专利名称：基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测设备，特别是涉及一种基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备。
背景技术：
随着对质量和快速生产的不断增长的需求，外观检验和产品标识正变得越来越重要。其理由是不言而喻的减少不合格品数量，提供合格的产品。这些要求源自IS09000规范或其它产品责任规定。手工外观检验和产品标记太昂贵。同时意味着不近人情的单调工作。制造生产率持续增长也越来越不可能再进行手工检验。这里，机器视觉系统提供了这些解决方案。采用机器视觉对金属产品如金属盖进行质量检测，目前存在着几个技术难点，一是光源的选择，对光源的要求是使得金属产品表面产生最少的镜面反射，表面各个被检测点的均匀性要好，同时能消除待检金属产品表面本身的压痕、纹理的干扰。二是光源、成像装置以及待检金属产品三者之间相互位置的调整，一般来讲在光源、成像装置以及待检金属产品的几何中心线重合，且光源与成像装置保持垂直，成像装置与待检金属产品保持垂直的情况下能形成最佳的成像条件，而在实际生产中往往不能始终保持上述位置关系，因此需要能够根据实际情况对光源、成像装置以及待检金属产品三者的位置关系进行微调。 三是当发现缺陷产品时能够进行有效的剔除，目前采用气吹的方式剔除缺陷产品是一种比较常见的形式，但是由于吹气面比较狭窄或者吹气高度比较高，当遇到形状较小或者形状较扁的产品时就容易漏吹，从而影响剔除效果。专利号为201010127963. X，名称为“一种基于机器视觉的金属瓶盖质量检测系统和方法”的中国专利中公开了一种用于检测金属瓶盖的质量缺陷并将次品剔除掉的系统和方法，所述检测系统包括光学成像装置、图像处理装置、剔除装置和传送带。其中的光源采用低角度环形漫反射白色LED光源，此光源虽然可以减少一部分金属表面的镜面反射，但是无法实现表面各个被检测点的均匀性，也无法消除待检金属产品表面本身的压痕和纹理的干扰，且对盖面中心处的光通亮存在不足。专利号为201020194639. 5，名称为“一种检测容器盖质量的检测装置”的中国专利中公开了一种装置，包括图像采集系统、图像处理系统和运动控制系统，图像采集系统包括光电传感器、相机和光源，其光源米用多个光源环绕流水线分布的方式，从120° 360°范围内对容器盖进行全方位图像采集。上述技术方案的缺陷和不足是该检测装置只能检测容器盖相对于容器是否缺失、高盖、歪盖、断桥、缺失安全环，无法实现盖本身表面的缺陷。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷而提供一种光照条件好、成像清晰、有效剔除的基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是该基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，安装在金属盖生产线上，包括传感器、装有光学镜头的相机、光源、计算机和剔除装置，所述的传感器装在金属盖生产线的一侧，光源与对应的相机装在金属盖生产线的上方，剔除装置装在光源后端金属盖生产线下游的一侧，计算机分别与传感器、相机和剔除装置电连接，其特征在于所述的金属盖生产线上至少设置两个检测工位，每个检测工位上通过支架安装固定有一个光源和一个装有光学镜头的相机，其中一个检测工位上的光源为组合光源，另一个检测工位上的光源为平面无影光源。采用组合光源的优势在于可以有效克服单一光源检测项目少的，可以最大程度检测物体表面缺陷种类，节省相机数量、减少光的镜片反射。平面无影光源散射发光，均匀性良好，同时具备无影光和同轴光效果，能有效的消除待检金属产品表面本身的压痕和纹理的干扰。轻巧、紧凑、便于安装、节省空间。本发明所述的组合光源包括互相叠加的同轴光源、环面漫反射光源和低角度光源，所述的同轴光源和环面漫反射光源照射在金属盖的正表面，低角度光源照射在金属盖的侧边沿。由同轴光源与环面直射光源组合而成的光源照射物体的正表面，能够凸显示物体表面不平整，克服表面反光造成的干扰，主要用于检测物体表面碰伤、划伤、裂纹和异物， 由低角度光照射物体边沿，检测边沿碰伤等。这三种光源组合而成的光源可以检测物体表面的缺陷(主要是凹凸不平)、划伤、异物等。本发明所述的平面无影光源包括反射玻璃和LED灯，该反射玻璃一个表面上分布有直径O. Imm到O. 5mm的细点，细点分布间隔为O. Imm到O. 5mm,另一个表面涂覆有黑色不透光涂层，LED灯设置在反射玻璃四周，对着反射玻璃侧面照射。由于在反射玻璃的表面用激光打了细小的点，其侧面的光进入玻璃后，被这些细小点反射到各个方向，使得在反射玻璃的另一面有各方向的光被射出。