可编程数字化机器视觉检测平台的制作方法
可编程数字化机器视觉检测平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可编程数字化机器视觉检测平台，尤其涉及一种用于检测复杂细小的电子元件的可编程数字化机器视觉检测平台。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，对于结构复杂的微小零件的检测，例如，对于各个电子元件的检测，一般工人先用夹具将电子元件放置到视觉检测系统的检测台上，然后视觉检测系统对放置在检测区内的电子元件的各个表面进行检测，并识别被检测的电子元件是否为合格品，如果判断为合格品，则工人再用夹具将合格的电子元件放置到合格品容器中，如果判断为次品，则工人再用夹具将不合格的电子元件放置到合次品容器中，这样，就完成了电子元件的检测。
[0003]现有的技术中，也有很多生产设备内嵌了视觉检测功能，即实现产品的在线检测，能实现集合自动上料、自动检测和自动下料功能，但那些设备只能做一种或者少数几种产品的检测，设备的柔性不高。需要指出的是，在现有的视觉检测技术中，也有一些离线检测的单机设备，但那些设备只是专门为某一种或一类产品检测的专用设备，无法做到数字化可编程，不能支持其他不同类型的产品检测。但是，在现有的视觉检测系统中，电子元件的供料、卸料等操作均需要人工完成，因此，检测效率低。
[0004]另外，在现有的视觉检测系统中，各个摄像机相对于被检测的电子元件之间的距离不能根据电子元件的尺寸大小自由调节，因此，对于一些极其微小的电子元件，其检测精度受到限制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
[0006]本发明的一个目的在于提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，其整个检测过程全部通过程序控制、自动执行，无需人工参与，因此，提高了检测效率。
[0007]本发明的另一个目的在于提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，其能够根据零件的尺寸大小在多个方向上调节各个摄像机与待检测的零件之间的距离，以便提高检测精度。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，包括:可编程自动供料系统，用于供应待检测的零件；可编程机器人拾取系统，具有机器人和第一视觉系统，所述机器人在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和可编程检测系统，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格，其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人将该零件放入容纳次品的第二容器。
[0009]根据本发明的一个实例性的实施例，所述可编程机器人拾取系统还包括工具箱，所述机器人能够在第一视觉系统的引导下从工具箱中选择合适的工具并自动更换其上安装的工具。
[0010]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一视觉系统包括第一摄像机，所述第一摄像机被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第一摄像机与所述待检测零件之间的距离以及与所述机器人之间的距离。
[0011]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一摄像机安装在一个移动臂上，所述移动臂能够在竖直方向上移动。
[0012]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一视觉系统还包括第一光源，所述第一光源安装在所述移动臂上，以便随第一摄像机一起移动。
[0013]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一光源发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。
[0014]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统包括至少一个第二摄像机，所述至少一个第二摄像机中的每个被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第二摄像机与所述待检测零件之间的距离。
[0015]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统包括多个第二摄像机，用于同时识别移动到检测区内的零件的多个不同表面的特征。
[0016]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统包括:第一个第二摄像机，其光轴在第一方向上延伸；第二个第二摄像机，其光轴在与第一方向垂直的第二方向上延伸；和第三个第二摄像机，其光轴在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上延伸。
[0017]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统还包括:第四个第二摄像机，其光轴在与第一方向、第二方向和第三方向不同的第四方向上延伸。
[0018]根据本发明的另一个实例性的实施例，每个第二摄像机安装在一个独立的移动机构上，所述移动机构能够在第一方向、第二方向和第三方向上移动，以便使所述第二摄像机能够在第一方向、第二方向和第三方向上移动。
[0019]根据本发明的另一个实例性的实施例，每个移动机构包括:第一移动臂，其能够沿第一方向移动；第二移动臂，其安装在第一移动臂上，并能够沿第二方向移动；和第三移动臂，其安装在第二移动臂上，并能够沿第三方向移动。
[0020]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二摄像机安装在第一移动臂或第三移动臂上。
[0021]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一方向为第一水平方向，所述第二方向为与第一水平方向垂直的第二水平方向，并且所述第三方向为与第一水平方向和第二水平方向垂直的竖直方向。
[0022]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统还包括与所述至少一个第二摄像机中的每个对应的第二光源，每个所述第二光源安装在对应的移动机构上，以便随对应的第二摄像机一起移动。
[0023]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述每个所述第二光源发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。
