一種六面視覺檢測裝置的制作方法

文檔序號：12403937閱讀：940來源：國知局

本實用新型涉及一種檢測裝置，具體涉及一種六面視覺檢測裝置。

背景技術：

視覺檢測就是用攝像頭代替人眼來進行檢測，它是指通過機器的攝像頭將被檢測物體的外形轉換成模擬信號，傳送給專用的圖像處理系統，然后該系統再把圖像中像素分布和亮度、顏色等信息，轉變成數字化信號；圖像系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。采用該方式在對工件的尺寸精度或外觀等方面進行檢測，相對傳統的人工檢測具有快速、準確、高效等優點。

目前在視覺檢測領域，在對工件的尺寸精度進行檢測時一般采取以下兩種方法：

1、靜止測量。采用該種方式進行檢測時，必須把工件固定在檢測攝像頭正下方，攝像頭與工件保持固定不動；接著攝像頭把工件拍照，然后再通過圖像處理系統把所拍圖像進行分析得出檢測結果，最后把工件從攝像頭正下方移走完成檢測。采用這種方式檢測的效果好，精度高，但是存在檢測的速度慢、效率低的缺點。

2、動態檢測。采用該種方式進行檢測時，檢測攝像頭固定在機器的機架上，通過傳送機構把工件依次從攝像頭下方移動過去，攝像頭與工件有相對位移，攝像頭對其正下方移動的工件進行掃描檢測，然后再通過圖像處理系統把掃描圖像進行分析得出檢測結果。采用這種方式檢測的速度快，效率高，但是由于檢測時攝像頭與工件有相對位移，導致攝像頭采集的圖像信號不穩定，存在檢測的效果差、精度低的缺點。

在對工件的外觀缺陷檢測時，一般要仔細檢測工件每個表面的顏色、尺寸、完整度等細節。目前，如果要高速連續在線對一個六面的正方體或長方體包裝箱進行外觀缺陷檢測時，目前還不能采用視覺檢測對其進行測量，只能人工用手拿著工件憑人眼對每個面進行觀測。因為視覺檢測的攝像頭只能檢測六面體的一個面，通過配置多個攝像頭，最多只能檢測4個面。無法實現六個面都連續在線的檢測。采用人工檢測的工藝速度慢，效果差，效率低，遠無法滿足實際的工作要求。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的技術問題，本實用新型的目的是：提供一種六面視覺檢測裝置。

本實用新型的目的通過下述技術方案實現：一種六面視覺檢測裝置，包括第一吸盤傳送機構、第二吸盤傳送機構、圖像采集裝置、第一同步傳輸機構、第二同步傳輸機構以及用于控制待測工件傳輸的控制系統，第一同步傳輸機構設置于第一吸盤傳送機構下方，第二同步傳輸機構設置于第二吸盤傳送機構上方，第一吸盤傳送機構與第二吸盤傳送機構相連呈L形設置，圖像采集裝置用于采集待測工件六面視圖的圖像數據，包括多個攝像頭，攝像頭分別設置到第一同步傳輸機構和第二同步傳輸機構上，其中第一同步傳輸機構采集待測工件下側面、待測工件左側面以及待測工件右側面的圖像數據，第二同步傳輸機構采集待測工件前側面和待測工件后側面的圖像數據，待測工件上側面的圖像數據由第一同步傳輸機構或第二同步傳輸機構進行采集。

優選的，所述第一同步傳輸機構與第二同步傳輸機構均包括伺服電機、鏈輪、輸送鏈條以及機架，伺服電機通過鏈輪驅動輸送鏈條轉動，機架安裝于輸送鏈條上，圖像采集裝置安裝在機架上。

優選的，第一同步傳輸機構與第二同步傳輸機構上還設置有輔助掃描機構，輔助掃描機構包括驅動電機、絲杠滑臺以及連接滑塊，驅動電機用于驅動絲杠滑臺的絲杠轉動，連接滑塊連接在絲杠滑臺的絲杠上，連接滑塊移動方向與待測工件傳輸方向平行，所述機架與連接滑塊連接；

所述機架呈U形設置，圖像采集裝置的攝像頭分別設置在第一同步傳輸機構與第二同步傳輸機構呈U形的機架兩端部和/或中部。

優選的，還設置有工件輔助導入裝置，工件輔助導入裝置輸出口與第一吸盤傳送機構或第二吸盤傳送機構連接，工件輔助導入裝置包括輸送裝置、左導入板以及右導入板，左導入板和右導入板分別設置在輸送裝置的輸送帶兩側的架體上，左導入板和右導入板之間形成沿傳輸方向逐漸縮小的工件擺正通道。

