括用于定位片狀零件的工藝設備、相應于工藝設備的定位位置設置的光源、對定位位置上的片狀零件進行圖像采集的圖像采集設備和連接該圖像采集設備而進行圖像處理的控制邏輯單元，所述光源在片狀零件法向配置有一對，構成近端光源和遠端光源，進而配有控制近端光源亮度的近端控制電路和控制遠端光源亮度的遠端控制電路。依據(jù)本實用新型且具有良好檢測性能。
【專利說明】片狀零件表面質量檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種片裝零件表面質量檢測裝置。
【背景技術】
[0002]片狀零件是一種常用的工業(yè)用零件，可用于車輛、設備、電氣等領域。其材質可以是各種金屬、塑料、高分子材料等。在某些應用中，出于裝配的要求，片狀零件上還帶有微小的弧度。
[0003]片狀零件的質量檢測中很重要的一項指標是表面質量。通常片狀零件的表面質量缺陷包括劃痕、雜質和花斑三類。劃痕是指細長型的缺陷；雜質是指點狀缺陷；花斑是指片狀的缺陷。
[0004]傳統(tǒng)片狀零件表面質量檢測是人工來完成的，但是人工檢測有許多缺點，如人工成本高、檢測標準不統(tǒng)一所以一致性差、人眼檢測能力有限、檢測效率低等。而采用基于機器視覺技術的自動檢測技術，則可以克服上述缺點。
[0005]檢測的基本原理是通過相機拍照，然后處理器上對所得的圖像進行處理，來自動判斷零件是否有缺陷。在人工成本大幅增加、生產(chǎn)裝配精度要求提高以及生產(chǎn)效率需要提高的情況下，自動化質量檢測設備正逐步代替人工操作。
[0006]在生產(chǎn)過程中，會碰到多種尺寸零件的情況。這里所說的多種尺寸包括多種內(nèi)徑或者多種外徑的零件。這種情況也需要在自動質量中得到解決。
[0007]中國專利文獻CN202678288U公開了一種晶硅拋光片表面缺陷檢測設備，它采用激光系統(tǒng)對晶硅拋光片表面進行掃描，然后通過圖形檢測系統(tǒng)對掃描的圖像進行處理。該檢測設備的激光系統(tǒng)需要配置激光發(fā)生器，對激光發(fā)生器所產(chǎn)生激光進行整形的透鏡組，并配置控制激光進行掃描的設備，整體結構非常復雜，并且由于掃描方式僅能提供一種形式的光學照明，由于不同缺陷對光的響應性不同，如在不同亮度條件下所獲得圖像中缺陷與正常部位的對比度會有很大差異，因此，這類檢測設備不能適應多種缺陷的檢測。
[0008]基于上述內(nèi)容，本領域的技術人員的一種解決方法是變換光源的亮度來適應不同對象的檢測，但對于同一片狀零件上不同的缺陷并沒有針對性解決方案，并且單純的亮度變化往往獲得良好的檢測圖像。
[0009]進而，如中國專利文獻CN202406192U，公開了一種視覺圖像檢測裝置，它通過在CCD相機的下方設置穹形燈照明源，并在穹形燈照明源的廂房設置偏光裝置，利用偏光裝置來消除檢測對象表面反光的影響，進而保證視覺檢測系統(tǒng)能夠獲得高質量的圖像。然而，該方案仍然欠缺對多種缺陷檢測的手段，且其復雜的結構設計也僅僅是用于消除反光對檢測質量的影響，代價相對較大。
實用新型內(nèi)容
[0010]因此，本實用新型的目的在于提供一種結構配置成本低，且具有良好檢測性能的片狀零件表面質量檢測裝置。[0011]本實用新型采用以下技術方案:
[0012]依據(jù)較佳的實施里，一方面，一種片狀零件表面質量檢測裝置，包括用于定位片狀零件的工藝設備、相應于工藝設備的定位位置設置的光源、對定位位置上的片狀零件進行圖像采集的圖像采集設備和連接該圖像采集設備而進行圖像處理的控制邏輯單元，所述光源在片狀零件法向配置有一對，構成近端光源和遠端光源，進而配有控制近端光源亮度的近端控制電路和控制遠端光源亮度的遠端控制電路。
