本發(fā)明涉及瓷磚表面檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光學(xué)檢測的大幅面瓷磚快速檢測方法。

背景技術(shù)：

目前，大多數(shù)中小陶瓷企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的人工檢測方法，企業(yè)雇傭大量的工人使用卡尺、千分尺等工具對墻地磚進(jìn)行接觸測量。這種測量方式導(dǎo)致工人每天的工作量過大，甚至可能會(huì)產(chǎn)生一系列問題，如讀數(shù)錯(cuò)誤、測量不規(guī)范、瓷磚磨損嚴(yán)重等問題，進(jìn)而影響了檢測精度和產(chǎn)品質(zhì)量。

行業(yè)內(nèi)，也有一部分企業(yè)采用機(jī)械檢測，常見的機(jī)械檢測有：

1)將探頭與陶瓷表面接觸，通過機(jī)器自帶的算法進(jìn)行尺寸測量。這種接觸測量雖然是代替人工測量的一種有效方式，但是接觸測量也造成了瓷磚表面的磨損，降低了瓷磚質(zhì)量，同時(shí)接觸離線的測量方式檢測效率低。

2)采用機(jī)械視覺系統(tǒng)加上線性激光測量法，主要為國外企業(yè)開發(fā)，通過對瓷磚表面進(jìn)行掃描的方式從而獲取整個(gè)瓷磚輪廓，并利用圖像處理技術(shù)獲得瓷磚的平整度信息。該檢測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于對各類瓷磚檢測適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠?qū)Χ喾N瓷磚進(jìn)行檢測平整度檢測，尤其是磚面存在凹凸暗紋的仿古磚。缺點(diǎn)在于由于該系統(tǒng)采用了視覺系統(tǒng)，所以對使用環(huán)境的要求相對較高，不但需要良好的維護(hù)，而且造價(jià)昂貴，從適應(yīng)性方面來言，在中國陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境中不太適用，從生產(chǎn)成本來看，不經(jīng)濟(jì)。

3)采用激光光學(xué)傳感器進(jìn)行檢測，也主要由國外公司開發(fā)，通過分時(shí)采集瓷磚表面上的特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，加上利用一定算法來計(jì)算表述瓷磚的平整度信息。由于該設(shè)備定義的檢測參數(shù)與國內(nèi)當(dāng)前陶瓷行業(yè)的技術(shù)要求差異很大，所以也不適合國內(nèi)的瓷磚平整度在線檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種檢測精度高、檢測速度快、基于光學(xué)檢測的檢測方法。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種基于光學(xué)檢測的瓷磚快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)利用CCD相機(jī)拍攝瓷磚表面圖像；

2)利用工控機(jī)的Labview軟件對圖像進(jìn)行識(shí)別、分析和尺寸計(jì)算，并根據(jù)預(yù)設(shè)的等級(jí)將瓷磚劃分成不同等級(jí)；

3)根據(jù)計(jì)算出的尺寸將激光位移傳感器移動(dòng)到瓷磚中心，利用激光位移傳感器對瓷磚表面進(jìn)行掃描，激光位移傳感器在掃描過程中根據(jù)光線反射得出瓷磚表面起伏的高度而得出數(shù)據(jù)模擬量傳輸給工控機(jī)，經(jīng)過工控機(jī)處理后將這個(gè)數(shù)據(jù)讀入與工控機(jī)連接的數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集的模擬量進(jìn)行A/D模式的轉(zhuǎn)換得出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，然后根據(jù)這個(gè)數(shù)字量對瓷磚的平面度進(jìn)行分級(jí)。

作為改進(jìn)地，工控機(jī)的Labview軟件在對瓷磚尺寸進(jìn)行計(jì)算前，還對瓷磚圖像進(jìn)行處理使圖像界限更加分明。

作為改進(jìn)地，所述尺寸計(jì)算是通過標(biāo)定瓷磚數(shù)據(jù)與所拍攝瓷磚圖像進(jìn)行比較來進(jìn)行計(jì)算的，檢測精度高。

作為改進(jìn)地，所述利用激光位移傳感器對瓷磚表面進(jìn)行掃描是指：利用排成一排的若干個(gè)激光位移傳感器同時(shí)對瓷磚表面進(jìn)行掃描。

作為改進(jìn)地，在利用激光位移傳感器對瓷磚表面進(jìn)行掃描時(shí)包括至少兩步：第一步，激光位移傳感器在瓷磚橫向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行橫向掃描，第二步，激光位移傳感器在瓷磚縱向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行縱向掃描，提高檢測準(zhǔn)確率。

