[发明专利]全自动视觉刻线检测设备及检测方法

权利要求书

1.全自动视觉刻线检测设备，其特征在于：它包括机座（1）、用于计算刻线深度和显示图像的PC电脑（6）、用于对刻线进行视觉成像定位的CCD视觉成像定位系统（4）、用于放置罐盖并高精度移动至测试位置的三轴高精度工作台机构（3）、用于放置不同规格罐盖的多规格存取料机构（2）、用于吸取罐盖至三轴高精度工作台机构（3）的机械旋转吸取机构（7）、多轴高精度高速控制器、用于测量刻痕表面的距离的高精度检测激光头机构（5）；所述PC电脑（6）连接所述CCD视觉成像定位系统（4）和高精度检测激光头机构（5）；

所述三轴高精度工作台机构（3）包括Y轴移动驱动机构（31），X轴移动驱动机构（33）和T轴旋转驱动机构（32）和高精度工作台（30），T轴垂直于Y轴和X轴；所述高精度工作台（30）设置有标准块（35）和放料盘（34），放料盘（34）的上部为斜导面（340），中部为凹台（342），下部为贯通高精度工作台（30）的通孔（343），凹台（342）设置有放置罐盖的装夹台（341）；所述标准块（35）用于高精度检测激光头机构（5）数据清零；所述T轴旋转驱动机构（32）安装于高精度工作台（30）底部并驱动放料盘（34）绕T轴旋转，所述Y轴移动驱动机构（31）连接所述高精度工作台（30）并驱动高精度工作台（30）沿Y轴移动，所述X轴移动驱动机构（33）连接Y轴移动驱动机构（31）并驱动Y轴移动驱动机构（31）沿X轴移动，X轴移动驱动机构（33）安装于机座（1）；

所述高精度检测激光头机构（5）包括K轴移动驱动机构（51）、Z轴移动机构（52）和两个上下对置的高精度检测激光头（50），所述K轴移动驱动机构（51）驱动上下两个高精度检测激光头（50）在垂直方向反向移动，Z轴移动机构（52）驱动上下两个高精度检测激光头（50）在垂直方向同向移动；

所述多轴高精度高速控制器控制连接Y轴移动驱动机构（31），X轴移动驱动机构（33）、T轴旋转驱动机构（32）、K轴移动驱动机构（51）和Z轴移动机构（52）；

所述多规格存取料机构（2）设置于三轴高精度工作台机构（3）前方，机械旋转吸取机构（7）设置于多规格存取料机构（2）和三轴高精度工作台机构（3）之间，CCD视觉成像定位系统（4）设置于三轴高精度工作台机构（3）的上方，高精度检测激光头机构（5）设置于CCD视觉成像定位系统（4）旁侧，且当高精度工作台（30）沿X轴移动过来时上下两个高精度检测激光头（50）分别位于高精度工作台（30）的上下方。

2.根据权利要求1所述的全自动视觉刻线检测设备，其特征在于：所述多规格存取料机构（2）包括放料台（21）、放料台驱动机构（20）和多根挡料柱（22），所述驱动机构驱动放料台（21）左右移动，多根挡料柱（22）安装于放料台（21），每四根以上的挡料柱（22）围成一个放料区，放料区位置中间有顶料孔（23），多规格存取料机构（2）下方设置有顶料机构（24）。

3.根据权利要求2所述的全自动视觉刻线检测设备，其特征在于：所述机械旋转吸取机构（7）包括吸盘（70）和吸盘驱动机构（71），吸盘驱动机构（71）驱动吸盘（70）上下移动，及驱动吸盘（70）从多规格存取料机构（2）旋转至三轴高精度工作台机构（3）。

4.根据权利要求3所述的全自动视觉刻线检测设备，其特征在于：所述高精度工作台（30）设置有两个放料盘（34），两个放料盘（34）的斜导面（340）、凹台（342）、通孔（343）和装夹台（341）的大小均不同。

5.根据权利要求4所述的全自动视觉刻线检测设备，其特征在于：所述T轴旋转驱动机构（32）为电机驱动同步带的结构。

6.根据权利要求1至5任一项所述的全自动视觉刻线检测设备，其特征在于：所述高精度检测激光头机构（5）包括半导体激光发射器（501）、物镜（502）、音叉（504）、小孔（505）、感光元件（506）、用于精确测量目标距离的传感器（503）；半导体激光发射器（501）的激光束穿过依靠音叉（504）快速上下振动的物镜（502）聚集在目标表面，从目标表面反射的光束汇集在小孔（505）处，随后进入感光元件，通过测量光线进入感光元件时物镜（502）的确切位置，就可以确定目标高度。

7.全自动视觉刻线检测方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤一、CCD视觉成像定位系统（4）判断高精度工作台（30）工作位是否放置有罐盖，如果放置有罐盖则取走罐盖；

步骤二、数据清零：两个高精度检测激光头（50）靠近标准块（35），使上下两个高精度检测激光头（50）与标准块（35）距离为6mm，使得高精度检测激光头（50）的误差为±0.5μm；

步骤三，高精度工作台（30）和多规格存取料机构（2）移动到对应机械旋转吸取机构（7）的待料区；顶料机构（24）上升顶起罐盖，同时吸盘驱动机构（71）驱动吸盘（70）旋转至多规格存取料机构（2）的放料区上方并驱动吸盘（70）下降吸取罐盖，吸盘驱动机构（71）再驱动吸盘（70）上升并旋转至高精度工作台（30）的放料盘（34），吸盘（70）将罐盖放置于放料盘（34）的装夹台（341）位置；机械旋转吸取机构（7）复位；

步骤四，CCD视觉成像定位系统（4）对罐盖的刻痕进行成像定位，将数据发送至PC电脑（6）；

步骤五，高精度工作台（30）沿移动到测量位，上下两个高精度检测激光头（50）对罐盖的刻痕上下部进行测量；具体为，多轴高精度高速控制器根据CCD视觉成像定位系统（4）的刻痕位置数据，控制高精度工作台（30）沿X轴、Y轴和T轴动作，使得上下两个高精度检测激光头（50）对罐盖的刻线的上下部每个点都可进行测量，并发送测量数据至PC电脑（6）；高精度检测激光头（50）使用共焦原理和音叉（504），其激光束穿过依靠音叉（504）快速上下振动的物镜（502）聚集在刻线的上部或下部表面，从刻线的上部或下部表面反射的光束汇集在小孔（505）处，随后进入感光元件，通过测量光线进入感光元件时物镜（502）的确切位置，就可以确定刻线的上部或下部高度，传感器（503）精确测量刻线的上部或下部表面的距离，不受刻线材质、颜色或角度的影响；

步骤六、PC电脑（6）根据上下两个高精度检测激光头（50）的测量数据，计算出刻线深度，并完成与标准值的分析对比；同时PC电脑（6）显示罐盖刻线横截面和罐盖刻线位置上下表面的图像；

重复上述步骤，完成多个罐盖的刻线检测，并自动生成检测报告。