[0013]從上述方案可以看出，依據(jù)本實用新型，采用雙光源遠近配合的手段，通過不同的遠近光照強度配合使不同的缺陷能夠凸顯，能夠保證良好的檢測性能，并在一個工位上適應對片狀零件上多種缺陷的檢測，整體效率大大提高。加之所以來的光學設備相對簡單，整體的結構配置成本較低。
[0014]再進一步改進的結構中，上述片狀零件表面質量檢測裝置，所述近端控制電路和遠端控制電路連接于所述控制邏輯單元，通過控制邏輯單元控制近端控制電路和遠端控制電路的輸出功率邏輯的變化，方便自動快速的進行片狀零件上缺陷的識別。
[0015]優(yōu)選地，所述近端光源距離定位位置的距離小于片狀零件上最大兩點距離，而遠端光源距離定位位置的距離大于片狀零件上最大兩點距離，這種狀態(tài)下，容易使兩光源產(chǎn)生更好的相互影響。
[0016]為了提高對片狀零件上卻顯得識別效率，所述光源和所述圖像采集設備構成一個工位單元，該工位單元有兩套，相應地，所述工藝設備也配有兩套，一套為片狀零件拾取設備，拾取片狀零件后，由一套工位單元對片狀零件一面進行照明和拍照，拾取設備把片狀零件放置于另一工藝設備后，由另一套工位單元對片狀零件的另一面進行照明和拍照。
[0017]在一些實施例中，另一工藝設備為轉臺，在該轉臺的上表面周向設有多個定位部或定位部件，這樣可以減小上下料對其他結構的影響，避免上下料設備與如照明設備的抵觸。
[0018]進而，所述定位部或定位部件為偶數(shù)個，從而轉臺的一側為上料側，與上料側相對的一側為圖像采集側。
[0019]在成本控制相對較好的情況下，為了提高照明效果，所述光源為環(huán)形光源，且環(huán)形光源的內(nèi)徑大于片狀零件上兩點距離最大值，并小于1.5倍的片狀零件上兩點距離最大值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為一種圖像處理的總體流程圖。
[0021]圖2為一種花斑檢測流程圖。
[0022]圖3為一種劃痕檢測流程圖。
[0023]圖4為一種雜質檢測流程圖。
[0024]圖5為依據(jù)本實用新型的一個實施例的片狀零件表面質量檢測裝置的結構框圖。
[0025]圖6為另一個實施例的片狀零件表面質量檢測裝置的結構框圖。
[0026]圖7為轉臺的俯視結構示意圖。
[0027]圖8為片狀環(huán)形零件表面缺陷類型示意圖。
[0028]圖9為反面檢測示意圖。[0029]圖10為正面檢測示意圖。
[0030]圖11為檢測流程圖。
[0031]圖中:1、劃痕，2、雜質，3、花斑；4、片狀零件，5、真空吸嘴，6、環(huán)形光源，7、環(huán)形光源，8、相機；9、相機，10、環(huán)形光源，11、環(huán)形光源，12、轉臺定位槽。
【具體實施方式】
[0032]參照說明書附圖5和6所示的片狀零件表面質量檢測裝置的結構原理，他的基本構成，如現(xiàn)有的檢測設備一樣，都是通過機器視覺技術與現(xiàn)代電機及控制技術實現(xiàn)的，從而代替人工，降低勞動成本，提高檢測效率。
[0033]區(qū)別于現(xiàn)有的檢測設備，它在檢測工位配有兩套照明，片狀零件的典型特征是只需要關注他的兩個面，而不需要對其他部分有太多的關注。通常照明直接投射到待檢測的面上，因此，通常，光源也設置在片狀零件的法向，對應于檢測工位，是檢測工位定位面(區(qū)別于定位工作面)的法向，兩個光源，如圖9和圖10所示，相對于待檢測的片狀零件4的法向配置有一對，構成近端光源和遠端光源，進而配有控制近端光源亮度的近端控制電路和控制遠端光源亮度的遠端控制電路。如圖9所示的環(huán)形光源6構成近端光源，而環(huán)形光源7構成遠端光源，兩個光源對片狀零件4由于光線投射的問題，會對片狀零件4上的缺陷產(chǎn)生不同的影響，遠近光源的亮度變化會對不同的缺陷產(chǎn)生不同的影響，從而使得某些缺陷更加凸顯，而另一些缺陷相對模糊，因此，通過調整兩個光源的亮度，可以使所需要檢測的缺陷更加的凸顯。