[0024]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述可编程检测系统还包括安装在所述检测区内的转动台，所述机器人能够将拾取的待检测零件放置在转动台上；并且所述转动台能够围绕竖直方向旋转，以便改变放置在其上的待检测零件的方位。
[0025]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述转动台上具有多个真空吸口，用于吸附和定位放置在其上的零件。
[0026]与现有技术相比，本发明的整个检测过程全部利用程序控制、自动地执行，无需人工参与，提高了检测效率。而且，本发明能够根据零件的尺寸大小在多个方向上调节各个摄像机与待检测的零件之间的距离，提高了检测精度。
[0027]本发明的新型视觉检测平台是一套独立于生产线的离线的单机设备，不依赖于或寄生于生产设备，并且能支持多种不同产品的检测，而且可以基于该视觉检测平台开发针对不同产品的自动化视觉检测功能，不同检测任务之间的切换也非常的快。
[0028]通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
【附图说明】
[0029]图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的可编程数字化机器视觉检测平台的各个功能模块的示意图；
[0030]图2显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的俯视图；
[0031]图3显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程自动供料系统的立体示意图；
[0032]图4显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程机器人拾取系统的第一视觉系统的立体示意图；
[0033]图5显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第一套子检测系统的立体示意图；
[0034]图6显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第二套子检测系统的立体示意图；
[0035]图7显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第三套子检测系统的立体示意图；和
[0036]图8显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的旋转台的立体示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对 本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
[0038]在图1至图8所示的实施例中，提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，包括:可编程自动供料系统100，用于供应待检测的零件；可编程机器人拾取系统200，具有机器人210和第一视觉系统，机器人210在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统100供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和可编程检测系统300，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格。其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人210将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人210将该零件放入容纳次品的第二容器。
[0039]图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的可编程数字化机器视觉检测平台的各个功能模块的示意图。
[0040]如图1所示，该可编程数字化机器视觉检测平台主要包括三个功能模块，第一功能模块是可编程自动供料系统100，第二个功能模块是可编程机器人拾取系统200，第三个功能模块是可编程检测系统300。
[0041]图2显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的俯视图。如图1和图2所示，可编程自动供料系统100用于供应待检测的零件(未图示)。可编程机器人拾取系统200具有机器人210和第一视觉系统(稍后将说明)，机器人210在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统100供应的零件并将拾取的零件移动到检测区(如图2中转动台350所在的区域)。可编程检测系统300具有第二视觉系统(稍后将说明)，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格。当判断被检测的零件为合格品时，机器人210将该零件放入容纳合格品的第一容器(未图示)；当判断被检测的零件为次品时，机器人210将该零件放入容纳次品的第二容器(未图示)。
[0042]这样，零件的整个检测过程，包括供料、取料、检测和卸料等操作均由程序控制，自动执行，无需人工参与，提高了检测效率。
[0043]图3显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程自动供料系统100的立体示意图。
[0044]图示的可编程自动供料系统100在本申请的申请人于2013年10月21递交的专利号为201310495091.6的另一篇中国专利申请中已经公开，这里通过引用，将其整个内容合并到本文中。但是，本发明的可编程自动供料系统不局限于图示的实施例，还可以采用现有技术中任何一种其它结构的可编程自动供料系统。
[0045]请返回图2，可编程机器人拾取系统200还包括工具箱220，机器人210能够在第一视觉系统的引导下从工具箱220中选择合适的工具并自动更换其上安装的工具。这样，机器人210通过更换不同的工具就能够抓取不同的零件。
[0046]图4显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程机器人拾取系统200的第一视觉系统的立体示意图。
[0047]如图4所示，第一视觉系统可以定位在图3所示的可编程自动供料系统100的上方。图示的第一视觉系统包括一个第一摄像机202，第一摄像机202被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节第一摄像机202与待检测零件之间的距离以及与机器人210之间的距离。
[0048]在图4所示的实施例中，第一摄像机202安装在一个移动臂201上，该移动臂201能够在竖直方向Z(参见图5和图6)上移动。但是，本发明不局限于图示的实施例，第一摄像机202也可以如图5-图7所示的第二摄像机那样能够同时在第一水平方向X(参见图5和图6)、第二水平方向Y(参见图5和图6)和竖直方向Z中的至少一个方向上移动。在本发明的另一个实施例中，第一摄像机202也可以在不同于第一水平方向X、第二水平方向Y和竖直方向Z的其它任一个方向上移动。
