CN108917663B - 一种高光面平面度的检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于检测平面度的技术领域，具体涉及一种高光面平面度的检测装置，包括用于突出受测工件特征的机器视觉光源装置(1)、及用于摄取并处理所述受测工件的高光面的图像的影像处理机构(3)。本发明采用结构简单且容易拆卸的设计，能够对整个平面一次性检查，不仅提高检测的精度，而且减少检测的局限性，同时自动化程度较高，有助于提高检测效率。此外，本发明还公开了一种高光面平面度的检测方法。

Description

一种高光面平面度的检测装置及检测方法

技术领域

本发明属于检测平面度的技术领域，具体涉及一种高光面平面度的检测装置及检测方法。

背景技术

当今，对于高光面的平面度的检测，常用的方法有接触式检测，用触针接触平面上不同的点，并且对比高度差，这种方法不但检测的时间长、精度差，同时还可能会对表面造成划伤。近年来，人们也逐渐开发了一些非接触的检测方法。

其中，中国专利文献公开了高光面肉厚的检测装置(公开号：CN 206073865 U)，包括：机架，具有竖直的第一导轨；夹持装置包括平行设置在机架的第一辅助块和第二辅助块；第一辅助块一端下方设有第一夹头，第二辅助块一端上方与第一夹头对应位置设有第二夹头；位移传感器包括本体、弹性件以及通过弹性件连接到本体的探头；本体穿过且固定连接到第一辅助块使得弹性件和探头位于第一辅助块和第二辅助块之间；第一驱动装置驱动第一辅助块沿第一导轨做相对第二辅助块的运动；标准块，其具有标准厚度；控制器，其与所述第一驱动装置连接。上述的方案在一定程度上检测产品的高光面，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，结构复杂且不易拆卸和安装，第二，由于检测覆盖面小，需要对同一平面多次检测，存在很大局限性，第三，自动化程度较低，不利于提高检测效率。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种高光面平面度的检测装置，采用结构简单且容易拆卸的设计，能够对整个平面一次性检查，不仅提高检测的精度，而且减少检测的局限性，同时自动化程度较高，有助于提高检测效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高光面平面度的检测装置，包括用于突出受测工件特征的机器视觉光源装置、及用于摄取并处理所述受测工件的高光面的图像的影像处理机构。机器视觉光源装置采用适当的照明光源设计，使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离，大大降低图像处理算法分割、识别的难度，同时提高系统的定位、测量精度，使系统的可靠性和综合性能得到提高，影像处理机构根据像素的分布、亮度和颜色等信息，提取受测工件的特征，大大提高判断高光面平面度的速度。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测装置的一种改进，还包括用于反射所述受测工件的反射装置，所述反射装置包括反射板和用于移动所述反射板的传送带装置，所述传送带装置包括用于带动所述反射板的传送带及用于驱动所述传送带的驱动电机，所述传送带的端部连接所述驱动电机。反射板可以改变光路，减少装置的大小，提高空间的利用率，同时，通过传送带装置带动反射板，避免人手接触反射板，导致反射板损坏。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测装置的一种改进，所述机器视觉光源装置包括多个发光体及罩设于多个所述发光体的匀光板，所述发光体呈栅格排布。增加匀光板，使得光源更加稳定和均匀，并且能够让受测工件与背景更加容易区分，发光体呈栅格排布，用于在受测工件的高光面形成多个参考的直线条纹，有助于计算直线条纹在高光面上的弯曲情况。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测装置的一种改进，所述发光体为LED、卤素灯和高频荧光灯中的一种。LED、卤素灯和高频荧光灯都能通过适当的照明光源设计，节省安装空间，并使得光线均匀扩散，解决对角照明阴影的问题。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测装置的一种改进，所述影像处理机构包括相机及与所述相机连接的电脑，所述相机通过数据线连接所述电脑，所述相机内设置有机器视觉镜头。数据线用于实现相机和计算机之间的通信，相机用于获取受测工件的图像，增加机器视觉镜头，有助于提高图像的质量，降低因材质、照射角度对成像造成的影响。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测装置的一种改进，所述高光面平面度的检测装置还包括悬挂装置，所述悬挂装置包括底座、与所述底座一端连接的用于调整所述相机位置的机械臂、及与所述底座另一端连接的安装支架，所述机械臂包括固定杆和活动杆，所述活动杆通过转动电机连接所述固定杆，所述活动杆设置有滑轨，所述相机通过电动轮与所述滑轨滑动连接。滑轨用于电动轮滑动，同时限制电动轮离开滑轨，使得相机能够在活动杆上移动，并且活动杆绕固定杆转动，可以按照设定好的路径进行移动相机。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测装置的一种改进，所述安装支架设置有主架及设置在所述主架中部的用于固定所述受测工件的横杆，所述主架包括架本体及与所述架本体连接的伸缩杆，所述伸缩杆的一端连接所述机器视觉光源装置，所述伸缩杆的另一端连接有升降电机，所述横杆的一端连接所述架本体，所述横杆的另一端固定有所述受测工件。伸缩杆配合架本体，实现机器视觉光源装置升高和降低，降低因材质、照射角度对成像造成的影响。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测装置的一种改进，所述转动电机、所述电动轮、所述升降电机和所述机器视觉光源装置均与所述电脑电连接。电脑用于控制转动电机、电动轮、升降电机和视觉光源装置，实现自动检测。

