基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，所述質(zhì)檢裝置包括滑塊沿金剛線軸向方向移動的單軸機械臂，滑塊上設(shè)有光學(xué)位移臺，光學(xué)位移臺上設(shè)有相互配合用于拍攝金剛線的顯微鏡頭與攝像機；工作站，攝像機、控制單軸機械臂的PLC、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與處理金剛線圖像的工作站分別構(gòu)成數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)；利用機械臂與金剛線的同向運動減少攝像機與金剛線的相對速度差從而提高圖像的清晰度，使用工作站對采集后的圖像進行處理分析得到金剛線顆粒的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，金剛線運動時就可以完成圖像的采集與處理，實現(xiàn)在線質(zhì)檢，檢測速度快，整個質(zhì)檢過程自動完成。
【專利說明】基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及切割線的檢測領(lǐng)域，具體是一種基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢
裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]晶體硅是太陽能光伏產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要原材料，由于晶體硅是典型的硬脆性材料，目前采用金剛石線切割機對晶體硅進行切割，利用它切割晶體硅具有速度快，成本低，且環(huán)保的優(yōu)點，而金剛石線切割機的主要工作部件是一根通過電鍍在其表面固結(jié)了金剛石顆粒的切割鋼絲，即為金剛線。切割晶體硅時，金剛線質(zhì)量直接影響切割出的硅片的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，金剛線的生產(chǎn)過程中需要對其質(zhì)量進行嚴格的監(jiān)控，而決定金剛線質(zhì)量的最重要的參數(shù)是固結(jié)在其表面不同粒度的金剛石顆粒的數(shù)量，傳統(tǒng)的金剛線質(zhì)檢方法是采用離線檢測的方式，將生產(chǎn)出的產(chǎn)品置于高倍顯微攝像機下拍成照片，再經(jīng)人工或計算機輔助分析獲取金剛線的質(zhì)量參數(shù)；這種方法的檢測速度慢，檢測過程不易控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，該裝置能夠?qū)饎偩€顆粒進行在線質(zhì)檢，檢測速度快，實現(xiàn)自動化控制檢測。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，包括滑塊沿金剛線軸向方向移動的單軸機械臂，滑塊上設(shè)有光學(xué)位移臺，光學(xué)位移臺上設(shè)有相互配合用于拍攝金剛線的顯微鏡頭與攝像機，光學(xué)位移臺上還設(shè)有對金剛線照明的LED燈；所述質(zhì)檢裝置還包括交換機、控制單軸機械臂的PLC、存儲金剛線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與處理金剛線圖像的工作站，PLC、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與工作站分別與交換機相連構(gòu)成數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。
[0005]進一步的，所述LED燈采用可調(diào)節(jié)亮度的LED燈，質(zhì)檢裝置包含用于調(diào)節(jié)LED燈亮度的模擬電流控制器。
[0006]進一步的，所述質(zhì)檢裝置還包括用于攝像機標定的標定板，標定板豎直設(shè)置并通過固定桿與光學(xué)位移臺固定連接；標定板的板面設(shè)有用于穿設(shè)金剛線的線槽，標定板板體沿豎直方向設(shè)有用于放置測微尺的尺槽，標定板的板面沿測微尺的側(cè)邊設(shè)有調(diào)節(jié)測微尺位置的調(diào)節(jié)螺栓。
[0007]進一步的，所述單軸機械臂采用TL 135-L10-S350-BD-P200。
[0008]進一步的，所述顯微鏡頭采用MORITEX ML-Z07545。
[0009]進一步的,所述攝像機采用Point Grey FL3-GE-20S4M-C。
[0010]進一步的，所述LED燈采用0PT-LS82-W，所述模擬電流控制器采用0PT-APA0824-4。
[0011]本發(fā)明的有益效果是，設(shè)置滑塊能夠沿金剛線軸線方向移動的單軸機械臂，利用機械臂與金剛線的同向運動減少攝像機與金剛線的相對速度差從而提高圖像的清晰度，使用工作站對采集后的圖像進行處理分析得到金剛線顆粒的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，金剛線運動時就可以完成圖像的采集與處理，實現(xiàn)在線質(zhì)檢，檢測速度快，整個質(zhì)檢過程自動完成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中單軸機械臂、攝像機、顯微鏡頭與攝像機標定板的放大裝配示意圖；
圖3是圖1中標定板的放大示意圖；
圖4是本發(fā)明中工作臺圖像處理的流程圖；
圖5是10X 10大小的二值化圖像；
圖6是圖5的游程碼表；
圖7是建立圖6游程碼表的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]結(jié)合圖1與圖2所示，本發(fā)明提供的一種基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，包括滑塊2沿金剛線4軸向方向移動的單軸機械臂1，滑塊I上設(shè)有光學(xué)位移臺3，本實施例的單軸機械臂I可采用CCTL公司的TL 135-L10-S350-BD-P200，其最高運動速度為
