本實用新型涉及自動檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于線激光掃描的手機外殼質(zhì)量在線檢測裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著社會和科技水平的不斷進步，智能手機的消費量不斷提高，這對智能手機的零配件生產(chǎn)提出了新的要求。手機外殼作為智能手機的重要配件不僅起著保護作用，還在一定程度上決定了手機的美觀程度，然而其在生產(chǎn)過程中有時會產(chǎn)生凹陷、凸起、異物、以及輪廓變形等缺陷，這將嚴(yán)重影響手機外觀以及裝配質(zhì)量，必須在生產(chǎn)過程中對手機外殼進行篩選和檢測。

傳統(tǒng)的手機外殼質(zhì)量檢測多依靠于人工，然而人工檢測效率低、成本高，因此急需一種自動化檢測方案。近年來隨著科技水平的進步，出現(xiàn)了基于機器視覺的手機外殼質(zhì)量檢測方法，如實用新型專利CN102218406A。該方法使用多個CCD相機對手機外殼的各個表面進行拍攝，通過圖像處理識別出手機外殼表面的劃痕、毛刺、異色等缺陷。此方法不僅需要復(fù)雜的模式識別算法而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要協(xié)同多個CCD相機工作，計算量巨大，此外由于僅采用CCD相機進行檢測的局限性，該方法不能得到手機外殼的三維輪廓，故針對一些不明顯的輪廓變形無法進行有效的檢測，容易造成漏檢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種簡單靈活、快速穩(wěn)定的基于線激光掃描的手機外殼質(zhì)量在線檢測裝置，不僅能實時在線重構(gòu)手機外殼的輪廓，并能自動檢測其有無凹陷、凸起以及輪廓變形等缺陷，適用于在線大批量工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

本實用新型通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于線激光掃描的手機外殼質(zhì)量在線檢測裝置，包括傳送裝置、采集裝置和計算機三個部分；

所述傳送裝置包括傳送導(dǎo)軌、電機、運動控制卡、光電傳感器和用于承載手機外殼的若干基座，所述光電傳感器固定設(shè)置在所述傳送導(dǎo)軌一側(cè)，所述基座固定間隔依次安放在傳送導(dǎo)軌上，所述傳送導(dǎo)軌由運動控制卡控制電機帶動；

所述采集裝置包括光源控制器、線激光發(fā)生器、CCD相機和圖像采集卡，所述光源控制器用于控制線激光發(fā)生器發(fā)射線激光，圖像采集卡用于從CCD相機獲取圖像；

所述計算機分別與光電傳感器、圖像采集卡以及運動控制卡信號連接，用于對整個檢測裝置的控制，并從CCD相機獲取圖像，結(jié)合光電傳感器獲取的基座的位置和速度信息實時在線重構(gòu)手機外殼三維輪廓后與標(biāo)準(zhǔn)手機外殼輪廓進行比較實現(xiàn)手機外殼的質(zhì)量在線檢測。

進一步地，所述手機外殼承載基座水平安放在傳送導(dǎo)軌上，由傳送導(dǎo)軌帶動水平勻速向前運動，所述基座與手機外殼相對固定并且保持水平，兩者的相對位置與姿態(tài)不會因為傳送導(dǎo)軌的運動而發(fā)生改變。

進一步地，所述光電傳感器安裝在傳送導(dǎo)軌的特定位置上，當(dāng)基座運動到該位置時，光電傳感器向計算機發(fā)送檢測信號，由該檢測信號同時觸發(fā)計算機開始記錄基座的速度和位置信息以及開始采集CCD相機的圖像，當(dāng)其檢測到基座完整經(jīng)過該位置時，光電傳感器再次向計算機發(fā)送信號，停止位置和速度信息采集以及圖像采集。

進一步地，所述線激光發(fā)生器和CCD相機以一定角度安裝在特定位置，設(shè)透鏡焦距為f，激光光點O到透鏡距離為l，O的像點P到透鏡距離為d，激光光軸與CCD相機光軸的夾角為α，CCD相機光軸與成像平面的夾角為β，則其應(yīng)滿足以下條件：

進一步地，所述線激光發(fā)生器由光源控制器控制發(fā)射線激光，所述線激光始終垂直照射于基座上的手機外殼，光條清晰明亮，能完整覆蓋手機外殼。

進一步地，所述CCD相機為高分辨率、高幀率面陣相機，兩個相機以一定角度對稱安裝在線激光發(fā)生器兩側(cè)，用于完整、清晰地獲取手機外殼上的光條信息，并經(jīng)圖像采集卡傳輸給計算機。