本发明的目的之二在于还提供了一种高光面平面度的检测方法，包括如下步骤：

1)将受测工件安装在机器视觉光源装置的下方，调整机器视觉光源装置和影像处理机构；

2)开启机器视觉光源装置，影像处理机构摄取受测工件的高光面的图像；

3)影像处理机构对图像线条进行处理，通过计算最大弯曲程度，得出高光面的平面度。

本发明的检测方法中，步骤1)根据受测工件的大小，调整机器视觉光源装置和影像处理机构，减少由于材质和大小不同造成的误差；步骤2)机器视觉光源装置用于突出受测工件的特征，并由影像处理机构摄取受测工件的高光面的图像；步骤3)使用软件对图像线条进行处理，根据线条的数字化信号，提取受测工件的线条特征。

作为本发明所述的一种高光面平面度的检测方法的一种改进，所述最大弯曲程度计算公式为MaxCur = MaxMaxCur1、MaxCur2 … MaxCurN，其中MaxCur1、MaxCur2 …MaxCurN分别表示线条1、线条2 … 线条N的最大弯曲程度。计算最大弯曲程度，用于得出整个高光面最大弯曲程度，从而得到整个高光面的平面度。

附图说明

图1为本发明中实施例1的结构示意图。

图2为本发明中实施例2的结构示意图。

其中：1-机器视觉光源装置；2-反射装置；3-影像处理机构；4-悬挂装置；11-发光体；12-匀光板；21-反射板；22-传送带装置；221-传送带；222-驱动电机；31-相机；32-电脑；311-机器视觉镜头；41-底座；42-机械臂；43-安装支架；421-固定杆；422-活动杆；4221-滑轨；431-主架；432-横杆；4311-架本体；4312-伸缩杆；6-数据线；7-转动电机；8-电动轮；9-升降电机。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；可以是机械连接，也可以是电连接 ；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，一种高光面平面度的检测装置，包括用于突出受测工件特征的机器视觉光源装置1、及用于摄取并处理受测工件的高光面的图像的影像处理机构3，影像处理机构3包括相机31及与相机31连接的电脑32，相机31通过数据线6连接电脑32，相机31内设置有机器视觉镜头311。机器视觉光源装置1采用适当的照明光源设计，使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离，大大降低图像处理算法分割、识别的难度，同时提高系统的定位、测量精度，使系统的可靠性和综合性能得到提高，影像处理机构3根据像素的分布、亮度和颜色等信息，提取受测工件的特征，大大提高判断高光面平面度的速度。

优选的，机器视觉光源装置1包括多个发光体11及罩设于多个发光体11的匀光板12，发光体11呈栅格排布，发光体11为LED。增加匀光板12，使得光源更加稳定和均匀，并且能够让受测工件与背景更加容易区分，发光体11呈栅格排布，用于在受测工件的高光面形成多个参考的直线条纹，有助于计算直线条纹在高光面上的弯曲情况，得出高光面的平面度，LED提供不同照射角度和不同颜色组合，更能突出受测工件的特征，因此适合作为发光体11。

优选的，本发明还包括悬挂装置4，悬挂装置4包括底座41、与底座41一端连接的用于调整相机31位置的机械臂42、及与底座41另一端连接的安装支架43，机械臂42包括固定杆421和活动杆422，活动杆422通过转动电机7连接固定杆421，活动杆422设置有滑轨4221，相机31通过电动轮8与滑轨4221滑动连接。滑轨4221用于电动轮8滑动，同时限制电动8轮离开滑轨4221，使得相机31能够在活动杆422上移动，并且活动杆422绕固定杆421转动，可以按照设定好的路径进行移动相机31。

优选的，安装支架43设置有主架431及设置在主架431中部的用于固定受测工件的横杆432，主架431包括架本体4311及与架本体4311连接的伸缩杆4312，伸缩杆4312的一端连接机器视觉光源装置1，伸缩杆4312的另一端连接有升降电机9，横杆432的一端连接架本体4311，横杆432的另一端固定有受测工件。伸缩杆4312配合架本体4311，实现机器视觉光源装置1升高和降低，降低因材质、照射角度对成像造成的影响。

优选的，转动电机7、电动轮8、升降电机9和机器视觉光源装置1均与电脑32电连接。电脑32用于控制转动电机7、电动轮8、升降电机9和视觉光源装置1，实现自动检测。

实施例2

如图2所示，与实施例1不同的是：本实施例还包括用于反射受测工件的反射装置2，反射装置2包括反射板21和用于移动反射板21的传送带装置22，传送带装置22包括用于带动反射板21的传送带221及用于驱动传送带221的驱动电机222，传送带221的端部连接驱动电机222，发光体11为卤素灯和高频荧光灯中的一种。反射板21可以改变光路，减少装置的大小，提高空间的利用率，同时，通过传送带装置22带动反射板21，避免人手接触反射板21，导致反射板21损坏。

