瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統的製作方法

2023-05-27 19:31:56 1

專利名稱：瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量系統，特別是一種用於對瓷磚的各項尺寸及其 形狀進行在線(生產線上)檢測的自動化視覺測量系統。
背景技術：
瓷磚的尺寸及形狀誤差對瓷磚的質量影響很大。大多數廠家採用人 工測量瓷磚的尺寸及形狀，測量的準確度、穩定性以及效率都存在很多 問題。因此，人們急需研製一種高效率、高精度的機器檢測設備，對瓷磚生產質量控制起重要作用。目前，有人研製出了單個CCD攝像頭的瓷 磚生產在線視覺測量系統，其主要工作原理是利用一個CCD攝像頭採集 通過它拍攝區域的瓷磚的圖像，攝得的圖像用於尺寸測量；尺寸測量是 要找到瓷磚在圖像中顯示的各個邊緣，經過一些測量工具計算，算出所 測的瓷磚的尺寸。系統將該數值與合格數值進行對比，如果該數值在合 格取值範圍之內，則判定為合格品；如果該數值在合格取值範圍之外， 則判定為不合格品，此時系統自動報警。上述系統可以綜合完成尺寸、 邊緣缺陷、斑點及色差的檢測，檢測速度30-80件/分鐘，這種單個CCD 攝像頭的視覺測量系統用於尺寸測量的缺點是隨瓷磚尺寸增加測量精度 降低，再加上光學成像誤差的影響大，因此測量精度不高， 一般只有 0. 2咖。發明內容本發明是要解決現有技術中存在的測量精度隨瓷磚尺寸增加而降 低、光學成像誤差影響測量精度的問題，提供一種具有更高測量速度和 測量精度的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統。為解決上述技術問題，本發明採用了以下的技術方案設計一種瓷 磚尺寸及形狀在線視覺測量系統，包括瓷磚生產線上的瓷磚傳送帶以及 通過瓷磚傳送帶進行傳送的瓷磚，所述瓷磚傳送帶上方設置有固定在機 架上的兩根橫嚮導軌和兩根可沿橫嚮導軌橫向移動的縱嚮導軌，兩根縱 嚮導軌上分別設有滑軌，每根縱嚮導軌的滑軌上分別設有前後兩塊滑塊， 每塊滑塊上設置有高度可調的攝像頭安裝架，每個攝像頭安裝架的下部 固定有一 CCD攝像頭，四個CCD攝像頭均與計算機圖象釆集單元連接， 每個CCD攝像頭攝取瓷磚的一個角的圖象。在每塊滑塊上還向下延伸地設置有一根背光源懸吊杆，每根背光源 懸吊杆的上端固定在滑塊上，下端固定有一個背光源，該背光源位於相 應的CCD攝像頭的正下方。所述的每塊滑塊上還分別設置有可將滑塊及 其上的攝像頭安裝架和背光源懸吊杆鎖定在合適的縱向位置上的滑塊鎖 緊旋鈕。所述攝像頭安裝架的高度通過滑塊上的高度調節機構實現升降調 節，該高度調節機構包括高度調節旋鈕和高度鎖緊旋鈕。所述兩根橫嚮導軌上也分別設有滑軌，每根縱嚮導軌的兩端分別通 過一塊滑板架設在橫嚮導軌上，滑板與橫嚮導軌的滑軌形成滑動配合。 所述滑板上設置有可將滑板及其上的縱嚮導軌鎖定在合適的橫向位置上 的縱嚮導軌鎖緊旋鈕。本發明相對於已有技術來說，具有以下的有益效果和優點 (1)由於使用了四個CCD攝像頭，每個攝像頭檢視瓷磚的一個角，這 樣不管瓷磚大小，都只檢測角部一個很小的局部範圍，因此不依 賴像素計數來解決尺寸檢測和形狀檢測，克服了瓷磚尺寸越大、 測量精度越低導致的測量精度低的缺點，可以獲得很高的分辨 率，理論上精度可達到CCD的像素點距值，考慮瓷磚邊沿的磨削 精度和成像銳度問題，以及實際需要，因此可以實現0.05鵬的 測量精度，同時，也克服了已有技術中存在的光學成像誤差的影。(2) 由於只測量瓷磚的尺寸和形狀精度，檢測速度快，小於500亳秒， 可以在瓷磚生產線上實現實時在線測量，使測量過程完全自動 化。(3) 提高了測量的準確度、穩定性以及效率，降低成本，增加了經濟 效益。