[0049]如图4所示，第一视觉系统还包括第一光源203，第一光源203安装在移动臂201上，以便随第一摄像机202 —起移动。第一光源203为第一摄像机202提供照明光。在本发明的一个实施例中，第一光源203发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0050]图5显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第一套子检测系统310的立体示意图；图6显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第二套子检测系统320的立体示意图；图7显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第三套子检测系统330的立体示意图。
[0051]如图5所不,第一套子检测系统310包括:第一移动臂311,其能够沿第一方向X移动；第二移动臂312，其安装在第一移动臂311上，并能够沿第二方向Y移动；第三移动臂313，其安装在第二移动臂312上，并能够沿第三方向Z移动；和安装在第三移动臂313上的一个第二摄像机314。因此，第二摄像机314能够沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的至少一个方向移动，以便能够调节第二摄像机314与待检测零件之间的距离。
[0052]在图示的实施例中，第一方向X为第一水平方向，第二方向Y为与第一水平方向垂直的第二水平方向，并且第三方向Z为与第一水平方向和第二水平方向垂直的竖直方向。
[0053]如图5所示，第一套子检测系统310还包括安装在第三移动臂313上的一个第二光源315，以便随对应的第二摄像机314 —起移动。第二光源315为第二摄像机314提供照明光。在本发明的一个实施例中，第二光源315发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0054]如图5所示，第二摄像机314的光轴在第一水平方向X上延伸，用于沿第一水平方向X拍摄零件的图片。
[0055]如图6所示，第二套子检测系统320包括:第一移动臂321，其能够沿第一方向X移动；第二移动臂322，其安装在第一移动臂321上，并能够沿第二方向Y移动；第三移动臂323，其安装在第二移动臂322上，并能够沿第三方向Z移动；和安装在第三移动臂323上的一个第二摄像机324。因此，第二摄像机324能够沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的至少一个方向移动，以便能够调节第二摄像机324与待检测零件之间的距离。
[0056]如图6所示，第二套子检测系统320还包括安装在第三移动臂323上的一个第二光源325，以便随对应的第二摄像机324 —起移动。第二光源325为第二摄像机324提供照明光。在本发明的一个实施例中，第二光源325发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0057]如图6所示，第二摄像机324的光轴在第二水平方向Y上延伸，用于沿第二水平方向Y拍摄零件的图片。
[0058]如图7所示，第三套子检测系统330包括:第一移动臂331，其能够沿第一方向X移动；第二移动臂332，其安装在第一移动臂331上，并能够沿第二方向Y移动；第三移动臂333，其安装在第二移动臂332上，并能够沿第三方向Z移动；和安装在第三移动臂333上的一个第二摄像机334。因此，第二摄像机334能够沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的至少一个方向移动，以便能够调节第二摄像机334与待检测零件之间的距离。
[0059]如图7所示，第三套子检测系统330还包括安装在第三移动臂333上的一个第二光源335，以便随对应的第二摄像机334 —起移动。第二光源335为第二摄像机334提供照明光。在本发明的一个实施例中，第二光源335发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0060]如图7所示，第二摄像机334的光轴在竖直方向Z上延伸，用于沿竖直方向Z拍摄零件的图片。
[0061]这样，视觉检测系统300就能够从多个不同的方向检测零件的多个不同的表面。
[0062]尽管未图示，本发明的视觉检测系统300还可以包括第四套子检测系统，第四套子检测系统中的一个第二摄像机的光轴在与第一方向X、第二方向Z和第三方向Y不同的第四方向上延伸，除此之外，第四套子检 测系统可以与前述第一、第二或第三套子检测系统基本相同或相似。
[0063]需要说明的是，本发明的视觉检测系统300不局限于图示的实施例，可以仅包括一套子检测系统、二套子检测系统、五套子检测系统或更多套子检测系统。
[0064]图8显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的旋转台350的立体示意图。
[0065]如图2和图8所示，可编程检测系统300还包括安装在检测区内的转动台350，机器人210能够将拾取的待检测零件放置在转动台350上；并且转动台350能够围绕竖直方向Z旋转，以便改变放置在其上的待检测零件的方位。
[0066]在本发明的一个实例性的实施例中，转动台350上具有多个真空吸口 351、352，用于吸附和定位放置在其上的零件。多个真空吸口 351、352可以由不同尺寸和形状的真空吸口组成，这样，能够吸附和定位不同尺寸和形状的零件。
[0067]虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
[0068]虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
[0069]应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另夕卜，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
【主权项】
