[發明專利]全自動視覺刻線檢測設備及檢測方法

有效

• 申請號: 201310752602.8
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103697831A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 鄭長文
• 申請（專利權）人: 東莞市嘉儀自動化設備科技有限公司
• 主分類號: G01B11/22
• 分類號: G01B11/22
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 王偉鋒;劉鐵生

1.全自動視覺刻線檢測設備，其特征在于：它包括機座（1）、用于計算刻線深度和顯示圖像的PC電腦（6）、用于對刻線進行視覺成像定位的CCD視覺成像定位系統（4）、用于放置罐蓋并高精度移動至測試位置的三軸高精度工作臺機構（3）、用于放置不同規格罐蓋的多規格存取料機構（2）、用于吸取罐蓋至三軸高精度工作臺機構（3）的機械旋轉吸取機構（7）、多軸高精度高速控制器、用于測量刻痕表面的距離的高精度檢測激光頭機構（5）；所述PC電腦（6）連接所述CCD視覺成像定位系統（4）和高精度檢測激光頭機構（5）；

所述三軸高精度工作臺機構（3）包括Y軸移動驅動機構（31），X軸移動驅動機構（33）和T軸旋轉驅動機構（32）和高精度工作臺（30），T軸垂直于Y軸和X軸；所述高精度工作臺（30）設置有標準塊（35）和放料盤（34），放料盤（34）的上部為斜導面（340），中部為凹臺（342），下部為貫通高精度工作臺（30）的通孔（343），凹臺（342）設置有放置罐蓋的裝夾臺（341）；所述標準塊（35）用于高精度檢測激光頭機構（5）數據清零；所述T軸旋轉驅動機構（32）安裝于高精度工作臺（30）底部并驅動放料盤（34）繞T軸旋轉，所述Y軸移動驅動機構（31）連接所述高精度工作臺（30）并驅動高精度工作臺（30）沿Y軸移動，所述X軸移動驅動機構（33）連接Y軸移動驅動機構（31）并驅動Y軸移動驅動機構（31）沿X軸移動，X軸移動驅動機構（33）安裝于機座（1）；

所述高精度檢測激光頭機構（5）包括K軸移動驅動機構（51）、Z軸移動機構（52）和兩個上下對置的高精度檢測激光頭（50），所述K軸移動驅動機構（51）驅動上下兩個高精度檢測激光頭（50）在垂直方向反向移動，Z軸移動機構（52）驅動上下兩個高精度檢測激光頭（50）在垂直方向同向移動；

所述多軸高精度高速控制器控制連接Y軸移動驅動機構（31），X軸移動驅動機構（33）、T軸旋轉驅動機構（32）、K軸移動驅動機構（51）和Z軸移動機構（52）；

所述多規格存取料機構（2）設置于三軸高精度工作臺機構（3）前方，機械旋轉吸取機構（7）設置于多規格存取料機構（2）和三軸高精度工作臺機構（3）之間，CCD視覺成像定位系統（4）設置于三軸高精度工作臺機構（3）的上方，高精度檢測激光頭機構（5）設置于CCD視覺成像定位系統（4）旁側，且當高精度工作臺（30）沿X軸移動過來時上下兩個高精度檢測激光頭（50）分別位于高精度工作臺（30）的上下方。

2.根據權利要求1所述的全自動視覺刻線檢測設備，其特征在于：所述多規格存取料機構（2）包括放料臺（21）、放料臺驅動機構（20）和多根擋料柱（22），所述驅動機構驅動放料臺（21）左右移動，多根擋料柱（22）安裝于放料臺（21），每四根以上的擋料柱（22）圍成一個放料區，放料區位置中間有頂料孔（23），多規格存取料機構（2）下方設置有頂料機構（24）。

3.根據權利要求2所述的全自動視覺刻線檢測設備，其特征在于：所述機械旋轉吸取機構（7）包括吸盤（70）和吸盤驅動機構（71），吸盤驅動機構（71）驅動吸盤（70）上下移動，及驅動吸盤（70）從多規格存取料機構（2）旋轉至三軸高精度工作臺機構（3）。

4.根據權利要求3所述的全自動視覺刻線檢測設備，其特征在于：所述高精度工作臺（30）設置有兩個放料盤（34），兩個放料盤（34）的斜導面（340）、凹臺（342）、通孔（343）和裝夾臺（341）的大小均不同。

5.根據權利要求4所述的全自動視覺刻線檢測設備，其特征在于：所述T軸旋轉驅動機構（32）為電機驅動同步帶的結構。

6.根據權利要求1至5任一項所述的全自動視覺刻線檢測設備，其特征在于：所述高精度檢測激光頭機構（5）包括半導體激光發射器（501）、物鏡（502）、音叉（504）、小孔（505）、感光元件（506）、用于精確測量目標距離的傳感器（503）；半導體激光發射器（501）的激光束穿過依靠音叉（504）快速上下振動的物鏡（502）聚集在目標表面，從目標表面反射的光束匯集在小孔（505）處，隨后進入感光元件，通過測量光線進入感光元件時物鏡（502）的確切位置，就可以確定目標高度。

7.全自動視覺刻線檢測方法，其特征在于，它包括以下步驟：

步驟一、CCD視覺成像定位系統（4）判斷高精度工作臺（30）工作位是否放置有罐蓋，如果放置有罐蓋則取走罐蓋；

步驟二、數據清零：兩個高精度檢測激光頭（50）靠近標準塊（35），使上下兩個高精度檢測激光頭（50）與標準塊（35）距離為6mm，使得高精度檢測激光頭（50）的誤差為±0.5μm；

步驟三，高精度工作臺（30）和多規格存取料機構（2）移動到對應機械旋轉吸取機構（7）的待料區；頂料機構（24）上升頂起罐蓋，同時吸盤驅動機構（71）驅動吸盤（70）旋轉至多規格存取料機構（2）的放料區上方并驅動吸盤（70）下降吸取罐蓋，吸盤驅動機構（71）再驅動吸盤（70）上升并旋轉至高精度工作臺（30）的放料盤（34），吸盤（70）將罐蓋放置于放料盤（34）的裝夾臺（341）位置；機械旋轉吸取機構（7）復位；

步驟四，CCD視覺成像定位系統（4）對罐蓋的刻痕進行成像定位，將數據發送至PC電腦（6）；

步驟五，高精度工作臺（30）沿移動到測量位，上下兩個高精度檢測激光頭（50）對罐蓋的刻痕上下部進行測量；具體為，多軸高精度高速控制器根據CCD視覺成像定位系統（4）的刻痕位置數據，控制高精度工作臺（30）沿X軸、Y軸和T軸動作，使得上下兩個高精度檢測激光頭（50）對罐蓋的刻線的上下部每個點都可進行測量，并發送測量數據至PC電腦（6）；高精度檢測激光頭（50）使用共焦原理和音叉（504），其激光束穿過依靠音叉（504）快速上下振動的物鏡（502）聚集在刻線的上部或下部表面，從刻線的上部或下部表面反射的光束匯集在小孔（505）處，隨后進入感光元件，通過測量光線進入感光元件時物鏡（502）的確切位置，就可以確定刻線的上部或下部高度，傳感器（503）精確測量刻線的上部或下部表面的距離，不受刻線材質、顏色或角度的影響；

步驟六、PC電腦（6）根據上下兩個高精度檢測激光頭（50）的測量數據，計算出刻線深度，并完成與標準值的分析對比；同時PC電腦（6）顯示罐蓋刻線橫截面和罐蓋刻線位置上下表面的圖像；

重復上述步驟，完成多個罐蓋的刻線檢測，并自動生成檢測報告。