圖1是本發明的在線視覺測量系統的結構示意圖； 圖2是本發明中使用的標定尺的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統被安裝在 瓷磚生產線上，位於磨邊機的後部，經過磨邊機打磨的瓷磚1在傳送帶 上依次通過測量系統的下方並受到測量。在線視覺測量系統包括相互平 行的兩根橫嚮導軌5、 11,橫嚮導軌5、 11固定在整個測量系統的機架(附 圖中未示出)上，無法移動，兩根橫嚮導軌5、 11上分別設有滑軌。與 橫嚮導軌5、 11垂直地設置有兩根平行的縱嚮導軌4、 7,每根縱嚮導軌 的兩端分別通過一塊滑板13架設在橫嚮導軌5、 11上，滑板13與橫向 導軌的滑軌配合，使縱嚮導軌4、 7可沿橫嚮導軌5、 ll橫向移動，從而 改變以下要提到的攝像頭2的橫向位置，以適應不同尺寸的瓷磚1。滑板 13上設置有縱嚮導軌鎖緊旋鈕6,可將滑板13及其上的縱嚮導軌4、 7 鎖定在合適的橫向位置上。縱嚮導軌4、 7上也分別設有滑軌，每根縱向 導軌的滑軌上分別設有前後兩塊滑塊，每塊滑塊8上設置有高度可調的 攝像頭安裝架14,攝像頭安裝架14的下部固定有一 CCD攝像頭2。攝像 頭安裝架14的高度通過滑塊8上的高度調節機構實現升降，該高度調節 機構主要通過高度調節旋鈕9來執行，通過調節這個旋鈕，可保證四個 攝像頭距離瓷磚表面的距離相等；高度調節完畢後通過高度鎖緊旋鈕12 將攝像頭安裝架H的髙度鎖定。所述滑塊8上還設置有滑塊鎖緊旋鈕10, 可將滑塊8及其上的攝像頭安裝架14鎖定在合適的縱向位置上。此外， 每塊滑塊8還向下延伸地設置有一根背光源懸吊杆15,每根背光源懸吊 杆15的上端固定在滑塊8上，下端固定有一個背光源3，該背光源3可 以是LED燈。每個背光源3在瓷磚1的一個角下面，位於CCD攝像頭2 的正下方，目的是保證瓷磚的角的邊緣成像清晰；CCD攝像頭與計算機的 圖象採集卡連接，每個CCD攝像頭攝取瓷磚的一個角的圖象。通過移動 上述滑塊，可以沿縱嚮導軌改變攝像頭和背光源的縱向位置，以適應不 同尺寸的瓷磚。本發明中的四個CCD攝像頭安裝在同一平面內，可以通過成正交關 系的縱向和橫向的導軌移動改變其位置，以便測量不同尺寸的瓷磚，為 了消除攝像頭高度不一致的影響，每個攝像頭的高度位置都可調整。當 每個攝像頭的中心大致對準瓷磚的角點後，調整攝像頭高低使四個攝像 頭在一個水平面上，通過設置在瓷磚角點下方的背光源將瓷磚角的兩個 相交邊清晰成像在攝像頭上。通過測量計算機上的圖象釆集卡將圖象釆 集到計算機內，測量軟體通過對像素的灰度判斷，找到角點的兩條邊， 並因此檢出角點。為了實現測量，首先必須用標定尺標定一個與所要測量的瓷磚尺寸 一樣的標準瓷磚的四個角點位置所對應的像素，以後在測量實際瓷磚的
時候，測量軟體判斷實際瓷磚的每個角點相對對應的標定點的位置誤差， 就可以計算出實際瓷磚的尺寸和形狀誤差。參考圖2,對標定尺的工作原理說明如下該標定尺實際是一個遊標尺16,,它帶兩個可移動的遊標17,每個遊標上有一個帶遊標刻度和標 定記號的玻璃片18，玻璃片上印刷有一組按矩陣精確排列的圓斑，使用 前，先將兩個玻璃片的距離調整到剛好等於瓷磚長度(或寬度)基本尺 寸的距離，然後將標定尺放置在兩個CCD攝像頭下，通過兩個玻璃片上 的各一個圓斑標定理想瓷磚的兩個角點，通過玻璃片上的一行圓斑來校 準尺的方向，如此重複四次，標出理想瓷磚的四個角點。測量前的準備過程在開始測量工作前，首先根據瓷磚大小，移動 滑塊和縱嚮導軌，使四個攝像頭的中心大致對準瓷磚的角，使瓷磚的角 點剛好成像在攝像頭視場的中心位置；調節高度調節旋鈕，使四個攝像 頭距離瓷磚上表面的距離相等，最後用旋鈕10和旋鈕12鎖緊所有活動 結構。啟動計算機和測量程序。這樣測量前的準備過程就完成。測量工作過程瓷磚經過磨邊後，隨傳送帶移動到CCD攝像頭下面, 瞬間停頓，CCD攝像頭攝取瓷磚角部圖象，數據由圖象採集卡採集，計算 機分析圖象，找出瓷磚角點，與事先記錄的標定點對照，計算出瓷磚的 尺寸和形狀誤差，如果超差，給出聲光瞢告，同時完成廢次品記數，如 果生產線的後面有剔除裝置，則控制剔除裝置將廢次品剔除。本發明中 使用的測量軟體的算法原理及編程技術及其工作過程可通過公知的測量 軟體和編程技術來實現，在此不做具體描述。本發明的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統，使用四個CCD攝像頭, 每個攝像頭檢視瓷磚的一個角，這樣不管瓷磚大小，都只檢測角部一個 很小的局部範圍，消除了單個CCD攝像頭的視覺測量系統中存在的光學 成像誤差的影響；不依賴像素計數實現幾何測量，而是利用標定尺標定