0.5m/s，重復(fù)定位精度±0.02mm ;光學(xué)位移臺3上設(shè)有相互配合用于拍攝金剛線4的顯微鏡頭7與攝像機6，通過光學(xué)位移臺3可以對攝像機進行軸向與徑向的調(diào)整，由于被檢測對象金剛線及其上固結(jié)的顆粒幾何尺寸很小，其中金剛線外徑范圍為0.10?0.50mm,顆粒粒徑范圍為10?60Mffl，所以采用短焦距、大孔徑、小視場的顯微鏡頭7對金剛線成像，本實施例采用Moritex公司的手動變焦鏡頭ML-Z07545，使用時可根據(jù)具體檢測的金剛線外徑手動調(diào)整鏡頭放大倍數(shù)使視野中的金剛線上的顆粒易于辨識且數(shù)目合理；光學(xué)位移臺3上還設(shè)有對金剛線照明的第一 LED燈8與第二 LED燈9，本實施例中采用0PT-LS82-W，能夠形成高強度條形光源，采用前向照明能夠保證照射金鋼線上的顆粒；第一 LED燈8與第二 LED燈9還分別電連接有模擬電流控制器10，通過模擬電流控制器10實現(xiàn)對光源亮度的無級調(diào)節(jié)，也可以根據(jù)需要使用一個或是同時使用兩個LED燈，本實施例中模擬電流控制器采用0PT-APA0824-4 ;所述質(zhì)檢裝置還包括交換機15、控制單軸機械臂I的PLC13、存儲金剛線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器17與處理金剛線圖像的工作站16，攝像機6、PLC13、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器17與工作站16分別與交換機15相連構(gòu)成數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)；本實施例中，PLC13可采用SimenisS7-200 CPU226，配裝S7-200系列擴展以太網(wǎng)功能的EM-243模塊；交換機15采用BL-SG108，支持千兆速率數(shù)據(jù)傳輸，提供8個以太網(wǎng)接口，可以滿足本裝置的要求；PLC13還電連接伺服驅(qū)動器14，伺服驅(qū)動器14與單軸機械臂I的伺服電機11相連用于驅(qū)動伺服電機11，伺服電機11的速度傳感器12與PLC13的輸入接口相連向PLC13反饋單軸機械臂的速度；由于單軸機械臂的驅(qū)動電機為Panasonic公司生產(chǎn)的MSMD022G1U伺服電機，故本實施例中伺服驅(qū)動器14選用Panasonic公司生產(chǎn)的伺服驅(qū)動器MADKT1507CA1。
[0014]結(jié)合圖3所示，由于需要確定所拍攝的金剛線圖像和實際的金剛線顆粒之間的幾何關(guān)系，才能從獲取圖像坐標系下確定金剛線顆粒的尺寸，所以需要對攝像機進行標定；所述質(zhì)檢裝置還包括用于攝像機標定的標定板18，標定板18豎直設(shè)置并通過固定桿23與滑塊2固定連接；標定板18的朝向攝像機的板面設(shè)有用于穿設(shè)金剛線4的線槽19，標定板18的板體沿豎直方向設(shè)有用于放置測微尺21的尺槽20，標定板18的板面沿測微尺21側(cè)邊的設(shè)有調(diào)節(jié)測微尺21位置的調(diào)節(jié)螺栓22 ;在標定時，根據(jù)生產(chǎn)線上金剛線的參數(shù)調(diào)整鏡頭參數(shù)后，先將測微尺放入尺槽20內(nèi)，使其與攝像機成像面平行，標定板18位置也是金剛線穿過的位置，因此可以保證生產(chǎn)過程中工作距離Dtj基本保持不變，在拍攝到的測微尺上選定測微尺上的兩個參考點A與B，圖像中A’、B’間以像素表示的距離為:
【權(quán)利要求】
1.基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，其特征在于，所述質(zhì)檢裝置包括滑塊(2)沿金剛線(4)軸向方向移動的單軸機械臂(1)，滑塊(2)上設(shè)有光學(xué)位移臺(3)，光學(xué)位移臺(3)上設(shè)有相互配合用于拍攝金剛線的顯微鏡頭(7)與攝像機(6)，光學(xué)位移臺(3)上還設(shè)有對金剛線照明的LED燈；所述質(zhì)檢裝置還包括交換機(15)、控制單軸機械臂的PLC(13)、存儲金剛線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(17)與處理金剛線圖像的工作站(16)，攝像機(6)、PLC(13)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器(17)及工作站(16)分別與交換機(15)相連構(gòu)成數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，其特征在于，所述LED燈采用可調(diào)節(jié)亮度的LED燈，質(zhì)檢裝置包含用于調(diào)節(jié)LED燈亮度的模擬電流控制器(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，其特征在于，所述質(zhì)檢裝置還包括用于攝像機標定的標定板(18)，標定板(18)豎直設(shè)置并通過固定桿(23)與滑塊(2)固定連接；標定板(18)的板面設(shè)有用于穿設(shè)金剛線的線槽(19)，標定板(18)的板體沿豎直方向設(shè)有用于放置測微尺(21)的尺槽(20)，標定板(18)的板面沿測微尺(21)的側(cè)邊設(shè)有調(diào)節(jié)測微尺(21)位置的調(diào)節(jié)螺栓(22)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，其特征在于，所述單軸機械臂采用TL 135-L10-S350-BD-P200。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，其特征在于，所述顯微鏡頭采用MORITEX ML-Z07545。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，其特征在于，所述攝像機采用 Point Grey FL3-GE-20S4M-C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機器視覺的金剛線顆粒在線質(zhì)檢裝置，其特征在于，所述LED燈采用0PT-LS82-W，所述模擬電流控制器采用0PT-APA0824-4。
【文檔編號】G01N15/00GK104034637SQ201410289456
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月26日
【發(fā)明者】高云峰, 王珂, 王飛陽, 吳重陽, 曹雛清 申請人:蕪湖哈特機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司