一种新型多轴联动视觉检测设备及其工位一致性标定方法技术

本发明专利技术涉及视觉检测领域，具体地说，涉及一种新型多轴联动视觉检测设备及其工位一致性标定方法。针对现有技术中存在的技术缺陷，本发明专利技术提供了一种新型多轴联动视觉检测设备，本发明专利技术的标定方法中，除了需要标定的设备主体之外；仅需要额外使用标定块主体便可以完全完成整个标定流程，故而，本发明专利技术中的标定方法相较于现有技术，操作便捷稳定且成本较低。此外，值得注意地是，标定人员所采用的标定块主体可以根据所需检测的检测对象进行制作，从而在标定过程中能够较佳地模拟出真实的检测情况，从而能够实现适用于该检测对象的最佳标定效果，确保较高的标定精度从而减小实际检测过程中的误差。的误差。的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种新型多轴联动视觉检测设备及其工位一致性标定方法


[0001]本专利技术涉及视觉检测领域，具体地说，涉及一种新型多轴联动视觉检测设备及其工位一致性标定方法。

技术介绍

[0002]随着经济发展，各类外观要求较高的产品如电子产品的中框等陆续进入市场。由于这些产品的外观是否存在缺陷直接影响到其的正常使用；故而，在该类产品投入使用之前，需要对其进行外观视觉检测以筛选出外观存在缺陷的不良品。由于现在的该类产品的产量日益增大，与之相对应的视觉检测设备的需求的日益增大。
[0003]传统的人工检测由于检测效率低以及不良品检出率较低的问题已经逐渐被视觉检测设备取代。现有的视觉检测设备通常采用多轴联动的方式以对检测对象或者视觉设备进行姿态调整，从而能够对于检测对象的重点检测部位以完成覆盖。但是，由于多轴联动的方式需要大量的器件和线路布置来实现；现有的多轴联动设备的器件一方面存在着器件和线路布置复杂而导致整体的结构不够紧凑合理不便于搭建，另一方面，现有设备的结构布线问题也直接导致与该设备相适用的视觉检测方法存在着不够高效以及整个检测流程中无效运动较多从而容易对于检测过程中检测对象的稳定性造成影响，也使得整个检测过程不够精细而在检测过程中也容易出现差错。故而，一种器件布置更加合理的检测设备以及与之相适用的运行更加稳定高效的检测方法是目前市场上所欠缺的。
[0004]同时，现有的视觉检测设备由于产品的检测需求量大，故而大多需要多工位同步进行从而能够同时对于多个检测对象进行检测以较大程度的提高检测效率，但是，现有技术中对于如何稳定且低成本的对于多工位同步工作的一致性进行标定鲜有研究。同时也由于多轴设备本身的布置结构较为复杂，现有中常用的辅助标定设备如激光干涉仪，在多轴设备中经常出现光路被挡而无法应用的情况，因此，一种新型的多轴联动设备以及与之相适配应用的低成本标定方法是当前视觉检测领域所亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术缺陷，本专利技术提供了一种新型多轴联动视觉检测设备，其包括设备主体，设备主体包括用于放置检测对象的工装组件和用于对检测对象进行检测图像采集的视觉采集组件；视觉采集组件处形成检测区域，工装组件能够位于检测区域处；工装组件处还能够放置标定块以用于标定；标定块处形成有长方体状的基准块；
[0006]工装组件设有多个并逐个排列形成第一工位、第二工位以及按次顺序的剩余工位；视觉采集组件也设有多个并与工装组件一一对应；
[0007]工装组件具有相互独立的第二移动方向和第一旋转方向；视觉采集组件具有相互独立的第三移动方向和第二旋转方向；第二移动方向、第一旋转方向、第三移动方向和第二旋转方向共同用于实现工装组件和视觉采集组件之间相对空间位置关系的调节；工装组件的第一旋转方向通过各个工位处的工位电机以驱动实现；视觉采集组件的第二旋转方向由
侧边DD电机以驱动实现。
[0008]作为优选，标定块与检测对象的形状大小相一致，工装组件通过吸盘以实现对于标定块的固定；基准块具有长度l和宽度w。
[0009]作为优选，各个工位处的工位电机和侧边DD电机均通过外部控制信号以控制旋转角度。