1.一种可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，包括: 可编程自动供料系统(100)，用于供应待检测的零件； 可编程机器人拾取系统(200)，具有机器人(210)和第一视觉系统，所述机器人(210)在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统(100)供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和 可编程检测系统(300)，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格， 其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人(210)将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人(210)将该零件放入容纳次品的第二容器。2.根据权利要求1所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述可编程机器人拾取系统(200)还包括工具箱(220)，所述机器人(210)能够在第一视觉系统的引导下从工具箱(220)中选择合适的工具并自动更换其上安装的工具。3.根据权利要求2所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一视觉系统包括第一摄像机(202)，所述第一摄像机(202)被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第一摄像机(202)与所述待检测零件之间的距离以及与所述机器人(210)之间的距离。4.根据权利要求3所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一摄像机(202)安装在一个移动臂(201)上，所述移动臂(201)能够在竖直方向(Z)上移动。5.根据权利要求4所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一视觉系统还包括第一光源(203)，所述第一光源(203)安装在所述移动臂(201)上，以便随第一摄像机(202) —起移动。6.根据权利要求5所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一光源(203)发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。7.根据权利要求2所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二视觉系统包括至少一个第二摄像机(314、324、334)，所述至少一个第二摄像机(314、324、334)中的每个被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第二摄像机(314、324、334)与所述待检测零件之间的距离。8.根据权利要求7所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二视觉系统包括多个第二摄像机(314、324、334)，用于同时识别移动到检测区内的零件的多个不同表面的特征。9.根据权利要求8所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，所述第二视觉系统包括: 第一个第二摄像机(314)，其光轴在第一方向(X)上延伸； 第二个第二摄像机(324)，其光轴在与第一方向(X)垂直的第二方向(Y)上延伸；和 第三个第二摄像机(334),其光轴在与第一方向(X)和第二方向(Y)垂直的第三方向(Z)上延伸。10.根据权利要求9所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，所述第二视觉系统还包括: 第四个第二摄像机，其光轴在与第一方向00、第二方向(Z)和第三方向(Y)不同的第四方向上延伸。11.根据权利要求?ο所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 每个第二摄像机(314)安装在一个独立的移动机构上，所述移动机构能够在第一方向(X)、第二方向(Y)和第三方向(Z)上移动，以便使所述第二摄像机(314)能够在第一方向(X)、第二方向⑴和第三方向⑵上移动。12.根据权利要求11所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，每个移动机构包括: 第一移动臂(311),其能够沿第一方向(X)移动； 第二移动臂(312)，其安装在第一移动臂(311)上，并能够沿第二方向(Y)移动；和 第三移动臂(313)，其安装在第二移动臂(312)上，并能够沿第三方向(Z)移动。13.根据权利要求12所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二摄像机(314)安装在第一移动臂(311)或第三移动臂(313)上。14.根据权利要求13所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一方向(X)为第一水平方向，所述第二方向(Y)为与第一水平方向垂直的第二水平方向，并且所述第三方向(Z)为与第一水平方向和第二水平方向垂直的竖直方向。15.根据权利要求14所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二视觉系统还包括与所述至少一个第二摄像机(314、324、334)中的每个对应的第二光源(315、325、335)，每个所述第二光源(315、325、335)安装在对应的移动机构上，以便随对应的第二摄像机(314、324、334) —起移动。16.根据权利要求15所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述每个所述第二光源(315、325、335)发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。17.根据权利要求16所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述可编程检测系统(300)还包括安装在所述检测区内的转动台(350)，所述机器人(210)能够将拾取的待检测零件放置在转动台(350)上；并且 所述转动台(350)能够围绕竖直方向(Z)旋转，以便改变放置在其上的待检测零件的方位。18.根据权利要求17所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述转动台(350)上具有多个真空吸口(351、352)，用于吸附和定位放置在其上的零件。
【专利摘要】本发明公开一种可编程数字化机器视觉检测平台，包括：可编程自动供料系统，用于供应待检测的零件；可编程机器人拾取系统，具有机器人和第一视觉系统，所述机器人在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和可编程检测系统，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格，其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人将该零件放入容纳次品的第二容器。与现有技术相比，本发明的整个检测过程全部利用程序控制、自动地执行，无需人工参与，提高了检测效率。
【IPC分类】G01B11/00
【公开号】CN104897053
【申请号】CN201410079264
【发明人】邓颖聪, 张丹丹, 鲁异, 胡绿海, 曾庆龙
