CN215574709U - 缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种缺陷检测装置，包括镜头(1)以及与所述镜头(1)的光轴同轴的照射组件(2)，所述照射组件(2)包括第一环形光源(21)，所述照射组件(2)还包括辅助检测件，所述第一环形光源(21)位于所述辅助检测件与所述镜头(1)之间。本实用新型可以对纸杯或纸碗的爆口缺陷进行清晰成像并检测。

Description

缺陷检测装置

技术领域

本实用新型涉及机器视觉自动化检测设备，尤其涉及纸杯或纸碗产品的缺陷检测设备。

背景技术

机器视觉自动检测设备可以应用于纸杯(碗)产品的缺陷检测，具体为光学检测设备通过工业相机和镜头配合不同光源的打光对每一个纸杯(碗)产品进行成像，再通过视觉算法进行分析和识别，实现缺陷检测的功能。其中，光学系统对缺陷的成像效果是决定设备检测性能的关键和前提。

爆口缺陷是纸杯(碗)在生产过程中侧壁拼接缝延伸到杯口卷曲处易发生的严重缺陷，对产品质量的影响很大，其具体形态如图3左侧视图所示，爆口缺陷C处碗口的卷曲宽度会大于碗口其他区域。由于爆口缺陷特有的结构特征，在传统打光方式下，照射到爆口缺陷上的光线经过碗口表面的反射，光线会沿圆形杯口半径方向向外反射，这些光线不能被位于纸杯中轴线上的镜头接收，所以爆口缺陷很难成像在检测设备的光学系统中，在设备运行时容易造成该缺陷漏检。在实际情况中，碗口表面不会达到理想的镜面反射，但少数的散射光入射镜头也不足以使爆口位置在成像中有足够高的对比度区分于正常的杯口。另外，有些纸杯(碗)产品表面喷涂的涂层更会提高杯口表面的反射率，造成对这类纸杯(碗)的爆口缺陷检测效果更差，漏检率更高。

现有技术中，大多数检测设备中的光源为圆顶光源，例如专利CN203191325U和专利CN203405218U，也有技术采用环形光源打光，例如专利CN202002895U。这些设备中的光源打光时，被测纸杯或纸碗的光线反射方向如图3右侧视图所示，当光照射到爆口缺陷表面时，由于碗口的特殊角度，光线被向外反射，这部分光线无法被上方的镜头和相机接收，所以爆口缺陷的成像效果不佳。在实际应用中无法满足产品的检测要求，导致设备漏检率过高。特别是对于纸杯(碗)表面喷涂了涂层的产品，产品表面反射率提高，更多的光线被反射到外部，使碗口下方的爆口缺陷无法成像。因此亟需一种可以改善纸杯(碗)爆口缺陷的成像效果，从而降低设备漏检率的缺陷检测设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种缺陷检测设备。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种缺陷检测装置，包括镜头以及与所述镜头的光轴同轴的照射组件，所述照射组件包括第一环形光源，所述照射组件还包括辅助检测件，所述第一环形光源位于所述辅助检测件与所述镜头之间。

根据本实用新型的一个方面，所述辅助检测件为环形。

根据本实用新型的一个方面，所述第一环形光源的光线出射面的形状为中空的截头圆锥，小底面朝向所述镜头。

根据本实用新型的一个方面，所述辅助检测件为反射镜，所述反射镜的内侧面为用于反射光线的镜面，形状为中空的圆台，小底面朝向远离所述第一环形光源的方向。

根据本实用新型的一个方面，所述反射镜的内侧面与所述光轴的夹角为10°-20°。

根据本实用新型的一个方面，所述第一环形光源的内侧面为光线出射面，与所述光轴的夹角为30°-50°。

根据本实用新型的一个方面，所述辅助检测件为第二环形光源，所述第二环形光源的内侧面为光线出射面；

所述第二环形光源的内侧面的形状为中空的截头圆锥，小底面朝向所述第一环形光源。

根据本实用新型的一个方面，所述第二环形光源的内侧面与所述光轴的夹角为0°-30°。

根据本实用新型的一个方面，所述第一环形光源远离所述镜头的一侧端面为光线出射面，与所述光轴的夹角为60°-90°。

根据本实用新型的一个方面，用于检测纸杯或纸碗的爆口缺陷，所述反射镜的内侧面的口径大于被检测产品口径的15％-25％。

根据本实用新型的构思，在镜头与第一环形光源的基础上，在第一环形光源与被测产品之间额外设置辅助检测件，用来照射产品外侧，尤其是卷口部位，从而使爆口的缺陷也能在镜头的相机中清晰成像。

根据本实用新型的一个方案，利用圆锥形的反射镜作为辅助检测件，其借助于第一环形光源的光线，并将之反射在产品的卷口部位，完成照射功能。此外，其还能将卷口反射的光线反射给镜头，从而在其中成像。这种方式尤其适用于口径较大的产品或有光滑涂层的产品。

