[发明专利]一种基于机器视觉的铝型材表面缺陷自动检测设备

说明书

技术领域

本发明主要属于视觉检测设备领域，具体是一种基于机器视觉的铝型材表面缺陷自动检测设备。

背景技术

机器视觉是一项迅速发展的新技术。在现代生产过程中，视觉检测往往是不能缺少的环节，而机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断，特别是应用在高速、大批量、连续自动化生产中的质量检查、对象识别和尺寸测量等人工难以完成的工作中。与人工视觉相比较，机器视觉的最大优点是精确、快速、可靠。

近年来，随着我国大规模的基建投资和工业化进程的快速推进，铝型材全行业的产量和消费量迅猛增长，而我国也一跃成为世界上最大的铝型材生产基地和消费市场。随着国家产业政策、产业结构调整以及消费者对产品品质要求的提高，铝加工行业粗放型、附加值低的现状逐步改变，生产厂家必须在铝型材包装前对其表面质量进行检测，处理问题产品，保证产品质量，维护企业声誉。

当前的铝型材质量检测工作全部由人工完成，受工人的经验、情绪、劳累强度等因素干扰，质量检测结果往往会出现不稳定因素。随着生产速度的提高和对铝型材质量的要求越来越严格，传统的使用人工对铝型材进行质量检测的方法已很难保质保量的完成生产检测任务。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的铝型材表面缺陷自动检测设备。该设备结构简单紧凑、成本低廉、操作简便、自动化程度高、检测速度快、精度高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于机器视觉的铝型材表面缺陷自动检测设备，包括工控机、整机框架、智能相机单元、光学支架、电气控制单元、伺服电机、传送辊轮、定位传感器、物料卡具及旋转编码器，其中整机框架上设有多个相互平行的传送辊轮，所述伺服电机设置于整机框架的下方、并通过传动装置与各传送辊轮连接，所述光学支架设置于整机框架上，所述智能相机单元设置于光学支架上，所述整机框架的两侧均设有起导向作用的物料卡具，所述电气控制单元、定位传感器和旋转编码器均设置于整机框架上，所述定位传感器和旋转编码器与电气控制单元电连接，所述电气控制单元与工控机电连接。

所述智能相机单元包括智能相机、镜头及照明光源，所述镜头与智能相机连接，所述智能相机与照明光源通过螺栓固接于光学支架上，所述智能相机与工控机电连接。所述智能相机单元为四个、并分别设置于整机框架的上、下侧及左、右侧面。

所述光学支架包括光源连接组件、相机连接组件、固定连接杆、相机连接杆及光源连接杆，其中固定连接杆为两个、并分别设置于整机框架两侧，所述两个固定连接杆之间连接有上、下设置的相机连接杆和光源连接杆，所述智能相机通过相机连接组件与相机连接杆连接，所述照明光源通过光源连接组件与光源连接杆连接。

所述照明光源包括圆顶光源和条形光源，其中条形光源为两个、并分别设置于圆顶光源的两侧；当检测黑色铝型材时，开启条形光源暗域照明，当检测白色铝型材时，开启圆顶光源亮域照明。

所述定位传感器用于感知铝型材的当前位置，所述旋转编码器测定铝型材的运动速度，由工控机根据感知的铝型材位置与速度控制智能相机进行连续的图像拍摄、处理，并将处理结果反馈到工控机。

所述定位传感器包括对射式光电开关和后侧开关，所述整机框架上型材入口端两侧分别设有一个对射式光电开关，所述整机框架上型材出口端两侧分别设有一个后侧开关。所述物料卡具与铝型材接触面上安装有防止铝材划伤的包胶滑轮。

所述电气控制单元包括数字采集模块、继电器控制模块及控制按钮，其中数字采集模块和继电器控制模块与工控机电连接，所述工控机控制整机设备的启动和停止，并通过控制伺服电机调节铝型材的运动速度。所述伺服电机通过链条传动装置与各传送辊轮连接。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明实现了针对铝型材表面缺陷的机器视觉自动化检测，避免了人工检测过程中不稳定因素对质量检测结果的干扰，能够最大程度的检测出铝型材不同种类的表面缺陷，保证检测缺陷的速度、精度以及一致性。

2.本发明可根据铝型材表面颜色特征选用圆顶光源和条形光源，以适应不同表面材质的铝型材的表面缺陷检测需求。

3.本发明控制方式简便。本设备不是采用价格较高的PLC控制系统，而是采用性价比较高的继电器模块控制方式，能够有效利用显示检测结果的工控机设备，节省设备投资。采用工控机软件编程实现继电器模块控制，程序易于维护和修改。

4.本发明易于维护和保养。采用标准光学支架进行模块化连接，可方便更换损坏部件，设备选型中使用市场上较易于购买的产品，整体易于维护与维修。