【申请人】泰科电子(上海)有限公司, 泰科电子公司, 深圳市深立精机科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
【公告号】EP2915597A1, US20150254833
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可编程数字化机器视觉检测平台，尤其涉及一种用于检测复杂细小的电子元件的可编程数字化机器视觉检测平台。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，对于结构复杂的微小零件的检测，例如，对于各个电子元件的检测，一般工人先用夹具将电子元件放置到视觉检测系统的检测台上，然后视觉检测系统对放置在检测区内的电子元件的各个表面进行检测，并识别被检测的电子元件是否为合格品，如果判断为合格品，则工人再用夹具将合格的电子元件放置到合格品容器中，如果判断为次品，则工人再用夹具将不合格的电子元件放置到合次品容器中，这样，就完成了电子元件的检测。
[0003]现有的技术中，也有很多生产设备内嵌了视觉检测功能，即实现产品的在线检测，能实现集合自动上料、自动检测和自动下料功能，但那些设备只能做一种或者少数几种产品的检测，设备的柔性不高。需要指出的是，在现有的视觉检测技术中，也有一些离线检测的单机设备，但那些设备只是专门为某一种或一类产品检测的专用设备，无法做到数字化可编程，不能支持其他不同类型的产品检测。但是，在现有的视觉检测系统中，电子元件的供料、卸料等操作均需要人工完成，因此，检测效率低。
[0004]另外，在现有的视觉检测系统中，各个摄像机相对于被检测的电子元件之间的距离不能根据电子元件的尺寸大小自由调节，因此，对于一些极其微小的电子元件，其检测精度受到限制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
[0006]本发明的一个目的在于提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，其整个检测过程全部通过程序控制、自动执行，无需人工参与，因此，提高了检测效率。
[0007]本发明的另一个目的在于提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，其能够根据零件的尺寸大小在多个方向上调节各个摄像机与待检测的零件之间的距离，以便提高检测精度。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，包括:可编程自动供料系统，用于供应待检测的零件；可编程机器人拾取系统，具有机器人和第一视觉系统，所述机器人在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和可编程检测系统，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格，其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人将该零件放入容纳次品的第二容器。
[0009]根据本发明的一个实例性的实施例，所述可编程机器人拾取系统还包括工具箱，所述机器人能够在第一视觉系统的引导下从工具箱中选择合适的工具并自动更换其上安装的工具。
[0010]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一视觉系统包括第一摄像机，所述第一摄像机被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第一摄像机与所述待检测零件之间的距离以及与所述机器人之间的距离。
[0011]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一摄像机安装在一个移动臂上，所述移动臂能够在竖直方向上移动。
[0012]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一视觉系统还包括第一光源，所述第一光源安装在所述移动臂上，以便随第一摄像机一起移动。
[0013]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一光源发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。
[0014]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统包括至少一个第二摄像机，所述至少一个第二摄像机中的每个被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第二摄像机与所述待检测零件之间的距离。
[0015]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统包括多个第二摄像机，用于同时识别移动到检测区内的零件的多个不同表面的特征。
[0016]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统包括:第一个第二摄像机，其光轴在第一方向上延伸；第二个第二摄像机，其光轴在与第一方向垂直的第二方向上延伸；和第三个第二摄像机，其光轴在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上延伸。
[0017]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统还包括:第四个第二摄像机，其光轴在与第一方向、第二方向和第三方向不同的第四方向上延伸。
[0018]根据本发明的另一个实例性的实施例，每个第二摄像机安装在一个独立的移动机构上，所述移动机构能够在第一方向、第二方向和第三方向上移动，以便使所述第二摄像机能够在第一方向、第二方向和第三方向上移动。
[0019]根据本发明的另一个实例性的实施例，每个移动机构包括:第一移动臂，其能够沿第一方向移动；第二移动臂，其安装在第一移动臂上，并能够沿第二方向移动；和第三移动臂，其安装在第二移动臂上，并能够沿第三方向移动。
[0020]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二摄像机安装在第一移动臂或第三移动臂上。
[0021]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第一方向为第一水平方向，所述第二方向为与第一水平方向垂直的第二水平方向，并且所述第三方向为与第一水平方向和第二水平方向垂直的竖直方向。
[0022]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述第二视觉系统还包括与所述至少一个第二摄像机中的每个对应的第二光源，每个所述第二光源安装在对应的移动机构上，以便随对应的第二摄像机一起移动。
[0023]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述每个所述第二光源发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。
