一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备及其使用方法与流程

1.本发明涉及珠宝加工技术领域，具体为一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备及其使用方法。


背景技术：

2.我国自古有佩玉的习惯，目前已经出土了很多珍贵的玉石文物，而佩玉的习惯也传承至今，并且随着玉石矿的不断开发，玉石的品种越来越多，更多的人能够进行玉石类珠宝的消费。
3.玉石在加工的过程中以及加工为成品之后，都必须要进行加工度的检验，以鉴定其品质。一般来说，对于玉石的检验多是凭借人工进行的，检验结果取决于鉴定者的经验和技能，主观影响性较大。在检验的过程中，通常还要借助于手电筒、放大镜和显微镜等工具，来增加检验的准确性。而目前很多的玉石，在不同的光照条件下具有不同的品相，是检验加工度的重要影响因素
4.因此现在在人工检验时多需要使用手电筒进行多方向不断的照射，并不断观察，检验的效率低下，容错率较低，现在也有采用摄像机等设备进行玉石的视觉采集的，能够起到留证和方便观察的作用，但是摄像机与光照的配合更加困难，在操作时有诸多的不便，检验所需时间长。
5.鉴于此，我们提出一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备及其使用方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备，包括机箱，所述机箱上转动安装有箱门，且箱门上设置有透气槽，所述机箱上固定安装有立架和面板，且立架和面板之间固定安装有具有步进式的驱动结构，所述驱动结构上固定连接有拍照盖箱，且拍照盖箱上固定连接有吊杆，所述吊杆上固定安装有具有负压定位功能的玉石放置结构，且玉石放置结构上固定安装有灯管，所述机箱的箱体中固定安装有隔板，且隔板上固定安装有分层式的反射结构，所述拍照盖箱上固定安装有滑杆，且滑杆活动连接在具有低摩擦密封功能的导向结构中，且导向结构设置在隔板和机箱上。
8.优选的，所述机箱的箱体底部安装有电源组件，且箱门连接在机箱的前部通槽上，所述立架竖直连接在机箱的顶部，且面板半封闭的安装在机箱的顶部。
9.优选的，所述驱动结构包括有驱动轨，且驱动轨上设置有导槽，所述导槽中转动安装有丝杆，且丝杆通过步进电机驱动，所述丝杆上螺纹连接有螺母座，且螺母座上固定安装有连接块，所述连接块活动连接在导杆上，且连接块与拍照盖箱固定连接，所述驱动轨竖直安装，且丝杆通过轴承安装在导槽中，所述步进电机安装在驱动轨的顶部，且螺母座滑动安装在导槽中，所述导杆竖直安装在面板上，且导杆采用圆柱杆，连接在连接块的圆孔中。
10.优选的，所述拍照盖箱为开口朝下的箱式结构，且拍照盖箱中设置有ccd相机，且相机设置为定时间歇拍照的模式，所述玉石放置结构连接在吊杆的底部，且玉石放置结构包括有放置板，所述放置板上设置有置物槽，且置物槽中设置有通气孔，所述通气孔与风管连通，且风管上设置有风机，所述置物槽中安装有微孔背景板。
11.优选的，所述放置板为平板结构，且置物槽设置在放置板的中心位置，所述通气孔经过放置板中的空腔与风管连通，所述风机为负压风机，安装在风管的管口处，所述微孔背景板上排列设置有微孔结构，开设密度为100-200目，且微孔背景板优选为白色或黑色的纯色板。
12.优选的，所述灯管安装在放置板的侧面，且反射结构包括有第一镜面块、第一糙面块、吸光块、第二镜面块、第二糙面块，且第一镜面块、第一糙面块、吸光块、第二镜面块、第二糙面块从上到下依次的安装在隔板上，所述第一镜面块和第二镜面块结构相同，其上均安装有镜面反射模块，所述第一糙面块和第二糙面块结构相同，其上均安装有漫反射模块，且吸光块采用黑色吸光面板。