優選的，所述第一吸盤傳送機構和第二吸盤傳送機構均包括傳送帶、電磁閥以及多個吸盤，吸盤分別設置于傳送帶上，吸盤均凸出于傳送帶的帶面,電磁閥為多個，分別與吸盤連接，用于控制吸盤開啟或關閉；

控制系統用于通過控制各電磁閥使吸盤在工件進入時開啟和在工件輸出時關閉。

優選的，所述吸盤成多排均勻設置在傳送帶上，兩排之間的吸盤距離相等，電磁閥為多個，分別與每排吸盤連接，用于控制每排吸盤開啟或關閉；

控制系統包括控制設備、工件檢測器以及吸盤傳感器，工件檢測器和吸盤傳感器分別與控制設備連接，各電磁閥分別與控制設備連接，工件檢測器以及吸盤傳感器設置在傳送帶入口處；

工件檢測器用于檢測是否有工件進入；

吸盤傳感器用于檢測到達傳送帶入口處的吸盤；

控制設備用于工件進入時開啟位于工件下方吸盤的電磁閥，以及根據吸盤傳感器檢測數據和兩排吸盤之間的距離，得到工件下方吸盤的移動距離后與設定的工件傳輸距離相比判斷工件是否到達所需傳送位置，若是，則控制對應吸盤的電磁閥關閉。

優選的，所述控制系統包括控制設備、入口工件檢測器、出口工件檢測器、入口吸盤傳感器以及出口吸盤傳感器，入口工件檢測器、出口工件檢測器、入口吸盤傳感器以及出口吸盤傳感器分別與控制設備連接，各電磁閥分別與控制設備連接；

入口工件檢測器以及入口吸盤傳感器設置在傳送帶入口處；

出口工件檢測器和出口吸盤傳感器設置在傳送帶出口處；

入口工件檢測器用于檢測是否有工件進入；

出口工件檢測器用于檢測是否有工件到達傳送帶出口；

入口吸盤傳感器用于檢測到達傳送帶入口處的吸盤；

出口吸盤傳感器用于檢測到達傳送帶出口處的吸盤；

控制設備用于接收入口工件檢測器、出口工件檢測器、入口吸盤傳感器以及出口吸盤傳感器發送的數據，并根據接收到的數據通過控制各電磁閥使吸盤在工件進入時開啟和在工件輸出時關閉。

優選的，第一同步傳輸機構、第二同步傳輸機構上均設有定位傳感器，控制系統包括控制設備；

第一同步傳輸機構的伺服電機、第一同步傳輸機構的驅動電機、第二同步傳輸機構的伺服電機、第二同步傳輸機構的驅動電機和定位傳感器分別與控制設備連接；

定位傳感器分別用于檢測工件的位置；

控制設備用于接收兩定位傳感器的檢測信息，并根據接收到的檢測信息啟動對應的第一同步傳輸機構和第二同步傳輸機構。

優選的，第一吸盤傳送機構包括第三吸盤傳送機構以及第四吸盤傳送機構，第三吸盤傳送機構和第四吸盤傳送機構呈一字形連接，第四吸盤傳送機構與第二吸盤傳送機構相連呈L形設置，第一同步傳輸機構為兩個，分別為第三同步傳輸機構以及第四同步傳輸機構，第三同步傳輸機構設置于第三吸盤傳送機構上方，第四同步傳輸機構設置于第四吸盤傳送機構下方，第四同步傳輸機構用于采集待測工件下側面的圖像數據，待測工件左側面以及待測工件右側面的圖像數據由第三同步傳輸機構或第四同步傳輸機構進行采集；