[0034]注意，這里的遠端光源和近端光源是一對相對的概念，本領域的技術人員對此應
當理解。
[0035]如圖8所示，片狀零件的質量檢測中很重要的一項指標是表面質量。通常片狀零件的表面質量缺陷包括劃痕1、雜質2和花斑3三類。劃痕I是指細長型的缺陷；雜質2是指點狀缺陷；花斑3是指片狀的缺陷。
[0036]為了凸顯出各類缺陷，如圖5和圖6所示，由6種組件組成:進行圖像采集的照相機8、對片狀零件4進行照明的照明光源、對照相機所采集圖像進行處理的處理器模塊，對片狀零件4進行拾取的裝置，如真空吸嘴，以及進行控制的控制器模塊，其中控制模塊和處理器模塊可以合二為一，采用單處理器的結構，如果運算量比較大，可以配有雙處理器結構，其中一個專門用于運算，而這里主要是對圖像進行處理。在一些較佳的實施例中采用兩個視覺檢測工位，分別用于檢測零件正面和反面。
[0037]照相機。裝置中兩個視覺檢測工位各含有一臺照相機。照相機的作用是分別用來拍攝片狀零件的正面和反面照片。可以是黑白相機，也可以是彩色相機。照相機的軸線與零件的軸線重合。照相機和處理器模塊連接。
[0038]關于照明光源，裝置中每個工位包含兩個照明模塊，如圖9和圖10，一個離片狀零件比較近，屬于低角度照明，也就是近端光源，由于距離比較近，角都比較大；另一個離片狀零件相對較遠，相應于遠端光源，屬于高角度照明。
[0039]兩個照明光源組件的亮度可以獨立調節(jié)，通過適當?shù)牧炼冉M合，達到最理想的檢測效果。照明模塊可以是LED等固態(tài)照明技術，也可以是熒光燈等照明組件。
[0040]關于照明光源，優(yōu)選環(huán)形光源，如LED陣列成圓錐狀以斜角照射在被測物體表面，通過漫反射方式照亮一小片區(qū)域，工作距離在10-15MM時，該光源可以突出顯示被測物體邊緣和高度的變化，突出原本難以看清的部分。關于雙光源中的遠端光源，距離被檢測的片狀零件最好不要大于15cm。
[0041]照明光源可以和照相機連接，也可以和處理器模塊連接，還可以與前述的控制器模塊進行連接，照明光源的功率可以獨立調整，如控制器模塊給出一個模擬量，控制照明光源的輸出功率達到合適的限度，也可以進行開關控制，由照明電路中的功率調整單元依據(jù)開關量持續(xù)的長度進行功率的調整。
[0042]由控制器模塊進行統(tǒng)調，容易構造個工作部件得控制邏輯，如相機的拍攝時機與照明光源的配合等。
[0043]關于處理器模塊，在一些實施例中，處理器模塊包括處理器、存儲器、接口電路等，用于處理相機拍攝的照片。通過圖像處理，可以識別出片狀零件，并且可以檢測出零件的表面質量是否合格。
[0044]處理器模塊和照相機連接，控制照相機的拍照時機，并傳回所采集的圖像。
[0045]在一些實施例中，配置有轉臺，如圖7所示。轉臺上面有多個下沉式圓形支架，如圖10所示的轉臺定位槽，用于存放片狀零件。零件將隨著轉臺一起轉動，可以在不同的位置形成如上料工位、檢測工位等。
[0046]進一步的，如所述定位部或定位部件為偶數(shù)個，從而轉臺的一側為上料側，與上料側相對的一側為圖像采集側。這樣容易布置其他的工藝設備，避免相互之間產(chǎn)生抵觸。
[0047]關于轉臺上的定位結構，還可以配置成定位部件。
[0048]對于片形零件，可以使用如真空吸嘴5進行拾取，拾取后移動到某個位置，就可以進行檢測，形成一個檢測工位，匹配其中的一套視覺檢測工位。真空吸嘴可以把片狀零件吸住。用于把零件從轉臺外面放到轉臺上，也可以把零件從轉臺上移走。