13.优选的，所述漫反射模块设置有两个，分别安装在第一糙面块和第二糙面块中部的安装腔中，且漫反射模块包括有底座，且底座上通过球面副安装有阻尼万向球，所述阻尼万向球上固定连接有漫反射板，所述镜面反射模块同样设置有两个，分别安装在第一镜面块和第二镜面块上，且镜面反射模块与漫反射模块的主体结构相同，区别在于使用镜面板替代漫反射板。
14.优选的，所述滑杆设置有四个，分别安装在拍照盖箱的四角处，所述导向结构同样设置有四个，且导向结构包括有导向块，所述导向块上设置有滑槽，且导向块上转动安装有副密封辊，且相邻的导向块之间设置有主密封辊，所述导向结构安装在机箱顶部留出的开口上，且滑杆与滑槽活动连接。
15.一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备的使用方法，该方法包括以下步骤：
16.s1：(前期准备)通过驱动结构带动拍照箱盖上升到顶部，使得放置板移动到面板水平的位置，将待采集的玉石放置在置物槽中部的微孔背景板上，并打开风机，沿着风管和通气孔，在微孔背景板出产生吸力，对玉石产生一定的压力，维持住其稳定性；
17.s2：(开始采集)通过步进电机带动丝杆转动，带动螺母座在导槽中进行向下移动，从而通过连接块带动了拍照箱盖进行下降，拍照盖箱采用定时拍照的结构，而玉石放置结构通过吊杆安装在拍照盖箱的底部，能够与其同步移动，保持玉石与相机的距离，使得拍照效果只与不同的光照条件有关，进行了变量控制，在玉石下降的过程中，灯管打开产生光照，一开始灯光依次经过第一镜面块和第一糙面块的反射，分别产生聚光和散光照射在玉石上，并且此时玉石受到机箱外透进来的自然光的照射，通过拍照盖箱中的相机拍摄两个光照环境下的玉石照片，而后玉石和放置板继续下降，灯光依次经过吸光板、第二镜面块和第二糙面块的反射，造成无光、聚光和散光的照射环境，并且拍照盖箱接触导向结构，进行了机箱的隔光封闭，再通过拍照盖箱中的相机拍摄三个光照环境下的玉石照片，完成了玉石五个状态下的视觉采集工作；
18.s3：(完成采集)通过驱动结构将拍照盖箱以及玉石放置结构上升，使得放置板复位到与面板水平的位置，并关闭风机，将玉石从微孔背景板上取下来，随后根据相机传输到计算机的相片进行玉石加工度的分析鉴别。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.1.本发明使用半开放式的机箱作为设备主体，而其上通过驱动结构连接有拍照盖箱，拍照盖箱为定时拍照的结构，并且拍照盖箱的底部安装有玉石放置结构，通过导向结构带动两者同步的移动，在移动的过程中完成多组玉石照片拍摄过程，减少人工工作量，并获得直观的便于观察的照片，具有留证和减少错漏的作用，增加玉石加工度检验的准确性；
21.2.本发明中拍照盖箱采用长箱式结构，能够在下降的后半段进行机箱的隔光封闭，而玉石放置结构通过吊杆安装在拍照盖箱的底部，能够与其同步移动，保持玉石与相机的距离，稳定的进行拍摄，而拍照效果只与不同的光照条件有关，进行了变量控制，使用时拍照箱盖中的相机能够进行不断的照片拍摄，而随着拍照箱盖的不断下降，以拍照箱盖开始封闭机箱的顶部开口为分界，将整个的拍照采集过程分为了明式和暗式两个过程，区别在于玉石能不能受到自然光的照射；