待測工件上側面的圖像數據由第三同步傳輸機構或第二同步傳輸機構進行采集。

本實用新型相對于現有技術具有如下的優點及效果：

1、本實用新型在檢測時能夠快速、準確、高效的對工件的尺寸精度或外觀進行精密檢測，本實用新型集靜止檢測及動態檢測的優點，剔除其缺點，在檢測時通過第二同步傳輸機構、第三同步傳輸機構以及第四同步傳輸機構使圖像采集裝置與工件一起做同步輸送運動，使其兩者在做同時同向運動中保持相對不動，或可控的相對運動，實現圖像采集裝置對所有被送入第二吸盤傳送機構、第三吸盤傳送機構以及第四吸盤傳送機構的工件進行運動中的靜止檢測或掃描檢測。圖像采集裝置完成檢測后又能回到初始位置對下一個工件進行檢測，這樣就能使圖像采集裝置能夠對連續輸送的工件進行檢測，又能保證檢測時圖像采集裝置相對工件是靜止的或做可控的相對運動，這樣能吸取了靜態檢測效果好和精度高的好處，又能保證其具有動態測量速度快，效率高的優點，能達到既集中靜止檢測及動態檢測的優點，又剔除其缺點的目的。本實用新型的第二吸盤傳送機構、第三吸盤傳送機構以及第四吸盤傳送機構配合專用的多角度攝像頭，可以對工件的每一個表面的外觀進行詳細檢測，以保證高速、高效、高精度的檢測效果。

2、本實用新型采用的第二吸盤傳送機構、第三吸盤傳送機構以及第四吸盤傳送機構通過吸盤吸附工件其中的一個表面從而實現傳送，其中第三吸盤傳送機構通過吸附工件頂面，將工件懸浮于空中進行視覺檢測，就可以保證圖像采集裝置在進行視頻檢測時能夠完整掃描工件的整個底面和側面，而第二吸盤傳送機構、第三吸盤傳送機構以及第四吸盤傳送機構上的吸盤均凸出于傳送帶的帶面，這可以避免了在直接使用平皮帶輸送時，由于平皮帶表面的折射引起的視覺檢測誤差，使采集到的圖像數據更準確。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型側向的結構示意圖。

圖3是本實用新型的第三同步傳輸機構或第二同步傳輸機構帶動三個攝像頭采集圖像數據的示意圖。

圖4是本實用新型的第四同步傳輸機構帶動三個攝像頭采集圖像數據的示意圖。

圖5是本實用新型的第三同步傳輸機構或第二同步傳輸機構帶動兩個攝像頭采集圖像數據的示意圖。

圖6是本實用新型的輔助掃描機構的結構示意圖。

圖7是本實用新型的工件輔助導入裝置的結構示意圖。

圖8是本實用新型的第三吸盤傳送機構和第三同步傳輸機構工作時的示意圖。

圖9是本實用新型的第四吸盤傳送機構和第四同步傳輸機構工作時的示意圖。

圖10是本實用新型的第二吸盤傳送機構和第二同步傳輸機構的結構示意圖。

圖11是工件進入本實用新型的傳送帶時的示意圖。

圖12是第三吸盤傳送機構與第四吸盤傳送機構在工件交接時的示意圖。

圖13是工件在吸盤上時進行圖像數據采集的示意圖。

圖14是工件在平皮帶表面輸送進行圖像數據采集時由于折射引起的視覺檢測誤差的示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例一：

一種六面視覺檢測裝置，包括第一吸盤傳送機構、第二吸盤傳送機構1、圖像采集裝置、第一同步傳輸機構、第二同步傳輸機構2以及用于控制待測工件傳輸的控制系統，第一同步傳輸機構設置于第一吸盤傳送機構下方，第二同步傳輸機構設置于第二吸盤傳送機構上方，第一吸盤傳送機構與第二吸盤傳送機構相連呈L形設置，圖像采集裝置用于采集待測工件六面視圖的圖像數據，包括六個或至少六個攝像頭3，攝像頭分別設置到第一同步傳輸機構和第二同步傳輸機構上，其中第一同步傳輸機構采集待測工件下側面、待測工件左側面以及待測工件右側面的圖像數據，第二同步傳輸機構采集待測工件前側面和待測工件后側面的圖像數據，待測工件上側面的圖像數據由第一同步傳輸機構或第二同步傳輸機構進行采集。

優選的，所述第一同步傳輸機構與第二同步傳輸機構均包括伺服電機4、鏈輪5、輸送鏈條6以及機架7，伺服電機通過鏈輪驅動輸送鏈條轉動，機架安裝于輸送鏈條上，圖像采集裝置安裝在機架上。

優選的，第一同步傳輸機構與第二同步傳輸機構上還設置有輔助掃描機構8，輔助掃描機構包括驅動電機9、絲杠滑臺10以及連接滑塊11，驅動電機用于驅動絲杠滑臺的絲杠轉動，連接滑塊連接在絲杠滑臺的絲杠上，連接滑塊移動方向與待測工件傳輸方向平行，所述機架與連接滑塊連接。

