一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备的制作方法

1.本发明属于视觉检测设备技术领域，涉及一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备。


背景技术：

2.伴随着工业自动化、智能化的高速发展，在工业自动化技术领域，视觉技术越来越多的应用到检测领域，机器人技术、信息技术的进步，让视觉传感器和机械臂可以实现人类的眼睛和手臂的功能，能够对产品进行高重复性的、规范、流水线性的检测作业。而陶瓷晶片所应用的行业越来越广泛，陶瓷晶片表面的外观质量直接影响了其成品率，在生产制造过程中需要对陶瓷晶片进行表面质量检测，以早期剔除有缺陷的产品，而传统的人工检测效率低，人工和时间成本高，工作枯燥繁琐，难以满足大批量生产、自动化生产的需要，因此，需要一种快速的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备来代替人工检测。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备，以解决现有的陶瓷晶片的表面质量批量自动测试问题，利用视觉技术能够实现多个表面的同时测试，自动化、智能化程度高，满足了用户的需求。
4.为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备，用于对陶瓷晶片表面缺陷进行自动检测，包括：柜体、工作台、工业机器人、至少一个视觉检测装置，所述工作台设置在所述柜体的中部并与所述柜体进行机械连接，所述工业机器人设置在所述工作台上并与其进行机械连接，所述工业机器人的末端设置有轴式吸盘用于吸附陶瓷晶片并搬运移动到指定位置，所述工作台上设置有多个料盘、检测台，多个所述料盘用于分区放置陶瓷晶片，所述视觉检测装置设置在所述柜体内部并与所述柜体进行机械连接，所述视觉检测装置位于所述检测台的上方和/或下方用于对所述检测台上的陶瓷晶片进行图像信息采集。
5.进一步地，所述视觉检测装置包括：第一相机、照明装置、固定支架、图像采集开口、调节轴、调节支架，所述第一相机与所述固定支架进行机械连接并与所述图像采集开口位置相对应用于图像信息采集，所述照明装置设置在所述固定支架上并与其进行机械连接，所述固定支架通过所述调节轴与所述调节支架进行连接用于实现所述固定支架的位置调节，所述调节支架与所述柜体进行机械连接。
6.可选地，还包括第二相机，所述第二相机设置在所述工作台上并与其进行机械连接，所述第二相机与所述检测台的位置相对应用于实现所述检测台上陶瓷晶片的侧面图像信息采集。
7.进一步地，所述工业机器人能够驱动所述轴式吸盘进行转动和上下运动。
8.进一步地，所述料盘上设置有矩阵凹槽用于放置陶瓷晶片，所述矩阵凹槽的形状与陶瓷晶片的形状相适应。
9.进一步地，所述检测台的材质为透明材料用于实现对陶瓷晶片的下表面的图像信息采集。
10.优选地，所述柜体设置有柜门。
11.优选地，所述柜门上设置有透明材料。
12.进一步地，所述柜体还设置有四个调节支脚用于对柜体的支撑和水平位置调节。
13.本发明涉及一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备，有益效果为：本发明结构设计合理可行，利用多个相机实现对陶瓷晶片多个表面缺陷的图像信息同时采集处理，代替了传统人工操作，工作效率高；利用工业机器人的轴式吸盘对陶瓷晶片实现抓取和搬运，能够有效避免对陶瓷晶片的表面划伤，实现了自动化；通过多个料盘的设置，能够有效区分不同状态的陶瓷晶片；本发明能够有效替代对陶瓷晶片表面质量的传统的人工检测模式，实现了表面质量的视觉自动检测和多个表面同时检测，工作效率、自动化、智能化程度高，适合批量检测，满足了用户的需求。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
15.图1为本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备左视图示意图；
16.图2为本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备主视图示意图；
17.图3为本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分立体结构示意图；
18.图4为本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分结构俯视图示意图；
19.图5为本发明实施例一提供的视觉检测装置立体结构示意图；
20.图6为本发明实施例二提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分立体结构示意图；
21.图7为本发明实施例三提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分立体结构示意图。
22.图中：
23.1、柜体；101、调节支脚；102、柜门；103、把手；2、工作台；201、料盘；2011、矩阵凹槽；202、检测台；3、第二相机；4、工业机器人；401、轴式吸盘；5、视觉检测装置；501、第一相机；502、照明装置；503、固定支架；504、图像采集开口；505、调节轴；506、调节支架。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