22.3.本发明中除了外界的自然光之外，在放置板上安装有灯管作为补光结构，在明式采集过程中，玉石同时受到灯光和自然光的同时照射，暗式采集过程中，玉石则只受到灯光的照射，并且灯管的灯光并非直射，而是使用隔板上安装的第一镜面块、第一糙面块、吸光块、第二镜面块、第二糙面块进行分层式的反射，随着放置板的步进式下降，玉石具有五种不同的光照条件，分别为自然聚光、自然散光、无光、独立聚光、独立散光五种，进行了自动的多样式视觉采集，对玉石的检验具有指导效果；
23.4.本发明中具有多重消除意外影响因素的结构，进行变量控制，保证拍摄出的照片仅受光照影响，首先玉石放置结构能够进行玉石的稳定放置，并且使用纯色背景的微孔背景板，能够增强拍摄出的照片的对比效果，更容易在后期对其上的玉石进行加工度鉴别，同时拍照盖箱和玉石放置结构的升降通过导向结构来进行导向，使得其移动过程更加顺滑，保证拍照时玉石保持在同一个状态，并且导向结构具有低摩擦的密封功能，与拍照盖箱配合，进行了自然光的隔绝，并且尽可能的减少对拍照盖箱移动的影响。
附图说明
24.图1为本发明整体结构测试状态前部示意图；
25.图2为本发明整体结构测试状态后部示意图；
26.图3为本发明整体结构上料状态示意图；
27.图4为本发明机架结构示意图；
28.图5为本发明的整体剖开示意图；
29.图6为本发明的机架结构剖开示意图；
30.图7为本发明移动测试结构的示意图；
31.图8为本发明漫反射模块的爆炸示意图；
32.图9为本发明驱动结构的爆炸示意图；
33.图10为本发明玉石拍摄结构的底部示意图；
34.图11为本发明玉石放置结构的示意图；
35.图12为图4中a区域放大示意图。
36.图中：机箱1、箱门2、透气槽3、立架4、面板5、驱动轨6、导槽7、丝杆8、步进电机9、螺母座10、连接块11、导杆12、拍照盖箱13、吊杆14、放置板15、置物槽16、通气孔17、风管18、风
机19、微孔背景板20、灯管21、隔板22、第一镜面块23、第一糙面块24、吸光块25、第二镜面块26、第二糙面块27、镜面反射模块28、漫反射模块29、底座2901、阻尼万向球2902、漫反射板2903、滑杆30、导向块31、滑槽32、副密封辊33、主密封辊34。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.请参阅图1至图12，本发明提供一种技术方案：一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备，包括机箱1，机箱1上转动安装有箱门2，且箱门2上设置有透气槽3，机箱1上固定安装有立架4和面板5，且立架4和面板5之间固定安装有具有步进式的驱动结构，驱动结构上固定连接有拍照盖箱13，且拍照盖箱13上固定连接有吊杆14，吊杆14上固定安装有具有负压定位功能的玉石放置结构，且玉石放置结构上固定安装有灯管21，机箱1的箱体中固定安装有隔板22，且隔板22上固定安装有分层式的反射结构，拍照盖箱13上固定安装有滑杆30，且滑杆30活动连接在具有低摩擦密封功能的导向结构中，且导向结构设置在隔板22和机箱1上。
39.请参阅图1至图4，机箱1的箱体底部安装有电源组件，且箱门2连接在机箱1的前部通槽上，立架4竖直连接在机箱1的顶部，且面板5半封闭的安装在机箱1的顶部；
40.使用半开放式的机箱1作为设备主体，箱门2可以打开，从而进行内部结构的调试，而立架4和面板5则在机箱1上进行了检验结构的安装，透气槽3针对风机19进行了设置，使得机箱1能够进气；
41.请参阅图9，驱动结构包括有驱动轨6，且驱动轨6上设置有导槽7，导槽7中转动安装有丝杆8，且丝杆8通过步进电机9驱动，丝杆8上螺纹连接有螺母座10，且螺母座10上固定安装有连接块11，连接块11活动连接在导杆12上，且连接块11与拍照盖箱13固定连接，驱动轨6竖直安装，且丝杆8通过轴承安装在导槽7中，步进电机9安装在驱动轨6的顶部，且螺母座10滑动安装在导槽7中，导杆12竖直安装在面板5上，且导杆12采用圆柱杆，连接在连接块11的圆孔中；