根据本实用新型的一个方案，利用第二环形光源作为辅助检测件，其自身即可发光并照射在产品卷口部位，尤其适用于没有涂层而主要发生漫反射的纸杯产品的检测。

附图说明

图1示意性表示本实用新型的一种实施方式的缺陷检测设备的结构图(左)和爆口部位检测光路示意图(右)；

图2示意性表示本实用新型的另一种实施方式的缺陷检测设备的结构图(左)和检测光路示意图(右)；

图3示意性表示被检测的纸杯的爆口部位示意图(左)和现有技术的缺陷检测时的爆口部位检测光路示意图(右)。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本实用新型的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

参见图1，本实用新型的缺陷检测装置，可应用在不同表面材质不同尺寸的所有纸杯(碗)检测设备中，利用机器视觉实现自动化缺陷检测。本装置包括镜头1以及与镜头1的光轴同轴的照射组件2，照射组件2包括第一环形光源21。根据本实用新型的构思，照射组件2还包括辅助检测件，第一环形光源21位于辅助检测件与镜头1之间。如此，辅助检测件可以用来照射纸杯或纸碗的卷口部位，从而更有利于爆口缺陷的成像。由此构思可知，优选的，辅助检测件为环形，且内径大于第一环形光源21的内径。本实用新型中，第一环形光源21的光线出射面的形状为中空的截头圆锥，小底面朝向镜头1。这样，第一环形光源21的光线主要照射在纸杯(碗)内侧(包括底部和侧壁)，而内径较大的辅助检测件所照射的光线得以照射在卷口部位。由此，本实用新型可以改善纸杯(碗)爆口缺陷成像效果，提高设备缺陷检测准确度，降低漏检率。

参见图1，根据本实用新型的一种实施方式，辅助检测件为反射镜221，反射镜221的内侧面为用于反射光线的镜面，形状为中空的圆台，小底面朝向远离第一环形光源21的方向，即开口向上。反射镜221的内侧面与光轴的夹角(即与图中竖直方向夹角)为10°-20°，如此，锥形反射面可以利用内侧面的倾斜角度给纸碗外侧的爆口缺陷区域补光，同时兼具成像作用，使镜头能够通过反射镜221表面看到纸碗外侧的像。在本实施方式中，第一环形光源21的内侧面为光线出射面，与光轴的夹角为30°-50°，从而能够给下方产品内壁提供均匀的照明，同时保证纸碗底部不会造成强反射，使碗底亮度过曝影响碗底缺陷的检测。由此，本实施方式利用反射镜221的辅助成像的打光方式，其内侧镜面反射第一环形光源21的光线以照射在纸杯或纸碗的卷口部位，并且有无涂层的产品均可检测，例如可用于尺寸较大纸碗产品或表面有光滑涂层的纸杯(碗)产品的检测。不过，若纸碗尺寸变化太大，则反射镜221的形状也需要变化，本实用新型中，反射镜221的内侧面的口径大于被检测纸杯/碗的口径的15％-25％。以纸碗A为例，如图1左侧视图所示，反射镜221靠近碗口置于碗口上方，第一环形光源21则悬于反射镜221上方，镜头1(可包含相机)固定于第一环形光源21上方。如图1右侧视图所示，将第一环形光源21调整至合适的高度，第一环形光源21的一部分光从光源倾斜的发光面中出射，作用为打亮纸碗A产品内壁和底部，另一部分作用是通过光线在反射镜221的内侧镜面上的反射，经反射镜221反射后将纸碗将碗口外侧打亮，同时将外侧爆口缺陷区域打亮，被打亮的碗口外侧发出的光通过反射镜221反射成像于镜头1中。从镜头中(或从相机采集的图像中)可以从反射面内看到碗口外侧的像，同时也可看到纸碗A内壁和底部的清晰成像，通过识别检测碗口外侧被打亮圆环的宽度(即卷曲宽度)变化判断是否存在爆口缺陷。可见，本装置兼容设备的全部检测流程，无需增加工位就能达到良好的爆口缺陷检测效果。本装置在调节时，只需固定镜头1(和相机)的高度，并调整反射镜221的高度，再调整环形光源的高度，直到从镜头1中看到的反射镜221内的像被均匀的打亮。可见本装置装调过程简单，且无需精确微调就能保证良好的成像效果。