由于在反射玻璃背面有黑色不透光的涂层且细点很小， 在此光源与被检测物体不在同一物距的时候，这些小点在相机上不会成像或成像很小。使用该平面无影光源，在距离金属盖大约20mm以内的区域，每个点都可从各方向得到光的反射；在距离金属盖大于20mm到80mm区域，可以得到均匀扩散光，效果与圆顶光相仿。在距离金属盖大于80mm以外的区域，可以得到均匀的直射光，效果与同轴光相仿。本发明所述的支架包括支撑型材、底部圆盘、定位块、固定杆、支撑直线轴、相机固定板和光源固定板，定位块靠住支撑型材端面设置在支撑型材上，且定位块压住底部圆盘， 底部圆盘通过固定杆设置支撑型材上，底部圆盘上垂直设置有三根支撑直线轴，三根支撑直线轴与底部圆盘连接点的连线为锐角三角形，三根支撑直线轴上分别套装有光源固定板和相机固定板，相机固定板位于光源固定板上方，且相机固定板与三根支撑直线轴的三个连接端分别通过轴固定块活动连接。采用三根支撑直线轴，刚性比较好，能保证整个机构的垂直度，同时直线轴重量轻方便安装。采用三点支撑的方式，能方便的调整光源固定板与相机固定板相对与待检测的金属盖的相对位置，保证相机、光源、盖子的轴线在同一直线上。 采用了定位块限位的方式，能保证整个检测部分相对与支撑型材做上下调整时始终与支撑型材垂直。本发明所述的剔除装置包括电磁阀、转换块和支撑角件，转换块通过支撑角件固定在金属盖生产线下游的一侧，电磁阀直接固定在转换块上，转换块下沿靠近支撑角件处设置有一排吹气口。电磁阀直接固定在转换块上形成一体，结构牢固紧凑，且气路距离短， 吹气口直接布置在转换块的底部高度很低，不会因为金属盖的高低影响剔除的效果。排孔结构使得吹出的气体为条状，这样不会因为金属盖位置的小偏差而影响到剔除的效果。本发明所述的底部圆盘上还设置有高度调整标尺。高度调整标尺，能方便的观察当前相机与光源的高度，再更换产品时，可以根据以前记录的数据快速的把光源和相机调整到指定位置。本发明与现有技术相比具有以下优点1、能最大程度检测物体表面缺陷种类。2、 能消除压痕和纹理对于检测的干扰，来适用于不同压痕和纹理的盖子。3、能方便调整相机、 光源与待检测产品的垂直度。4、能准确地剔除不同高低、不同大小的盖子。


图
图
图
图
图
具体实施例方式参见图1，本发明安装在金属盖生产线A上，包括传感器I、装有光学镜头的相机 II、光源III、计算机(图上未见)和剔除装置V，所述的传感器I装在金属盖生产线A的一侧， 金属盖生产线上设置两个检测工位B和C，每个检测工位上通过支架安装固定有一个光源 III和一个装有光学镜头的相机II，其中一个检测工位B上的光源III为组合光源，另一个检测工位C上的光源III为平面无影光源。每个检测工位的光源III与对应的相机II装在金属盖生产线A的上方，剔除装置V装在光源III后端金属盖生产线A下游的一侧，计算机(图上未见)分别与传感器I、相机II和剔除装置V电连接。参见图2，组合光源包括自上而下依次叠加的同轴光源I、环面漫反射光源2和低角度光源3。同轴光源I的具体形式为光线平行与镜头方向照射到底盖表面上，又以平行镜头方向的路径反射回镜头，不仅能降低镜面反射，而且能补偿环面光对盖面中心处光通亮的不足。环面漫反射光源2的具体形式为光以散射的形式照射到盖面，形成漫反射，实现了大面积、均匀的盖面光照，清晰的反应盖面的特征。低角度光源3的具体形式为光以近似水平的角度从盖子四周向盖面的中心照射，补偿盖子侧面上的光通亮，清晰的反映盖子圆周上的特征。参见图3，平面无影光源包括反射玻璃4和LED灯5，该反射玻璃4 一个表面上分布有直径O. Imm到O. 5mm的细点6，细点分布间隔为O. Imm到O. 5mm，另一个表面涂覆有黑色不透光涂层，LED灯5设置在反射玻璃4四周，对着反射玻璃4侧面照射。参见图4，上述组合光源或平面无影光源均通过支架设置在金属盖流水线A上。所述的支架包括支撑型材7、底部圆盘8、定位块9、固定杆10、支撑直线轴11、相机固定板12 和光源固定板13，定位块9靠住支撑型材7端面设置在支撑型材7上，且定位块9压住底部圆盘8，底部圆盘8通过固定杆10设置支撑型材7上，固定杆10包括10-1和10-2，两者空间垂直。底部圆盘8上垂直设置有三根支撑直线轴11，三根支撑直线轴11与底部圆盘8连接点的连线为锐角三角形，三根支撑直线轴11上分别套装有光源固定板13和相机固定板12，相机固定板12位于光源固定板13上方，且相机固定板12与三根支撑直线轴11的三个连接端分别通过轴固定块12活动连接。以底部圆盘8为整体基准面，平面无影光固定在底部圆盘8的下方，保证光源与盖子之间的距离最小。以三根支撑直线轴11为支撑搭建一个可以上下方便调整的基准，组合光源和相机分别通过光源固定板13和相机固定板12固定在这个基准上。为了便于记录相机、光源的具体高度，在底部圆盘8上还设置有高度调整标尺14。使用时，若X向为流水线前进方向。