42.在测试进行时，使用驱动结构来带动拍照箱盖13以及其下部的玉石放置结果逐渐的下沉至机箱1的箱体中，拍照箱盖13中的相机能够进行不断的照片拍摄，而随着拍照箱盖13的不断下降，以拍照箱盖13开始封闭机箱1的顶部开口为分界，将整个的拍照采集过程分为了明式和暗式两个过程了，明式指的是拍照时机箱1中的玉石能够受到外界光照，暗式则指的是玉石不能受到外界光照；
43.驱动结构中，通过步进电机9带动丝杆8转动，能够带动螺母座10在导槽7中进行上下移动，从而通过连接块11带动了拍照箱盖13进行升降，下降过程能够完成玉石检验，随后再将玉石放置结构从机箱1中升起，便于拿取和更换玉石；
44.请参阅图1至图5和图7，拍照盖箱13为开口朝下的箱式结构，且拍照盖箱13中设置有ccd相机，且相机设置为定时间歇拍照的模式，玉石放置结构连接在吊杆14的底部，且玉石放置结构包括有放置板15，放置板15上设置有置物槽16，且置物槽16中设置有通气孔17，
通气孔17与风管18连通，且风管18上设置有风机19，置物槽16中安装有微孔背景板20；
45.拍照盖箱13为定时拍照的结构，并且其长箱式结构，能够在后半段进行机箱1的隔光封闭，而玉石放置结构通过吊杆14安装在拍照盖箱13的底部，能够与其同步移动，保持玉石与相机的距离，稳定的进行拍摄，而拍照效果只与不同的光照条件有关，进行了变量控制；
46.请参阅图7、图10以及图11，放置板15为平板结构，且置物槽16设置在放置板15的中心位置，通气孔17经过放置板15中的空腔与风管18连通，风机19为负压风机，安装在风管18的管口处，微孔背景板20上排列设置有微孔结构，开设密度为100-200目，且微孔背景板20优选为白色或黑色的纯色板；
47.玉石放置结构能够进行玉石的稳定放置，使用时将玉石放置在微孔背景板20上，微孔背景板20采用纯色背景，能够增强拍摄出的照片的对比效果，更容易在后期对其上的玉石进行加工度鉴别，而进行移动拍摄的过程中，通过打开风机19，沿着风管18和通气孔17，在微孔背景板20出产生吸力，对玉石产生一定的压力，维持住其稳定性；
48.请参阅图6至图11，灯管21安装在放置板15的侧面，且反射结构包括有第一镜面块23、第一糙面块24、吸光块25、第二镜面块26、第二糙面块27，且第一镜面块23、第一糙面块24、吸光块25、第二镜面块26、第二糙面块27从上到下依次的安装在隔板22上，第一镜面块23和第二镜面块26结构相同，其上均安装有镜面反射模块28，第一糙面块24和第二糙面块27结构相同，其上均安装有漫反射模块29，且吸光块25采用黑色吸光面板；
49.除了外界的自然光之外，在放置板15上安装有灯管21作为补光结构，在明式采集过程中，玉石同时受到灯光和自然光的同时照射，暗式采集过程中，玉石则只受到灯光的照射，并且灯管21的灯光并非直射，而是使用隔板22上安装的第一镜面块23、第一糙面块24、吸光块25、第二镜面块26、第二糙面块27进行分层式的反射，随着放置板15的步进式下降，依次的对灯管21产生的灯光进行反射，从而分段式的对玉石产生不同的光照效果，来完成拍照；
50.请参阅图8，漫反射模块29设置有两个，分别安装在第一糙面块24和第二糙面块27中部的安装腔中，且漫反射模块29包括有底座2901，且底座2901上通过球面副安装有阻尼万向球2902，阻尼万向球2902上固定连接有漫反射板2903，镜面反射模块28同样设置有两个，分别安装在第一镜面块23和第二镜面块26上，且镜面反射模块28与漫反射模块29的主体结构相同，区别在于使用镜面板替代漫反射板2903；