進一步地，所述計算機為高性能計算機，通過數(shù)據(jù)線接收來自光電傳感器的信號、來自CCD相機的圖像信息、以及來自基座的位置和速度信息。

本實用新型提出了通過線激光掃描來實現(xiàn)手機外殼質(zhì)量在線檢測的裝置，解決和克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，能快速、準(zhǔn)確地檢測出手機外殼的凹陷、凸起以及輪廓變形等缺陷，具體優(yōu)點包括：

1能實時在線重構(gòu)手機外殼三維輪廓，解決普通機器視覺檢測難以對一些不明顯的輪廓變形進行有效檢測的問題。

2可以調(diào)節(jié)傳送導(dǎo)軌運行速度，實現(xiàn)高效合理地在線檢測。

3針對不同的手機外殼，可設(shè)計不同的承載基座，調(diào)整線激光發(fā)生器與CCD相機的安裝位置，實現(xiàn)對不同手機外殼靈活多變的檢測。

4檢測過程中采用兩個CCD相機獲取光條信息綜合處理，減小測量盲區(qū)，避免鏡面反射給測量帶來影響，提高手機外殼的三維重構(gòu)精度。

5通過將重構(gòu)的手機外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓進行對比，能準(zhǔn)確的檢測出手機外殼缺陷，并對其進行智能分類，同時設(shè)定一個可調(diào)檢測標(biāo)準(zhǔn)，避免誤檢和漏檢。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例的手機外殼質(zhì)量在線檢測裝置總示意框圖。

圖2是本實用新型實施例的手機外殼質(zhì)量在線檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中線激光發(fā)生器與CCD相機的安裝示意圖以及線激光掃描原理圖。

圖4是圖3中激光光軸、CCD相機光軸、透鏡所在平面以及像平面之間的位置關(guān)系圖。

圖中標(biāo)號說明如下：

1-傳送導(dǎo)軌；2-左CCD相機；3-線激光發(fā)生器；4-右CCD相機；5-手機外殼承載基座；6-光電傳感器；7-手機外殼；8-光源控制器；9-圖像采集卡；10-計算機；11-運動控制卡；12-電機。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細(xì)描述。

實施例

如圖1至2所示，一種基于線激光掃描的手機外殼質(zhì)量在線檢測裝置，包括傳送裝置、采集裝置和計算機三個部分；所述傳送裝置由傳送導(dǎo)軌1、電機12、運動控制卡11、光電傳感器6以及用于承載手機外殼的基座5構(gòu)成，所述光電傳感器6固定設(shè)置在所述傳送導(dǎo)軌1一側(cè)，所述基座5固定間隔依次安放在傳送導(dǎo)軌1上，傳送導(dǎo)軌1由運動控制卡11控制電機12帶動；所述采集裝置由光源控制器8、線激光發(fā)生器3、CCD相機2、4和圖像采集卡9構(gòu)成，光源控制器8用于控制線激光發(fā)生器3發(fā)射線激光，圖像采集卡9用于從CCD相機2、4獲取圖像；計算機10通過數(shù)據(jù)線分別與光電傳感器6、圖像采集卡9以及運動控制卡11連接，完成對整個檢測裝置的控制，并從CCD相機2、4獲取圖像，結(jié)合基座5的位置和速度信息實時在線重構(gòu)手機外殼三維輪廓后與標(biāo)準(zhǔn)手機外殼輪廓進行比較實現(xiàn)手機外殼的質(zhì)量在線檢測。

所述手機外殼承載基座5水平安放在傳送導(dǎo)軌1上，由傳送導(dǎo)軌1帶動水平勻速向前運動，基座5與手機外殼7相對固定并且保持水平，兩者的相對位置與姿態(tài)不會因為傳送導(dǎo)軌1的運動而發(fā)生改變。

所述光電傳感器6安裝在傳送導(dǎo)軌1的特定位置上，當(dāng)?shù)交?運動開始運動到該位置時，光電傳感器6向計算機發(fā)送檢測信號，由該檢測信號同時觸發(fā)計算機10開始記錄基座5的速度和位置信息以及開始采集CCD相機2、4的圖像，當(dāng)其檢測到基座5完整經(jīng)過該位置時，光電傳感器6再次向計算機10發(fā)送信號，停止位置和速度信息采集以及圖像采集。

如圖3和圖4所示，所述線激光發(fā)生器3和CCD相機2、4以一定角度安裝在特定位置，設(shè)透鏡焦距為f，激光光點O到透鏡距離為l，O的像點P到透鏡距離為d，激光光軸與CCD相機光軸的夾角為α，CCD相機光軸與成像平面的夾角為β，則其應(yīng)滿足以下條件：