[0049]進而，關于控制器模塊可以控制片形零件的流轉，如用于控制吸嘴、轉臺的運動，也要跟處理器模塊通訊，得到零件表面質量的檢測結果。
[0050]為了減少重復定位，提高檢測效率，為了提高圖像的拍攝質量，在正反面兩個工位上分別采用了兩個照明光源，照明采用環(huán)形光源6、7、10、11，照明的效果更好。
[0051]同一個工位的兩個光源分別用低角度和高角度放置，其亮度可以獨立調節(jié)。其中，低角度光源距離零件的距離通常為5厘米或者更低，或者高度小于零件的直徑，但不宜過近，否則投射角都會有很大的影響，通常不能小于I厘米。
[0052]而高角度光源距離零件的距離為6厘米甚至更高，或者高度大于零件直徑，但不能過大一般不能大于兩倍的零件直徑。
[0053]這里的直徑是一個等效距離，片狀零件可能是圓形，也可能是方形或者長方形，其他結構相對較少，直徑可以表示為片形零件上兩點最大距離，如方形零件的對角線長度。
[0054]兩個光源的亮度可以不同，形成一種亮度組合。實際拍攝時，采用兩種照明亮度組合，拍攝兩張照片。例如，照明亮度組合I中，低角度光源的照明強度比較弱，甚至關閉，而高角度光源的照明強度比較強；相反，照明亮度組合2中，高角度光源的照明強度比較弱，甚至關閉，而低角度光源的照明強度比較強。目的是更好的將零件上的缺陷凸顯出來。
[0055]下表給出不同光源照明強度組合條件下缺陷的檢出效率
[0056]
【權利要求】
1.一種片狀零件表面質量檢測裝置，包括用于定位片狀零件的工藝設備、相應于工藝設備的定位位置設置的光源、對定位位置上的片狀零件進行圖像采集的圖像采集設備和連接該圖像采集設備而進行圖像處理的控制邏輯單元，其特征在于，所述光源在片狀零件法向配置有一對，構成近端光源和遠端光源，進而配有控制近端光源亮度的近端控制電路和控制遠端光源亮度的遠端控制電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的片狀零件表面質量檢測裝置，其特征在于，所述近端控制電路和遠端控制電路連接于所述控制邏輯單元。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的片狀零件表面質量檢測裝置，其特征在于，所述近端光源距離定位位置的距離小于片狀零件上最大兩點距離，而遠端光源距離定位位置的距離大于片狀零件上最大兩點距離。
4.根據(jù)權利要求1所述的片狀零件表面質量檢測裝置，其特征在于，所述光源和所述圖像采集設備構成一個工位單元，該工位單元有兩套，相應地，所述工藝設備也配有兩套，一套為片狀零件拾取設備，拾取片狀零件后，由一套工位單元對片狀零件一面進行照明和拍照，拾取設備把片狀零件放置于另一工藝設備后，由另一套工位單元對片狀零件的另一面進行照明和拍照。
5.根據(jù)權利要求4所述的片狀零件表面質量檢測裝置，其特征在于，另一工藝設備為轉臺，在該轉臺的上表面周向設有多個定位部或定位部件。
6.根據(jù)權利要求5所述的片狀零件表面質量檢測裝置，其特征在于，所述定位部或定位部件為偶數(shù)個，從而轉臺的一側為上料側，與上料側相對的一側為圖像采集側。
7.根據(jù)權利要求1所述的片狀零件表面質量檢測裝置，其特征在于，所述光源為環(huán)形光源，且環(huán)形光源的內(nèi)徑大于片狀零件上兩點距離最大值，并小于1.5倍的片狀零件上兩點距離最大值。
【文檔編號】G01N21/88GK203643356SQ201420002238
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權日:2014年1月3日
【發(fā)明者】劉勇 申請人:蘇州吉視電子科技有限公司