51.第一镜面块23、第一糙面块24、吸光块25、第二镜面块26、第二糙面块27中，第一镜面块23和第二镜面块26的结构完全相同，第一糙面块24和第二糙面块27的结构完全相同，而不同的是，第一镜面块23和第一糙面块24的反射期是在拍照盖箱13未封闭机箱1时，第二镜面块26和第二糙面块27的反射期是在拍照盖箱13封闭机箱1时，所以形成了明式和暗式的拍摄条件，第一镜面块23和第二镜面块26上采用镜面反射模块28，使用镜面反射，能够将灯管21的灯光大部分反射，从而对玉石进行强光照射，第一糙面块24和第二糙面块27采用漫反射模块29，使用漫反射板2903，能够对玉石进行分散式的柔和照明，并且，吸光块25则是在机箱1刚刚封闭时接受灯管21的照射，尽可能的吸收管线，减少反射，进行了玉石在暗光甚至无光条件下的拍摄，因此随着灯管21以及拍照盖箱13的不断下降，玉石具有五种不同的光照条件，配合拍照盖箱13，进行了自动的视觉采集；
52.请参阅图10以及图12，滑杆30设置有四个，分别安装在拍照盖箱13的四角处，导向结构同样设置有四个，且导向结构包括有导向块31，导向块31上设置有滑槽32，且导向块31上转动安装有副密封辊33，且相邻的导向块31之间设置有主密封辊34，导向结构安装在机箱1顶部留出的开口上，且滑杆30与滑槽32活动连接；
53.拍照盖箱13和玉石放置结构的升降通过导向结构来进行导向，使得其移动过程更加顺滑，保证拍照时玉石保持在同一个状态，并且导向结构具有低摩擦的密封功能，其主要用于与拍照盖箱13配合，进行了自然光的隔绝，并且尽可能的减少对拍照盖箱13移动的影响，导向结构中使用滑槽32与滑杆30配合进行导向，而主密封辊34和副密封辊33则能够与拍照盖箱13滚动连接，在进行隔光的同时起到导向作用，产生较小的摩擦；。
54.一种用于玉石加工度检验用的视觉采集设备的使用方法，该方法包括以下步骤：
55.s1：(前期准备)通过驱动结构带动拍照箱盖13上升到顶部，使得放置板15移动到面板5水平的位置，将待采集的玉石放置在置物槽16中部的微孔背景板20上，并打开风机19，沿着风管18和通气孔17，在微孔背景板20出产生吸力，对玉石产生一定的压力，维持住其稳定性；
56.s2：(开始采集)通过步进电机9带动丝杆8转动，带动螺母座10在导槽7中进行向下移动，从而通过连接块11带动了拍照箱盖13进行下降，拍照盖箱13采用定时拍照的结构，而玉石放置结构通过吊杆14安装在拍照盖箱13的底部，能够与其同步移动，保持玉石与相机的距离，使得拍照效果只与不同的光照条件有关，进行了变量控制，在玉石下降的过程中，灯管21打开产生光照，一开始灯光依次经过第一镜面块23和第一糙面块24的反射，分别产生聚光和散光照射在玉石上，并且此时玉石受到机箱1外透进来的自然光的照射，通过拍照盖箱13中的相机拍摄两个光照环境下的玉石照片，而后玉石和放置板15继续下降，灯光依次经过吸光板25、第二镜面块26和第二糙面块27的反射，造成无光、聚光和散光的照射环境，并且拍照盖箱13接触导向结构，进行了机箱1的隔光封闭，再通过拍照盖箱13中的相机拍摄三个光照环境下的玉石照片，完成了玉石五个状态下的视觉采集工作；
57.s3：(完成采集)通过驱动结构将拍照盖箱13以及玉石放置结构上升，使得放置板15复位到与面板5水平的位置，并关闭风机19，将玉石从微孔背景板20上取下来，随后根据相机传输到计算机的相片进行玉石加工度的分析鉴别。