[0010]本专利技术还提供工位一致性标定方法，在前述的一种新型多轴联动视觉检测设备与视觉采集组件配合使用时，通过如下步骤进行标定的标定方法；装置主体所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；第二移动方向为Y轴方向，第三移动方向为Z轴方向；标定块处的长方形基准块具有长度l；
[0011]步骤S1：相机标定
[0012]使用棋盘格、圆点等常规相机标定方法，依次将每个工位上对应镜头的畸变进行校正；
[0013]步骤S2：工位电机标定
[0014]进行多工位电机一致性标定；
[0015]步骤S3：侧边DD电机标定
[0016]进行侧边DD电机一致性标定。
[0017]具体说明地，本专利技术中，首先通过步骤S1能够较佳地保证各检测面运动到正向相机位置时无失真，进而保证各工位在同一个视觉采集位置下镜头采集图像的一致性。
[0018]进一步地，通过步骤S2和步骤S3中的标定过程能够较佳地通过相应的基准得出与安装过程中所产生的误差以及工件本身加工以及装配中产生的误差；从而确保了在后续的视觉图像采集过程中，工作人员能够通过程序设定或者机械调整的方法以与前述误差相抵消，从而能够有效地避免因前述误差而对检测结果所产生的如各工位处所采集的检测图像缺陷特征有差异等不良影响；进而提高了检测结果的准确性。
[0019]同时，本专利技术的标定方法中，除了需要标定的设备主体之外；仅需要额外使用标定块主体便可以完全完成整个标定流程，故而，本专利技术中的标定方法相较于现有技术，操作便捷稳定且成本较低。此外，值得注意地是，标定人员所采用的标定块主体可以根据所需检测的检测对象进行制作，从而在标定过程中能够较佳地模拟出真实的检测情况，从而能够实现适用于该检测对象的最佳标定效果，确保较高的标定精度从而减小实际检测过程中的误差。
[0020]作为优选，步骤S2具体包括以下步骤：
[0021]步骤S21，将标定块放置固定于第一工位处；
[0022]步骤S22，第一工位对应的视觉采集组件沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机在零位上的图像i0；
[0023]步骤S23：第一工位处的工位电机正方向旋转θ角，n*θ＝180
°
；视觉采集组件采图，处理得到第一工位处的工位电机在θ角上的图像i
1，
并与i0相比对并得出对比量结果；
[0024]步骤S24：按S23中步骤，第一工位处的工位电机依次旋转到(n
‑
1)*θ的位置，得到工位上2*θ到(n
‑
1)*θ的图像i2到i
(n
‑
1)
并均与图像i0相比对并得出对比量结果；
[0025]步骤S25：第一工位处的工位电机返回原点；
[0026]步骤S26：重复步骤S22到步骤S24 N次，求出各图像相对i0中的对比量结果；
[0027]步骤S27：取多次对比量结果的平均值，作为各(n
‑
1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；
[0028]步骤S28：按步骤S23到步骤S27反转第一工位处的工位电机，求出反方向的第一工位的基准值；
[0029]步骤S29：第一工位处的工位电机复位，第一工位对应相机沿Z轴上升回位；标定块松开，取下，放在第二工位上；
[0030]步骤S210：第二工位上相机按步骤S2到S8求出第二工位各(n
‑
1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
[0031]步骤S211：按步骤S9到步骤S10完成剩余工位的各(n
‑
1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；