参见图2，根据本实用新型的另一种实施方式，辅助检测件为第二环形光源222，第二环形光源222的内侧面为光线出射面。这种方式主要用于表面没有涂层的纸杯(碗)产品，无涂层的纸杯(碗)口部分主要发生漫反射，此时只要提供沿半径方向向内入射的侧面光源，碗口区域的散射光就可以入射到镜头中，提高了爆口缺陷区域的对比度，从而提高检测准确度，能够有效提升爆口缺陷的检测效果。具体的，如图2左侧视图所示，第二环形光源222的内侧面的形状为中空的截头圆锥，小底面朝向第一环形光源21。第二环形光源222的内侧面与竖直的光轴的夹角为0°-30°(即与水平方向夹角为60°-90°)。第一环形光源21远离镜头1的一侧环形端面为光线出射面，与竖直光轴的夹角为60°-90°(即与水平方向夹角为0°-30°)。可见，在本实施方式利用一上一下的第一环形光源21和第二环形光源222上下双环光的打光方式，上环光为高角度小口径环形光源，主要作用为打亮纸杯内壁及杯底；下环光为低角度大口径环形光源，主要作用为给杯口侧面补光。以纸杯B为例，两光源都悬于纸杯B上方同轴放置，调整两光源的亮度到合适的值，杯口与杯内壁的缺陷能够同时以较高对比度成像于相机中，从而也使得本实施方式更加适用于没有涂层的纸杯产品，以适应于纸杯表面容易发生漫反射的情况。如此，在被检纸杯上方放置了两个尺寸不同的环形光源，上方高角度小尺寸环光的作用为使纸杯内壁的缺陷清晰成像，光源亮度越高，相机的曝光时间越短，给视觉检测算法预留的计算时间越长；下方低角度大尺寸环光的作用是提供倾斜的侧面打光角度，光路原理图如图2右侧视图所示，下环形光源使爆口缺陷处有更多的散射光进入镜头，使爆口缺陷处对比度提高。本装置在提升爆口缺陷检测效果的同时，不影响对纸杯正面其他缺陷的检测。本实施方式的装置在装调时，首先固定镜头1高度，使镜头1视野能够覆盖纸杯口区域。将上环形光源置于镜头1下方，调整光源亮度为最大值。调节下环形光源的高度和亮度，直到从镜头成像中看到纸杯口外侧爆口区域被打亮，同时杯口亮度不会过曝影响杯口区域缺陷的检测。可见，本装置装调过程简单，且对整体设备的成本增加不大。

由此，上述反射镜221的实施方式可应用在不同表面材质不同尺寸的所有纸杯(碗)检测设备中，上下环形光源的实施方式可应用于纸杯表面无光滑涂层的产品中，但上下环形光源的实施方式结构更加简单，对装调要求低。

综上所述，本实用新型的缺陷检测装置通过改进使爆口缺陷成像对比度大幅提高。圆锥面反射镜221补光的方式可对纸碗口外侧一周区域清晰成像，反射面开口向上成像视野大，反射镜221中侧面角度的成像使爆口缺陷特征更明显，且圆环形镜面具有视觉放大作用。并且，采用反射镜221的方案使得所用光源的尺寸较小，且应对产品尺寸小范围口径变化时不用更换不同尺寸的光源，只需适当调整光源高度即可达到相同的检测效果，从而可以节约切机装调的经济成本和时间成本。可见，本装置不仅解决了纸杯(碗)缺陷检测中难度最大的爆口缺陷检测，同时装置不影响对产品其他区域的成像和检测，且照明均匀，可兼容产品正面所有缺陷的同时检测。另外，本装置对环境背景要求不高，且装调简单，稳定，成本较少，结构简单，改善检测效果的同时不影响检测效率。

以上所述仅为本实用新型的一个实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种缺陷检测装置，包括镜头(1)以及与所述镜头(1)的光轴同轴的照射组件(2)，所述照射组件(2)包括第一环形光源(21)，其特征在于，所述照射组件(2)还包括辅助检测件，所述第一环形光源(21)位于所述辅助检测件与所述镜头(1)之间。

2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述辅助检测件为环形。

3.根据权利要求2所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述第一环形光源(21)的光线出射面的形状为中空的截头圆锥，小底面朝向所述镜头(1)。

4.根据权利要求3所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述辅助检测件为反射镜(221)，所述反射镜(221)的内侧面为用于反射光线的镜面，形状为中空的圆台，小底面朝向远离所述第一环形光源(21)的方向。

5.根据权利要求4所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述反射镜(221)的内侧面与所述光轴的夹角为10°-20°。

6.根据权利要求4所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述第一环形光源(21)的内侧面为光线出射面，与所述光轴的夹角为30°-50°。

7.根据权利要求3所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述辅助检测件为第二环形光源(222)，所述第二环形光源(222)的内侧面为光线出射面；

所述第二环形光源(222)的内侧面的形状为中空的截头圆锥，小底面朝向所述第一环形光源(21)。

8.根据权利要求7所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述第二环形光源(222)的内侧面与所述光轴的夹角为0°-30°。

9.根据权利要求7所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述第一环形光源(21)远离所述镜头(1)的一侧端面为光线出射面，与所述光轴的夹角为60°-90°。

10.根据权利要求4所述的缺陷检测装置，其特征在于，用于检测纸杯或纸碗的爆口缺陷，所述反射镜(221)的内侧面的口径大于被检测产品口径的15％-25％。

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