58.工作原理：首先，使用半开放式的机箱1作为设备主体，箱门2可以打开，从而进行内部结构的调试，而立架4和面板5则在机箱1上进行了检验结构的安装，透气槽3针对风机19进行了设置，使得机箱1能够进气，在采集进行时，使用驱动结构来带动拍照箱盖13以及其下部的玉石放置结果逐渐的下沉至机箱1的箱体中，驱动结构中，通过步进电机9带动丝杆8转动，能够带动螺母座10在导槽7中进行上下移动，从而通过连接块11带动了拍照箱盖13进行升降，下降过程能够完成玉石的视觉采集，随后再将玉石放置结构从机箱1中升起，便于拿取和更换玉石；
59.拍照盖箱13为定时拍照的结构，并且其长箱式结构，能够在下降的后半段进行机箱1的隔光封闭，而玉石放置结构通过吊杆14安装在拍照盖箱13的底部，能够与其同步移动，保持玉石与相机的距离，稳定的进行拍摄，而拍照效果只与不同的光照条件有关，进行了变量控制，使用时拍照箱盖13中的相机能够进行不断的照片拍摄，而随着拍照箱盖13的不断下降，以拍照箱盖13开始封闭机箱1的顶部开口为分界，将整个的拍照采集过程分为了
明式和暗式两个过程，明式指的是拍照时机箱1中的玉石能够受到外界光照，暗式则指的是玉石不能受到外界光照，除了外界的自然光之外，在放置板15上安装有灯管21作为补光结构，在明式采集过程中，玉石同时受到灯光和自然光的同时照射，暗式采集过程中，玉石则只受到灯光的照射，并且灯管21的灯光并非直射，而是使用隔板22上安装的第一镜面块23、第一糙面块24、吸光块25、第二镜面块26、第二糙面块27进行分层式的反射，随着放置板15的步进式下降，依次的对灯管21产生的灯光进行反射，从而分段式的对玉石产生不同的光照效果，来完成拍照，第一镜面块23、第一糙面块24、吸光块25、第二镜面块26、第二糙面块27中，第一镜面块23和第二镜面块26的结构完全相同，第一糙面块24和第二糙面块27的结构完全相同，而不同的是，第一镜面块23和第一糙面块24的反射期是在拍照盖箱13未封闭机箱1时，第二镜面块26和第二糙面块27的反射期是在拍照盖箱13封闭机箱1时，所以形成了明式和暗式的拍摄条件，第一镜面块23和第二镜面块26上采用镜面反射模块28，使用镜面反射，能够将灯管21的灯光大部分反射，从而对玉石进行强光照射，第一糙面块24和第二糙面块27采用漫反射模块29，使用漫反射板2903，能够对玉石进行分散式的柔和照明，并且，吸光块25则是在机箱1刚刚封闭时接受灯管21的照射，尽可能的吸收管线，减少反射，进行了玉石在暗光甚至无光条件下的拍摄，因此随着灯管21以及拍照盖箱13的不断下降，玉石具有五种不同的光照条件，配合拍照盖箱13，进行了自动的视觉采集；
60.玉石放置结构能够进行玉石的稳定放置，使用时将玉石放置在微孔背景板20上，微孔背景板20采用纯色背景，能够增强拍摄出的照片的对比效果，更容易在后期对其上的玉石进行加工度鉴别，而进行移动拍摄的过程中，通过打开风机19，沿着风管18和通气孔17，在微孔背景板20出产生吸力，对玉石产生一定的压力，维持住其稳定性，拍照盖箱13和玉石放置结构的升降通过导向结构来进行导向，使得其移动过程更加顺滑，保证拍照时玉石保持在同一个状态，并且导向结构具有低摩擦的密封功能，其主要用于与拍照盖箱13配合，进行了自然光的隔绝，并且尽可能的减少对拍照盖箱13移动的影响，导向结构中使用滑槽32与滑杆30配合进行导向，而主密封辊34和副密封辊33则能够与拍照盖箱13滚动连接，在进行隔光的同时起到导向作用，产生较小的摩擦。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。