四個基準點作為理想瓷磚的四個角點作為參照來實現測量，因此，測量 精度不受瓷磚大小影響。本專利只測量尺寸和形狀精度，因此，檢測速度快，可以在500亳秒內完成，因此可以在瓷磚生產線上做實時在線測 量，使測量過程完全自動化。以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發明發明構思的前提下，還可以做出若 幹變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統，包括瓷磚生產線上的瓷磚傳送帶以及通過瓷磚傳送帶進行傳送的瓷磚，其特徵在於所述瓷磚傳送帶上方設置有固定在機架上的兩根橫嚮導軌和兩根可沿橫嚮導軌橫向移動的縱嚮導軌，兩根縱嚮導軌上分別設有滑軌，每根縱嚮導軌的滑軌上分別設有前後兩塊滑塊，每塊滑塊上設置有高度可調的攝像頭安裝架，每個攝像頭安裝架的下部固定有一CCD攝像頭，四個CCD攝像頭均與計算機圖象採集單元連接，每個CCD攝像頭攝取瓷磚的一個角的圖象。
2. 根據權利要求1所述的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統，其特徵 在於在每塊滑塊上還向下延伸地設置有一根背光源懸吊杆，每根背光源 懸吊杆的上端固定在滑塊上，下端固定有一個背光源，該背光源位於相應 的CCD攝像頭的正下方。
3. 根據權利要求2所述的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統，其特徵 在於所述的每塊滑塊上還分別設置有可將滑塊及其上的攝像頭安裝架和 背光源懸吊杆鎖定在合適的縱向位置上的滑塊鎖緊旋鈕。
4. 根據權利要求1至3任一所述的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統， 其特徵在於所述攝像頭安裝架的高度通過滑塊上的高度調節機構實現升降調節，該高度調節機構包括高度調節旋鈕和高度鎖緊旋鈕。
5. 根據權利要求1至3任一所述的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統， 其特徵在於.，所述兩根橫嚮導軌上也分別設有滑軌，每根縱嚮導軌的兩端 分別通過一塊滑板架設在橫嚮導軌上，滑板與橫嚮導軌的滑軌形成滑動配
6.根據權利要求5所述的瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統，其特徵 在於所述滑板上設置有可將滑板及其上的縱嚮導軌鎖定在合適的橫向位 置上的縱嚮導軌鎖緊旋鈕。
全文摘要
本發明公開了一種瓷磚尺寸及形狀在線視覺測量系統，其在瓷磚傳送帶上方設置有固定在機架上的兩根橫嚮導軌和兩根可沿橫嚮導軌橫向移動的縱嚮導軌，兩根縱嚮導軌上分別設有滑軌，每根縱嚮導軌的滑軌上分別設有前後兩塊滑塊，每塊滑塊上設置有高度可調的攝像頭安裝架，每個攝像頭安裝架的下部固定有一CCD攝像頭，四個CCD攝像頭均與計算機圖象採集單元連接，每個CCD攝像頭攝取瓷磚的一個角的圖象。本發明克服了光學成像誤差的影響以及瓷磚尺寸越大、測量精度越低導致的測量精度低的缺點，實現0.05mm的測量精度；因為只是單純做專門的尺寸和形狀測量，檢測速度更高，可以小於500毫秒，在瓷磚生產線上可以實現實時在線測量。
文檔編號G01C11/00GK101131315SQ20061006225
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月22日 優先權日2006年8月22日
發明者劉守義, 毓 程, 謝國明 申請人:劉守義;程 毓;謝國明