[0024]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述可编程检测系统还包括安装在所述检测区内的转动台，所述机器人能够将拾取的待检测零件放置在转动台上；并且所述转动台能够围绕竖直方向旋转，以便改变放置在其上的待检测零件的方位。
[0025]根据本发明的另一个实例性的实施例，所述转动台上具有多个真空吸口，用于吸附和定位放置在其上的零件。
[0026]与现有技术相比，本发明的整个检测过程全部利用程序控制、自动地执行，无需人工参与，提高了检测效率。而且，本发明能够根据零件的尺寸大小在多个方向上调节各个摄像机与待检测的零件之间的距离，提高了检测精度。
[0027]本发明的新型视觉检测平台是一套独立于生产线的离线的单机设备，不依赖于或寄生于生产设备，并且能支持多种不同产品的检测，而且可以基于该视觉检测平台开发针对不同产品的自动化视觉检测功能，不同检测任务之间的切换也非常的快。
[0028]通过下文中参照附图对本发明所作的描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。
【附图说明】
[0029]图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的可编程数字化机器视觉检测平台的各个功能模块的示意图；
[0030]图2显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的俯视图；
[0031]图3显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程自动供料系统的立体示意图；
[0032]图4显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程机器人拾取系统的第一视觉系统的立体示意图；
[0033]图5显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第一套子检测系统的立体示意图；
[0034]图6显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第二套子检测系统的立体示意图；
[0035]图7显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第三套子检测系统的立体示意图；和
[0036]图8显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的旋转台的立体示意图。
【具体实施方式】
[0037]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对 本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
[0038]在图1至图8所示的实施例中，提供一种可编程数字化机器视觉检测平台，包括:可编程自动供料系统100，用于供应待检测的零件；可编程机器人拾取系统200，具有机器人210和第一视觉系统，机器人210在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统100供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和可编程检测系统300，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格。其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人210将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人210将该零件放入容纳次品的第二容器。
[0039]图1显示根据本发明的一个实例性的实施例的可编程数字化机器视觉检测平台的各个功能模块的示意图。
[0040]如图1所示，该可编程数字化机器视觉检测平台主要包括三个功能模块，第一功能模块是可编程自动供料系统100，第二个功能模块是可编程机器人拾取系统200，第三个功能模块是可编程检测系统300。
[0041]图2显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的俯视图。如图1和图2所示，可编程自动供料系统100用于供应待检测的零件(未图示)。可编程机器人拾取系统200具有机器人210和第一视觉系统(稍后将说明)，机器人210在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统100供应的零件并将拾取的零件移动到检测区(如图2中转动台350所在的区域)。可编程检测系统300具有第二视觉系统(稍后将说明)，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格。当判断被检测的零件为合格品时，机器人210将该零件放入容纳合格品的第一容器(未图示)；当判断被检测的零件为次品时，机器人210将该零件放入容纳次品的第二容器(未图示)。
[0042]这样，零件的整个检测过程，包括供料、取料、检测和卸料等操作均由程序控制，自动执行，无需人工参与，提高了检测效率。
[0043]图3显示图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程自动供料系统100的立体示意图。
[0044]图示的可编程自动供料系统100在本申请的申请人于2013年10月21递交的专利号为201310495091.6的另一篇中国专利申请中已经公开，这里通过引用，将其整个内容合并到本文中。但是，本发明的可编程自动供料系统不局限于图示的实施例，还可以采用现有技术中任何一种其它结构的可编程自动供料系统。
[0045]请返回图2，可编程机器人拾取系统200还包括工具箱220，机器人210能够在第一视觉系统的引导下从工具箱220中选择合适的工具并自动更换其上安装的工具。这样，机器人210通过更换不同的工具就能够抓取不同的零件。
[0046]图4显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程机器人拾取系统200的第一视觉系统的立体示意图。
[0047]如图4所示，第一视觉系统可以定位在图3所示的可编程自动供料系统100的上方。图示的第一视觉系统包括一个第一摄像机202，第一摄像机202被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节第一摄像机202与待检测零件之间的距离以及与机器人210之间的距离。
[0048]在图4所示的实施例中，第一摄像机202安装在一个移动臂201上，该移动臂201能够在竖直方向Z(参见图5和图6)上移动。但是，本发明不局限于图示的实施例，第一摄像机202也可以如图5-图7所示的第二摄像机那样能够同时在第一水平方向X(参见图5和图6)、第二水平方向Y(参见图5和图6)和竖直方向Z中的至少一个方向上移动。在本发明的另一个实施例中，第一摄像机202也可以在不同于第一水平方向X、第二水平方向Y和竖直方向Z的其它任一个方向上移动。