[0032]步骤S212：以第一工位为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：包括设备主体(100)，设备主体(100)包括用于放置检测对象的工装组件(110)和用于对检测对象进行检测图像采集的视觉采集组件(120)；视觉采集组件(120)处形成检测区域，工装组件(110)能够位于检测区域处；工装组件(110)设有多个并逐个排列形成第一工位、第二工位以及按次顺序的剩余工位；视觉采集组件(120)也设有多个并与工装组件(110)一一对应；工装组件(110)具有相互独立的第二移动方向和第一旋转方向；视觉采集组件(120)具有相互独立的第三移动方向和第二旋转方向；第二移动方向、第一旋转方向、第三移动方向和第二旋转方向共同用于实现工装组件(110)和视觉采集组件(120)之间相对空间位置关系的调节；工装组件(110)的第一旋转方向通过各个工位处的工位电机以驱动实现；视觉采集组件(120)的第二旋转方向由侧边DD电机(1110)以驱动实现。2.根据权利要求1所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：工装组件(110)处还能够放置标定块以用于标定；标定块处形成有长方体状的基准块(1210)；标定块与检测对象的形状大小相一致，工装组件(110)通过吸盘以实现对于标定块的固定；基准块(1210)具有长度l和宽度w。3.根据权利要求1所述的一种新型多轴联动视觉检测设备，其特征在于：各个工位处的工位电机和侧边DD电机(1110)均通过外部控制信号以控制旋转角度。4.工位一致性标定方法，其特征在于：在权利要求1
‑
3中的任一所述的一种新型多轴联动视觉检测设备与视觉采集组件(120)配合使用时，通过如下步骤进行标定的标定方法；设备主体所处空间建立XYZ轴的空间坐标系，Z轴沿竖直方向形成,X轴和Y轴沿水平平面相互正交形成；第二移动方向为Y轴方向，第三移动方向为Z轴方向；工装组件(110)处还能够放置标定块以用于标定；标定块处形成有长方体状的基准块(1210)；标定块处的长方形基准块(1210)具有长度l；视觉采集组件(120)包括相机(121)和光源(122)；步骤S1：相机(121)标定使用棋盘格、圆点等常规相机(121)标定方法，依次将每个工位上对应镜头的畸变进行校正；步骤S2：工位电机标定进行多工位电机一致性标定；步骤S3：侧边DD电机(1110)标定进行侧边DD电机(1110)一致性标定。5.根据权利要求4所述的标定方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：步骤S21，将标定块放置固定于第一工位处；步骤S22，第一工位对应的视觉采集组件(120)沿Z轴调整以使采图清晰，然后对第一工位进行采图并得到第一工位处工位电机在零位上的图像i0；步骤S23：第一工位处的工位电机正方向旋转θ角，n*θ＝180
°
；视觉采集组件(120)采图，处理得到第一工位处的工位电机在θ角上的图像i1，并与i0相比对并得出对比量结果；步骤S24：按S23中步骤，第一工位处的工位电机依次旋转到(n
‑
1)*θ的位置，得到工位上2*θ到(n
‑
1)*θ的图像i2到i
(n
‑
1)
并均与图像i0相比对并得出对比量结果；步骤S25：第一工位处的工位电机返回原点；步骤S26：重复步骤S22到步骤S24 N次，求出各图像相对i0中的对比量结果；
步骤S27：取多次对比量结果的平均值，作为各(n
‑
1)*θ角下正方向的第一工位的基准值；步骤S28：按步骤S23到步骤S27反转第一工位处的工位电机，求出反方向的第一工位的基准值；步骤S29：第一工位处的工位电机复位，第一工位对应相机(121)沿Z轴上升回位；标定块松开，取下，放在第二工位上；步骤S210：第二工位上相机(121)按步骤S2到S8求出第二工位各(n
‑
1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；步骤S211：按步骤S9到步骤S10完成剩余工位的各(n
‑
1)*θ角下的正方向和反方向上的基准值；步骤S212：以第一工位为基准，计算得出其余各工位在各(n
‑
1)*θ角下的正方向和反方向的补偿值完成工位电机一致性的标定。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王孟哲，梁正南，赖勉力，李恩全，
申请(专利权)人：广东九纵智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：