25.除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。
27.下面结合附图对本发明实施例提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备进行详细描述。
28.实施例一
29.图1示出了本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备左视图示意图；图2示出了本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备主视图示意图；图3示出了本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分立体结构示意图；图4示出了本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分结构俯视图示意图；图5示出了本发明实施例一提供的视觉检测装置立体结构示意图。如图1到图5所示，本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备能够实现对陶瓷晶片的上表面、下表面、侧面同时进行表面缺陷的自动检测，包括：柜体1、工作台2、工业机器人4、至少一个视觉检测装置5；具体地，工作台2设置在柜体1的中部并与柜体1进行机械连接，这里的柜体1分为了上下两部分结构，柜体1的下半部分用于安放必要的电气控制部分，柜体1的上半部分主要用于安装视觉检测装置5并提供安全防护功能，而工作台2设置在柜体1的中间部分并进行水平放置，为工业机器人4提供支撑并放置检测用的必要的工装；工业机器人4设置在工作台2上并与其进行机械连接，这里的工业机器人4为至少四个自由度的工业机器人，主要用于将工作台2上分区放置的陶瓷晶片进行自动吸附抓取和搬运到指定位置；工业机器人4的末端设置有轴式吸盘401用于通过控制气体供给以吸附陶瓷晶片并搬运移动到指定位置，通过工业机器人4能够驱动轴式吸盘401进行转动和上下运动，通过对轴式吸盘401控制气体供给，轴式吸盘401在控制系统的控制下上下运动，这里的控制系统可以通过设置在柜体1的内部，也可以设置成单独的控制柜形式，只要能够完成对自动检测设备的控制即可；当轴式吸盘401在工业机器人4的带动下运动到陶瓷晶片的正上方并开始下降，当轴式吸盘401的下端与陶瓷晶片进行接触，控制系统对轴式吸盘401进行抽真空操作，完成陶瓷晶片的吸附抓取，此时控制系统通过工业机器人4将陶瓷晶片搬运到指定位置。在工作台2上设置有多个料盘201、检测台202，多个料盘201用于分区放置陶瓷晶片，在本发明实施例一中，设置了四个料盘201，分别用于放置陶瓷晶片的待测品、合格品、不合格品、待判定品，当然，也可以根据用户的需要调整料盘201的数量和在工作台2上的位置，料盘201的大小也可以进行相应
的调整；检测台202用于放置陶瓷晶片，通过将陶瓷晶片放置在检测台202的中间位置利于实现特定区域的陶瓷晶片图像信息采集。
30.进一步地，视觉检测装置5设置在柜体1内部并与柜体1进行机械连接，视觉检测装置5位于检测台202的上方和/或下方用于对检测台202上的陶瓷晶片进行图像信息采集，这里的检测台202的材质为透明材料，主要用于实现对陶瓷晶片的下表面的图像信息采集，避免对陶瓷晶片的下表面进行遮挡。具体来说，视觉检测装置5的设置数量根据用户的需求可进行调整设定，如果需要对陶瓷晶片的上表面和下表面同时进行表面缺陷检测，则可以在检测台202的上方和下方分别设置一个视觉检测装置5，从而实现同时对陶瓷晶片的上表面和下表面的图像信息采集，提高了检测效率。这里，检测台202的材料可以为玻璃、亚克力等透明材料，包括但不限于上述类型的材料，只要能保证足够的透明度不影响视觉检测装置5的图像信息采集并具有较高的硬度和耐磨性即可。
31.在本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备中，视觉检测装置5包括：第一相机501、照明装置502、固定支架503、图像采集开口504、调节轴505、调节支架506，其中第一相机501与固定支架503进行机械连接并与图像采集开口504位置相对应用于陶瓷晶片的图像信息采集，图像采集开口504设置在照明装置502上，第一相机501的采集镜头能够通过图像采集开口504露出，能够实时采集检测台202上的陶瓷晶片的上表面或下表面的图像，第一相机501连接外部专用的计算机图像处理装置，通过计算机图像处理装置对采集的陶瓷晶片图像进行图像处理和分析计算，能够得到陶瓷晶片的表面质量评价结果。而照明装置502设置在固定支架503上并与其进行机械连接，在对陶瓷晶片进行图像信息采集时进行照明，弥补周围环境光线的不足，提高图像的采集质量。固定支架503通过调节轴505与调节支架506进行连接用于实现固定支架503的位置调节，使得固定支架503能够绕着调节轴505进行转动和上下移动，从而实现固定支架503的位置调节，而调节支架506与柜体1进行机械连接，从而完成视觉检测装置5的在柜体1上的固定。
32.在本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备中，还包括第二相机3，第二相机3设置在工作台2上并与其进行机械连接，第二相机3与检测台202的位置相对应用于实现检测台202上陶瓷晶片的侧面图像信息采集。当轴式吸盘401吸附陶瓷晶片到检测台202上部时，第二相机3对陶瓷晶片的侧面进行图像信息采集，采集过程中，吸附着陶瓷晶片的轴式吸盘401同步进行360度转动，则第二相机3能够完成对陶瓷晶片的整个侧面的图像信息采集并发送给专用的计算机图像处理装置，从而便于后续进行陶瓷晶片的整个侧面图像处理和表面缺陷的评价。