優選的，所述機架呈U形設置，圖像采集裝置的攝像頭分別設置在第一同步傳輸機構與第二同步傳輸機構呈U形的機架兩端部和/或中部。

為提高效率，可以在第一吸盤傳送機構和第二吸盤傳送機構上設置多個第一同步傳輸機構和第二同步傳輸機構，而在每個第一同步傳輸機構和第二同步傳輸機構上設置輔助掃描機構，這樣可以多個第一同步傳輸機構和第二同步傳輸機構輪流工作，提高工作效率。

優選的，還設置有工件輔助導入裝置12，工件輔助導入裝置輸出口與第一吸盤傳送機構或第二吸盤傳送機構連接，工件輔助導入裝置包括輸送裝置13、左導入板14以及右導入板15，左導入板和右導入板分別設置在輸送裝置的輸送帶兩側的架體上，左導入板和右導入板之間形成沿傳輸方向逐漸縮小的工件擺正通道16。

左導入板以及右導入板導入方向的前端分別通過螺栓連接到輸送裝置的輸送帶兩側的架體上。

優選的，所述第一吸盤傳送機構和第二吸盤傳送機構均包括傳送帶17、電磁閥以及多個吸盤18，吸盤分別設置于傳送帶上，吸盤均凸出于傳送帶的帶面，電磁閥為多個，分別與吸盤連接，用于控制吸盤開啟或關閉；

控制系統用于通過控制各電磁閥使吸盤在工件進入時開啟和在工件輸出時關閉。

優選的，所述吸盤成多排均勻設置在傳送帶上，兩排之間的吸盤距離相等，電磁閥為多個，分別與每排吸盤連接，用于控制每排吸盤開啟或關閉；

控制系統包括控制設備、工件檢測器19以及吸盤傳感器20，工件檢測器和吸盤傳感器分別與控制設備連接，各電磁閥分別與控制設備連接，工件檢測器以及吸盤傳感器設置在傳送帶入口處；

工件檢測器用于檢測是否有工件進入；

吸盤傳感器用于檢測到達傳送帶入口處的吸盤；

優選的，第一同步傳輸機構、第二同步傳輸機構上均設有定位傳感器；

定位傳感器分別用于檢測工件的位置；

控制設備用于接收兩定位傳感器的檢測信息，并根據接收到的檢測信息啟動對應的第一同步傳輸機構和第二同步傳輸機構。

優選的，第一吸盤傳送機構為兩個，分別為第三吸盤傳送機構21以及第四吸盤傳送機構22，第三吸盤傳送機構和第四吸盤傳送機構呈一字形連接，第四吸盤傳送機構與第二吸盤傳送機構相連呈L形設置，第一同步傳輸機構為兩個，分別為第三同步傳輸機構23以及第四同步傳輸機構24，第三同步傳輸機構設置于第三吸盤傳送機構上方，第四同步傳輸機構設置于第四吸盤傳送機構下方，第四同步傳輸機構用于采集待測工件下側面的圖像數據，待測工件左側面以及待測工件右側面的圖像數據由第三同步傳輸機構或第四同步傳輸機構進行采集；

待測工件上側面的圖像數據由第三同步傳輸機構或第二同步傳輸機構進行采集。

本實用新型的工作過程及工作原理：將工件25分別放入到工件輔助導入裝置的輸送帶上，工件隨輸送帶進行傳送，然后進入到左導入板和右導入板之間形成的工件擺正通道中，若工件沒有按要求擺正或沒擺放到設定位置時，工件進入到工件擺正通道后，由于工件擺正通道沿傳輸方向逐漸縮小，而工件擺正通道的出口大小等于工件的寬度或大于工件寬度1-5mm，因此，工件在前進過程中與左導入板和/或右導入板接觸，同時借助于輸送帶前進的動力，左導入板和右導入板使工件轉動和/或產生移動從而對工件進行糾正，保證后序程序中的圖像采集裝置能準確采集到工件的六個外表面的圖像數據。

工件從工件擺正通道輸出后進入到第三吸盤傳送機構；

第三吸盤傳送機構的工作過程及工作原理：

工件檢測器檢測到工件進入后，向控制設備發出信號；

控制設備接收到工件檢測器傳送過來的信號時，根據吸盤傳感器的反饋信號判斷此時位于工件下方的吸盤，并控制對應于工件下方的吸盤的電磁閥開啟，該吸盤吸氣，對工件進行吸附；