其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3

如图1~2所示，一种使用实施例1或2装置检测高光面平面度的方法，包括以下步骤：

1)根据受测工件的大小和材质，调整发光体11的种类和位置，并将受测工件安装在机器视觉光源装置1的下方，同时通过电脑32控制转动电机7和电动轮8，调整相机31的位置；

2)开启发光体11，相机31按照电脑32设定好的路径移动，并摄取受测工件的高光面的图像，传送给电脑32；

3)电脑32的软件自动对接收的图像线条进行处理，通过计算最大弯曲程度，得出高光面的平面度。

上述步骤中，最大弯曲程度计算公式为MaxCur = MaxMaxCur1、MaxCur2 …MaxCurN，其中MaxCur1、MaxCur2 … MaxCurN分别表示线条1、线条2 … 线条N的最大弯曲程度。使用软件对图像的线条进行处理，根据线条的数字化信号进行运算，抽取特征，并通过软件算法计算出每一条直线在高光面上反馈的弯曲情况，进一步算出最大弯曲点到拟合直线的最大距离，通过比较最大距离，判断高光面的平面度。

还需要说明的是：本发明的检测方法中，步骤1)根据受测工件的大小，调整机器视觉光源装置1和影像处理机构3，减少由于材质和大小不同造成的误差；步骤2)机器视觉光源装置1用于突出受测工件的特征，并由相机31摄取受测工件的高光面的图像；步骤3)通过软件算法计算出每一条直线在高光面上反馈的弯曲情况，进一步算出最大弯曲点到拟合直线的最大距离，通过比较最大距离，判断高光面的平面度。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (8)

1.一种高光面平面度的检测装置，其特征在于：包括用于突出受测工件特征的机器视觉光源装置(1)、及用于摄取并处理所述受测工件的高光面的图像的影像处理机构(3) ；所述机器视觉光源装置(1)包括多个发光体(11)及罩设于多个所述发光体(11)的匀光板(12)，所述发光体(11)呈栅格排布；并且所述发光体(11)选用不同颜色以及不同照射角度的LED灯；

其中，还包括用于反射所述受测工件的反射装置(2)，所述反射装置(2)包括反射板(21)和用于移动所述反射板(21)的传送带装置(22)；

所述高光面平面度的检测装置还包括悬挂装置(4)，所述悬挂装置(4)包括底座(41)、与所述底座(41)一端连接的用于调整相机(31)位置的机械臂(42)及与所述底座(41)另一端连接的安装支架(43)，所述机械臂(42)包括固定杆(421)和活动杆(422)，所述活动杆(422)连接所述固定杆(421)，所述活动杆(422)设置有滑轨(4221)，所述相机(31)通过电动轮(8)与所述滑轨(4221)滑动连接；

所述安装支架(43)设置有主架(431)及设置在所述主架(431)中部的用于固定所述受测工件的横杆(432)，所述主架(431)包括架本体(4311)及与所述架本体(4311)连接的伸缩杆(4312)，所述伸缩杆(4312)的一端连接所述机器视觉光源装置(1)，所述横杆(432)的一端连接所述架本体(4311)，所述横杆(432)的另一端固定有所述受测工件。

2.如权利要求1所述的一种高光面平面度的检测装置，其特征在于：所述传送带装置(22)包括用于带动所述反射板(21)的传送带(221)及用于驱动所述传送带(221)的驱动电机(222)，所述传送带(221)的端部连接所述驱动电机(222)。

3.如权利要求1所述的一种高光面平面度的检测装置，其特征在于：所述影像处理机构(3)包括相机(31)及与所述相机(31)连接的电脑(32)，所述相机(31)通过数据线(6)连接所述电脑(32)，所述相机(31)内设置有机器视觉镜头(311)。

4.如权利要求3所述的一种高光面平面度的检测装置，其特征在于：所述活动杆(422)通过转动电机(7)连接所述固定杆(421)。

5.如权利要求4所述的一种高光面平面度的检测装置，其特征在于：所述伸缩杆(4312)的另一端连接有升降电机(9)。

6.如权利要求5所述的一种高光面平面度的检测装置，其特征在于：所述转动电机(7)、所述电动轮(8)、所述升降电机(9)和所述机器视觉光源装置(1)均与所述电脑(32)电连接。

7.一种高光面平面度的检测方法，其特征在于，应用于上述权利要求1至6任一项所述高光面平面度的检测装置，并且所述高光面平面度的检测方法包括如下步骤：

1)将受测工件安装在机器视觉光源装置(1)的下方，调整机器视觉光源装置(1)和影像处理机构(3)；

2)开启机器视觉光源装置(1)，影像处理机构(3)摄取受测工件的高光面的图像；

3)影像处理机构(3)对图像线条进行处理，通过计算最大弯曲程度，得出高光面的平面度。

8.如权利要求7所述的一种高光面平面度的检测方法，其特征在于：所述最大弯曲程度计算公式为MaxCur = Max(MaxCur1、MaxCur2 … MaxCurN)，其中MaxCur1、MaxCur2 …MaxCurN分别表示线条1、线条2 … 线条N的最大弯曲程度。