假设以支撑直线轴11-1上的轴固定块15为基准，通过调整支撑直线轴11-2和支撑直线轴11-3上的固定块15和15，可以调整相机绕 X轴和Y轴的旋转，保证相机与金属盖在同一圆心。同时调整支撑直线轴11-1、支撑直线轴 11-2、支撑直线轴11-3上的固定块15可以调整相机相对与盖子在Z方向上的位置，保证得到最好最清晰的图像。固定杆10-1可以调整整体检测机构相对于流水线Y方向上的位置以及其相对于Y轴的转动。固定杆10-2可以调整整体检测机构相对于流水线X方向上的位置以及其相对于X轴的转动。参见图5，设置在流水线下游的剔除装置V包括电磁阀16、转换块17和支撑角件 18，转换块17通过支撑角件18固定在金属盖生产线A下游的一侧，电磁阀16直接固定在转换块17上，转换块17下沿靠近支撑角件18处设置有一排吹气口 19。电磁阀16优选两位三通电磁阀。虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，比如可以在两个检测工位的基础上可以再增加使用组合光源或平面无影光源或其他光源的检测工位，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰， 均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，安装在金属盖生产线上，包括传感器、装有光学镜头的相机、光源、计算机和剔除装置，所述的传感器装在金属盖生产线的一侧，光源与对应的相机装在金属盖生产线的上方，剔除装置装在光源后端金属盖生产线下游的一侧，计算机分别与传感器、相机和剔除装置电连接，其特征在于所述的金属盖生产线上至少设置两个检测工位，每个检测工位上通过支架安装固定有一个光源和一个装有光学镜头的相机，其中一个检测工位上的光源为组合光源，另一个检测工位上的光源为平面无影光源。
2.根据权利要求I所述的基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，其特征在于所述的组合光源包括互相叠加的同轴光源、环面光源和低角度光源，所述的同轴光源和环面光源照射在金属盖的正表面，低角度光源照射在金属盖的侧边沿。
3.根据权利要求I所述的基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，其特征在于所述的平面无影光源包括反射玻璃和LED灯，该反射玻璃一个表面上分布有直径0.1到0.5mm的细点，细点分布间隔为0.1mm到0.5mm，另一个表面涂覆有黑色不透光涂层，LED灯设置在反射玻璃四周，对着反射玻璃侧面照射。
4.根据权利要求I所述的基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，其特征在于所述的支架包括支撑型材、底部圆盘、定位块、固定杆、支撑直线轴、相机固定板和光源固定板，定位块靠住支撑型材端面设置在支撑型材上，且定位块压住底部圆盘，底部圆盘通过固定杆设置支撑型材上，底部圆盘上垂直设置有三根支撑直线轴，三根支撑直线轴与底部圆盘连接点的连线为锐角三角形，三根支撑直线轴上分别套装有光源固定板和相机固定板， 相机固定板位于光源固定板上方，且相机固定板与三根支撑直线轴的三个连接端分别通过轴固定块活动连接。
5.根据权利要求I所述的基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，其特征在于所述的剔除装置包括电磁阀、转换块和支撑角件，转换块通过支撑角件固定在金属盖生产线下游的一侧，电磁阀直接固定在转换块上，转换块下沿靠近支撑角件处设置有一排吹气口。
6.根据权利要求4所述的基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，其特征在于所述的底部圆盘上还设置有高度调整标尺。
全文摘要
本发明涉及一种基于机器视觉的金属盖表面缺陷检测设备，安装在金属盖生产线上，包括传感器、装有光学镜头的相机、光源、计算机和剔除装置，所述的传感器装在金属盖生产线的一侧，光源与对应的相机装在金属盖生产线的上方，剔除装置装在光源后端金属盖生产线下游的一侧，计算机分别与传感器、相机和剔除装置电连接，其特征在于所述的金属盖生产线上至少设置两个检测工位，每个检测工位上通过支架安装固定有一个光源和一个装有光学镜头的相机，其中一个检测工位上的光源为组合光源，另一个检测工位上的光源为平面无影光源。本发明光照条件好、成像清晰、能有效剔除缺陷产品。
文档编号G01N21/892GK102608127SQ20121009980
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月9日 优先权日2012年4月9日
发明者侯文峰, 吴盛钧, 杨军 申请人:杭州智感科技有限公司