[0049]如图4所示，第一视觉系统还包括第一光源203，第一光源203安装在移动臂201上，以便随第一摄像机202 —起移动。第一光源203为第一摄像机202提供照明光。在本发明的一个实施例中，第一光源203发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0050]图5显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第一套子检测系统310的立体示意图；图6显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第二套子检测系统320的立体示意图；图7显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的第二视觉系统中的第三套子检测系统330的立体示意图。
[0051]如图5所不,第一套子检测系统310包括:第一移动臂311,其能够沿第一方向X移动；第二移动臂312，其安装在第一移动臂311上，并能够沿第二方向Y移动；第三移动臂313，其安装在第二移动臂312上，并能够沿第三方向Z移动；和安装在第三移动臂313上的一个第二摄像机314。因此，第二摄像机314能够沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的至少一个方向移动，以便能够调节第二摄像机314与待检测零件之间的距离。
[0052]在图示的实施例中，第一方向X为第一水平方向，第二方向Y为与第一水平方向垂直的第二水平方向，并且第三方向Z为与第一水平方向和第二水平方向垂直的竖直方向。
[0053]如图5所示，第一套子检测系统310还包括安装在第三移动臂313上的一个第二光源315，以便随对应的第二摄像机314 —起移动。第二光源315为第二摄像机314提供照明光。在本发明的一个实施例中，第二光源315发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0054]如图5所示，第二摄像机314的光轴在第一水平方向X上延伸，用于沿第一水平方向X拍摄零件的图片。
[0055]如图6所示，第二套子检测系统320包括:第一移动臂321，其能够沿第一方向X移动；第二移动臂322，其安装在第一移动臂321上，并能够沿第二方向Y移动；第三移动臂323，其安装在第二移动臂322上，并能够沿第三方向Z移动；和安装在第三移动臂323上的一个第二摄像机324。因此，第二摄像机324能够沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的至少一个方向移动，以便能够调节第二摄像机324与待检测零件之间的距离。
[0056]如图6所示，第二套子检测系统320还包括安装在第三移动臂323上的一个第二光源325，以便随对应的第二摄像机324 —起移动。第二光源325为第二摄像机324提供照明光。在本发明的一个实施例中，第二光源325发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0057]如图6所示，第二摄像机324的光轴在第二水平方向Y上延伸，用于沿第二水平方向Y拍摄零件的图片。
[0058]如图7所示，第三套子检测系统330包括:第一移动臂331，其能够沿第一方向X移动；第二移动臂332，其安装在第一移动臂331上，并能够沿第二方向Y移动；第三移动臂333，其安装在第二移动臂332上，并能够沿第三方向Z移动；和安装在第三移动臂333上的一个第二摄像机334。因此，第二摄像机334能够沿第一方向X、第二方向Y和第三方向Z中的至少一个方向移动，以便能够调节第二摄像机334与待检测零件之间的距离。
[0059]如图7所示，第三套子检测系统330还包括安装在第三移动臂333上的一个第二光源335，以便随对应的第二摄像机334 —起移动。第二光源335为第二摄像机334提供照明光。在本发明的一个实施例中，第二光源335发射出的光线的光强、颜色和其它性能参数能够通过程序自动控制和调节。
[0060]如图7所示，第二摄像机334的光轴在竖直方向Z上延伸，用于沿竖直方向Z拍摄零件的图片。
[0061]这样，视觉检测系统300就能够从多个不同的方向检测零件的多个不同的表面。
[0062]尽管未图示，本发明的视觉检测系统300还可以包括第四套子检测系统，第四套子检测系统中的一个第二摄像机的光轴在与第一方向X、第二方向Z和第三方向Y不同的第四方向上延伸，除此之外，第四套子检 测系统可以与前述第一、第二或第三套子检测系统基本相同或相似。
[0063]需要说明的是，本发明的视觉检测系统300不局限于图示的实施例，可以仅包括一套子检测系统、二套子检测系统、五套子检测系统或更多套子检测系统。
[0064]图8显示用于图1所示的可编程数字化机器视觉检测平台的可编程检测系统的旋转台350的立体示意图。
[0065]如图2和图8所示，可编程检测系统300还包括安装在检测区内的转动台350，机器人210能够将拾取的待检测零件放置在转动台350上；并且转动台350能够围绕竖直方向Z旋转，以便改变放置在其上的待检测零件的方位。
[0066]在本发明的一个实例性的实施例中，转动台350上具有多个真空吸口 351、352，用于吸附和定位放置在其上的零件。多个真空吸口 351、352可以由不同尺寸和形状的真空吸口组成，这样，能够吸附和定位不同尺寸和形状的零件。
[0067]虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
[0068]虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
[0069]应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另夕卜，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本发明的范围。
【主权项】