所述線激光發(fā)生器3由光源控制器8控制發(fā)射線激光，其始終垂直照射于基座5上的手機外殼7，光條清晰明亮，能完整覆蓋手機外殼7。

所述CCD相機2、4為高分辨率、高幀率面陣相機，兩個相機以一定角度對稱安裝在線激光發(fā)生器3兩側(cè)，能完整、清晰地獲取手機外殼7上的光條信息，并經(jīng)圖像采集卡9傳輸給計算機10。

所述計算機10為高性能計算機，其通過數(shù)據(jù)線分別與光電傳感器6、圖像采集卡9以及運動控制卡11連接，完成對整個檢測裝置的控制；接收來自光電傳感器6的信號、來自CCD相機2、4的圖像信息、以及來自基座5的位置和速度信息；計算機10結(jié)合圖像信息以及位置和速度信息實時得到手機外殼7的三維輪廓；計算機10將得到的手機外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)手機外殼輪廓進行比較，檢測其是否有缺陷，如有缺陷則對其進行智能分類。

具體檢查過程包括如下步驟：

步驟1、將手機外殼7依次安放在基座5上，基座5以固定間隔依次安放在傳送導(dǎo)軌1上；調(diào)整線激光發(fā)生器3和CCD相機2、4的姿態(tài)，使線激光垂直投射于水平面，兩個CCD相機2、4與水平面呈預(yù)定夾角對稱安裝在線激光發(fā)生器3兩側(cè)，能完整拍攝光條信息；記錄CCD相機2、4的位置和姿態(tài)參數(shù)；

步驟2、計算機10給運動控制卡11發(fā)送指令，運動控制卡11控制電機10帶動傳送導(dǎo)軌1，使基座5水平向前勻速運動；光電傳感器6檢測到基座5開始到達預(yù)定位置時給計算機10發(fā)送信號，計算機10控制圖像采集卡9開始從CCD相機2、4采集圖像并且記錄基座5的位置和速度信息；光電傳感器6檢測到基座5完整經(jīng)過預(yù)定位置時給計算10發(fā)送信號，計算機10控制圖像采集卡9停止從CCD相機2、4采集圖像并停止記錄基座5的位置和速度信息；

步驟3、計算機10接收來自CCD相機2、4的圖像數(shù)據(jù)、來自基座5的位置和速度信息；計算機10結(jié)合圖像信息以及位置和速度信息實時得到手機外殼7的三維輪廓；計算機10將得到手機外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)手機外殼輪廓進行比較，判斷手機外殼7是否有缺陷，如有缺陷則對其進行智能分類；

步驟4、計算機10完成一個手機外殼檢測后，繼續(xù)循環(huán)步驟二、步驟三，形成流水線檢測。

本實施例基于光學(xué)三角原理的線激光掃描法，為了更好理解其原理，結(jié)合圖3和圖4對其進行說明。如圖，假設(shè)O為激光光軸與CCD相機光軸的交點，l為激光光點O到透鏡距離，d為O的像點P到透鏡距離，α為激光光軸與CCD相機光軸的夾角，O₁為手機外殼上的光點，P₁為O₁的像點，x為手機外殼上的光點相對于基準(zhǔn)面的高度，y為像點P與P₁的距離，則根據(jù)透鏡成像原理有：

式中l(wèi)，d，α都是系統(tǒng)參數(shù)，為固定值，故可以由y值計算出x的值，這樣便可獲取手機外殼上被這條激光線覆蓋的所有點的高度信息，經(jīng)傳送導(dǎo)軌帶動手機外殼實現(xiàn)掃描運動，這樣便可獲取整個手機外殼上所有點的高度信息，計算機結(jié)合上述高度信息以及手機外殼的運動速度和位置信息便可實時重構(gòu)出手機外殼的三維輪廓。

針對手機外殼的質(zhì)量檢測及缺陷分類，其實現(xiàn)方法為：

步驟31、將被測手機外殼實時重構(gòu)得到的三維模型與系統(tǒng)給定的標(biāo)準(zhǔn)手機外殼三維模型進行對比，采用最小風(fēng)險貝葉斯分類器對其實現(xiàn)二分類，即實現(xiàn)有缺陷的手機外殼和無缺陷的手機外殼分類；

步驟32、若檢測出手機外殼有缺陷，則繼續(xù)提取出其缺陷特征，采用支持向量機分類器實現(xiàn)缺陷的多分類，即實現(xiàn)手機外殼的凹陷、凸起以及輪廓變形的缺陷種類分類。

本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。