將兩排之間的吸盤距離設置為少于工件底面長度，可保證至少兩排吸盤能同時對工件進行吸附，實現工件的穩定傳送。

工件隨該吸盤進行傳送，而在傳送過程中，吸盤傳感器持續被觸發；

控制設備記錄下工件傳送時吸盤傳感器被觸發次數，通過將吸盤傳感器被觸發次數乘以相鄰兩排吸盤間距離得到工件移動距離，再將得到的工件移動距離與設定的工件傳輸距離相比判斷工件是否到達所需位置，若是，則控制該工件下方的吸盤的電磁閥關閉，吸盤停止吸氣，此時工件到達第三吸盤傳送機構與第四吸盤傳送機構的交接處，即工件此時進入到第四吸盤傳送機構的傳送帶入口處；

第三同步傳輸機構的工作過程及工作原理：

當工件在第三吸盤傳送機構進行傳送時，工件會觸發第一同步傳輸機構的定位傳感器。

由于此時的機架及圖像采集裝置的攝像頭均位于第一同步傳輸機構的定位傳感器的正上方，因此當定位傳感器檢測到工件在其前方移動時，控制設備控制第一同步傳輸機構的伺服電機驅動第一同步傳輸機構的機架上的攝像頭與工件以相同速度移動，在攝像頭移動過程中，攝像頭采集工件的圖像信息；

由于第三同步傳輸機構上設置有輔助掃描機構，當工件較長的，攝像頭不能一次完全采集工件圖像信息時，第三同步傳輸機構的輔助掃描機構的驅動電機啟動，通過絲杠滑臺以及連接滑塊使機架沿工件外表面移動，攝像頭同時對工件進行圖像信息采集，即達到掃描檢測的效果，從而采集工件完整的圖像信息。此外，還可以通過第三同步傳輸機構的輔助掃描機構的驅動電機驅動機架進行多次移動，每移動一段距離后對工作進行拍照，然后再移動再對工件的另一部份進行拍照，直至拍完整個工件外表面，完成工件的圖像信息采集。

第四吸盤傳送機構和第二吸盤傳送機構的工作原理和工作過程與第三吸盤傳送機構相似，第四同步傳輸機構與第二同步傳輸機構的工作原理和工作過程與第三同步傳輸機構相似，此外，第四同步傳輸機構上也設置有輔助掃描機構。

需要說明的是，工件從第三吸盤傳送機構送入第四吸盤傳送機構時，工件從第四吸盤傳送機構的底面進行傳送，從而將工件的底面懸空，第三同步傳輸機構從第四吸盤傳送機構下方帶動攝像頭對工件的底面進行圖像信息采集。

工件從第四吸盤傳送機構送入第二吸盤傳送機構時，由于，第四吸盤傳送機構與第二吸盤傳送機構相連呈L形設置，因此，工件在進入第二吸盤傳送機構時，傳送方向產生了90度的變向，形成換向的效果，即，工件的頂面和剩下沒被采集的兩個外表面分別朝向第二同步傳輸機構上的攝像頭，因此，第二同步傳輸機構能帶動攝像頭采集工件剩下沒被采集的兩個外表面的圖像信息，從而將工件的六個外表面的圖像信息進行收集。

而攝像頭可以為9個，在第二同步傳輸機構的機架、第三同步傳輸機構的機架以及第四同步傳輸機構的機架上分別設置三個；

攝像頭可以為6個，其中一個攝像頭設置在第四同步傳輸機構呈U形的機架中部，用于采集待測工件下側面的圖像數據；

兩個攝像頭分別設置在第二同步傳輸機構呈U形的機架兩端部，用于采集待測工件下側面的圖像數據；

兩個攝像頭分別設置在第三同步傳輸機構呈U形的機架兩端部或第四同步傳輸機構呈U形的機架兩端部，用于采集待測工件左側面以及待測工件右側面的圖像數據；

一個攝像頭設置在第三同步傳輸機構呈U形的機架中部或第二同步傳輸機構呈U形的機架中部，用于采集待測工件上側面的圖像數據。

實施例二：

優選的，所述控制系統還包括入口工件檢測器、出口工件檢測器、入口吸盤傳感器以及出口吸盤傳感器，入口工件檢測器、出口工件檢測器、入口吸盤傳感器以及出口吸盤傳感器分別與控制設備連接，各電磁閥分別與控制設備連接；

入口工件檢測器以及入口吸盤傳感器設置在傳送帶入口處；

出口工件檢測器和出口吸盤傳感器設置在傳送帶出口處；

入口工件檢測器用于檢測是否有工件進入；

出口工件檢測器用于檢測是否有工件到達傳送帶出口；

入口吸盤傳感器用于檢測到達傳送帶入口處的吸盤；