1.一种可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，包括: 可编程自动供料系统(100)，用于供应待检测的零件； 可编程机器人拾取系统(200)，具有机器人(210)和第一视觉系统，所述机器人(210)在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统(100)供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和 可编程检测系统(300)，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格， 其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人(210)将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人(210)将该零件放入容纳次品的第二容器。2.根据权利要求1所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述可编程机器人拾取系统(200)还包括工具箱(220)，所述机器人(210)能够在第一视觉系统的引导下从工具箱(220)中选择合适的工具并自动更换其上安装的工具。3.根据权利要求2所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一视觉系统包括第一摄像机(202)，所述第一摄像机(202)被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第一摄像机(202)与所述待检测零件之间的距离以及与所述机器人(210)之间的距离。4.根据权利要求3所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一摄像机(202)安装在一个移动臂(201)上，所述移动臂(201)能够在竖直方向(Z)上移动。5.根据权利要求4所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一视觉系统还包括第一光源(203)，所述第一光源(203)安装在所述移动臂(201)上，以便随第一摄像机(202) —起移动。6.根据权利要求5所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一光源(203)发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。7.根据权利要求2所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二视觉系统包括至少一个第二摄像机(314、324、334)，所述至少一个第二摄像机(314、324、334)中的每个被设置成能够在至少一个方向上移动，以便能够调节所述第二摄像机(314、324、334)与所述待检测零件之间的距离。8.根据权利要求7所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二视觉系统包括多个第二摄像机(314、324、334)，用于同时识别移动到检测区内的零件的多个不同表面的特征。9.根据权利要求8所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，所述第二视觉系统包括: 第一个第二摄像机(314)，其光轴在第一方向(X)上延伸； 第二个第二摄像机(324)，其光轴在与第一方向(X)垂直的第二方向(Y)上延伸；和 第三个第二摄像机(334),其光轴在与第一方向(X)和第二方向(Y)垂直的第三方向(Z)上延伸。10.根据权利要求9所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，所述第二视觉系统还包括: 第四个第二摄像机，其光轴在与第一方向00、第二方向(Z)和第三方向(Y)不同的第四方向上延伸。11.根据权利要求?ο所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 每个第二摄像机(314)安装在一个独立的移动机构上，所述移动机构能够在第一方向(X)、第二方向(Y)和第三方向(Z)上移动，以便使所述第二摄像机(314)能够在第一方向(X)、第二方向⑴和第三方向⑵上移动。12.根据权利要求11所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于，每个移动机构包括: 第一移动臂(311),其能够沿第一方向(X)移动； 第二移动臂(312)，其安装在第一移动臂(311)上，并能够沿第二方向(Y)移动；和 第三移动臂(313)，其安装在第二移动臂(312)上，并能够沿第三方向(Z)移动。13.根据权利要求12所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二摄像机(314)安装在第一移动臂(311)或第三移动臂(313)上。14.根据权利要求13所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第一方向(X)为第一水平方向，所述第二方向(Y)为与第一水平方向垂直的第二水平方向，并且所述第三方向(Z)为与第一水平方向和第二水平方向垂直的竖直方向。15.根据权利要求14所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述第二视觉系统还包括与所述至少一个第二摄像机(314、324、334)中的每个对应的第二光源(315、325、335)，每个所述第二光源(315、325、335)安装在对应的移动机构上，以便随对应的第二摄像机(314、324、334) —起移动。16.根据权利要求15所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述每个所述第二光源(315、325、335)发射出的光线的光强和颜色能够通过程序自动控制和调节。17.根据权利要求16所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述可编程检测系统(300)还包括安装在所述检测区内的转动台(350)，所述机器人(210)能够将拾取的待检测零件放置在转动台(350)上；并且 所述转动台(350)能够围绕竖直方向(Z)旋转，以便改变放置在其上的待检测零件的方位。18.根据权利要求17所述的可编程数字化机器视觉检测平台，其特征在于， 所述转动台(350)上具有多个真空吸口(351、352)，用于吸附和定位放置在其上的零件。
【专利摘要】本发明公开一种可编程数字化机器视觉检测平台，包括：可编程自动供料系统，用于供应待检测的零件；可编程机器人拾取系统，具有机器人和第一视觉系统，所述机器人在第一视觉系统的引导下拾取由可编程自动供料系统供应的零件并将拾取的零件移动到检测区；和可编程检测系统，具有第二视觉系统，用于识别移动到检测区内的零件的特征，并根据识别到的特征判断该零件是否合格，其中，当判断被检测的零件为合格品时，机器人将该零件放入容纳合格品的第一容器；当判断被检测的零件为次品时，机器人将该零件放入容纳次品的第二容器。与现有技术相比，本发明的整个检测过程全部利用程序控制、自动地执行，无需人工参与，提高了检测效率。
【IPC分类】G01B11/00
【公开号】CN104897053
【申请号】CN201410079264
【发明人】邓颖聪, 张丹丹, 鲁异, 胡绿海, 曾庆龙
【申请人】泰科电子(上海)有限公司, 泰科电子公司, 深圳市深立精机科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
【公告号】EP2915597A1, US20150254833
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