33.进一步地，料盘201上设置有矩阵凹槽2011用于放置陶瓷晶片，矩阵凹槽2011的形状与设置数量及排布与陶瓷晶片的形状和检测数量的需求相适应，这样可以对陶瓷晶片进行准确的位置定位，便于工业机器人4利用轴式吸盘401完成对陶瓷晶片的抓取和移动。
34.在本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备中，柜体1设置有柜门102，通过柜门102便于对自动检测设备的电气部分进行安装调试和维修更换；优选地，柜门102上设置有透明材料，通过利用透明材料行程观察窗口，方便操作人员观察工作台2下方的一个视觉检测装置5，判断其工作状态是否正常；这里柜门102上的透明材料可以为玻璃、透明的树脂材料等，包括但不限于上述材料，只要能够便于操作人员在不打开柜门102的情况下便于观测并具有一定的强度即可。在每个柜门102上还分别设置有把手
103为了方便柜门102的打开，便于操作维护人员对柜体1的内部进行操作
35.在本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备中，柜体1设置有四个调节支脚101用于整个设备整体进行支撑和水平位置调节，调节支脚101能够高度可调，四个调节支脚101分别与柜体1的底部进行机械连接从而能够实现对整个检测设备的固定，使得检测设备处于水平状态，防止因地面不平出现设备倾斜甚至出现设备倾倒的现象，也是为了放置内部零部件因倾斜影响其位置精度。
36.本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备中工作流程如下：自动检测设备启动后，通过控制系统控制工业机器人4利用轴式吸盘401从指定的料盘201上吸附陶瓷晶片到检测台202上，第二相机3进行陶瓷晶片的侧面图像采集，采集过程中轴式吸盘401进行多个角度的转动或者连续旋转，之后轴式吸盘401将陶瓷晶片放置到透明的检测台202上，通过上下两个视觉检测装置5完成对陶瓷晶片上、下表面的图像同时采集，再通过计算机图像处理装置进行处理，判断陶瓷晶片表面质量合格与否，根据判断结果通过工业机器人4将陶瓷晶片放置到指定的料盘201上，由此进行下一个陶瓷晶片的视觉检测操作，完成对陶瓷晶片的批量自动检测。
37.本发明实施例一提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备，不仅仅能够对陶瓷晶片进行检测，也能够对其他不透明的材料如金属制品、复合材料等的表面缺陷检测，其中对陶瓷晶片或者其他材料的形状可以为圆形、方形等，包括但不限于上述形状，只要与料盘201上的矩阵凹槽2011的形状相适应即可。
38.实施例二
39.图6示出了本发明实施例二提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分立体结构示意图；本发明实施例二中，与实施例一相同的部分采用相同的附图标记，下面仅对不同之处予以说明，本发明的实施例二提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备相比于实施例一，减少了一个工作台2下方的视觉检测装置5，仅仅使用一个工作台2上方的视觉检测装置5，本发明实施例二适用于对陶瓷晶片的下表面质量没有检测要求的情况，减少了零部件的数量，从而节省了设备成本。
40.实施例三
41.图7示出了本发明实施例三提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备部分立体结构示意图。本发明实施例三中，与实施例一相同的部分采用相同的附图标记，下面仅对不同之处予以说明，本发明的实施例三提供的一种基于视觉的陶瓷晶片表面缺陷自动检测设备相比于实施例一，减少了一个工作台2下方的视觉检测装置5和第二相机3，仅仅使用工作台2上方的一个视觉检测装置5，本发明实施例三适用于对陶瓷晶片的下表面和侧面质量没有检测要求的情况，减少了零部件的数量，从而节省了设备成本。
42.与现有技术相比，本发明实施例结构设计合理可行，能够利用多个相机实现对陶瓷晶片多个表面缺陷的图像信息同时采集，代替了传统人工检测，工作效率高；利用工业机器人的轴式吸盘401对陶瓷晶片实现抓取和搬运，能够有效避免对陶瓷晶片的表面划伤，实现了自动化；通过多个料盘201的设置，能够有效区分不同状态的陶瓷晶片；本发明实施例能够有效替代对陶瓷晶片表面质量的传统的人工检测模式，实现了表面质量的视觉自动检测和多个表面的同时检测，工作效率、自动化、智能化程度高，适合批量检测需要，满足了用户的需求。
43.有以下几点需要说明：
44.(1)除非另作定义，本发明实施例以及附图中，同一标号代表同一含义。
45.(2)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
46.(3)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，附图中的部分结构可能被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。
47.(4)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
48.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。