作為改進(jìn)地，所述激光位移傳感器的移動(dòng)受控于與工控機(jī)連接的PLC。

作為改進(jìn)地，所述基于光學(xué)檢測的瓷磚快速檢測方法是通過瓷磚快速檢測儀來實(shí)現(xiàn)，所述瓷磚快速檢測儀包括：檢測平臺(tái)、升降導(dǎo)軌、升降支架、掃描裝置安裝支架、CCD相機(jī)、激光位移傳感器、PLC和工控機(jī)；所述檢測平臺(tái)為金屬平臺(tái)；所述升降導(dǎo)軌包括安裝在檢測平臺(tái)兩側(cè)的一對，一第一電機(jī)與兩個(gè)升降導(dǎo)軌連接使兩個(gè)升降導(dǎo)軌分別在檢測平臺(tái)兩側(cè)同步移動(dòng)；所述升降支架安裝在升降導(dǎo)軌上，一第二電機(jī)與升降支架連接使升降支架沿升降導(dǎo)軌上下移動(dòng)；所述掃描裝置安裝支架為條形桿，條形桿的中部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在升降支架上，一第三電機(jī)與條形桿連接使條形桿繞安裝點(diǎn)轉(zhuǎn)過±90°；所述CCD相機(jī)、激光位移傳感器安裝在掃描裝置安裝支架上；所述第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)與PLC連接，所述CCD相機(jī)、激光位移傳感器、PLC與工控機(jī)連接。

作為改進(jìn)地，所述激光位移傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在掃描裝置安裝支架上，以便調(diào)整激光位移傳感器與檢測平臺(tái)之間的垂直度。

作為改進(jìn)地，所述激光位移傳感器共為2+N個(gè)；其中2個(gè)設(shè)置在條形桿的兩端，用來測量瓷磚側(cè)面的平面度和直線度；根據(jù)瓷磚的幅面尺寸，按需設(shè)置N(N>＝2)個(gè)用來采集瓷磚正面的平面度、直線度、表面缺陷等信息。

作為改進(jìn)地，所述CCD相機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在掃描裝置安裝支架上。

本發(fā)明的有益效果是：

一、先利用CCD相機(jī)、Labview軟件獲得瓷磚尺寸信息，然后利用激光位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡獲得瓷磚表面信息，能快速獲得瓷磚的長度、寬度、邊直度、直角度、平面平整度、表面質(zhì)量等信息，檢測精度高、檢測速度快，特別適合國內(nèi)的陶瓷檢測。

二、用于實(shí)現(xiàn)上述瓷磚快速檢測方法的檢測儀能夠很好的適應(yīng)國內(nèi)工廠的一系列如高溫、震動(dòng)、粉塵、積水和環(huán)境光暗等問題，且制造成本較低、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定精密，能重復(fù)檢測且重復(fù)檢測精度高。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明提供的快速檢測儀結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示為圖1的左視圖。

圖3所示為圖1的前視圖。

附圖標(biāo)記說明：

1：檢測平臺(tái)，2：升降導(dǎo)軌，3：升降支架，4：掃描裝置安裝支架，5：CCD相機(jī)，6：激光位移傳感器，7：第三電機(jī)。

具體實(shí)施方式

為方便本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一種基于光學(xué)檢測的瓷磚快速檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：1)利用CCD相機(jī)拍攝瓷磚表面圖像；2)利用工控機(jī)的Labview軟件對圖像進(jìn)行識(shí)別、分析和尺寸計(jì)算，并根據(jù)預(yù)設(shè)的等級(jí)將瓷磚劃分成不同等級(jí)；3)根據(jù)計(jì)算出的尺寸將激光位移傳感器移動(dòng)到瓷磚中心，利用激光位移傳感器對瓷磚表面進(jìn)行掃描，激光位移傳感器在掃描過程中根據(jù)光線反射得出瓷磚表面起伏的高度而得出數(shù)據(jù)模擬量傳輸給工控機(jī)，經(jīng)過工控機(jī)處理后將這個(gè)數(shù)據(jù)讀入與工控機(jī)連接的數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將采集的模擬量進(jìn)行A/D模式的轉(zhuǎn)換得出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，然后根據(jù)這個(gè)數(shù)字量對瓷磚的平面度進(jìn)行分級(jí)。

其中，工控機(jī)的Labview軟件在對瓷磚尺寸進(jìn)行計(jì)算前，還對瓷磚圖像進(jìn)行處理使圖像界限更加分明；在進(jìn)行瓷磚尺寸計(jì)算時(shí)，采用標(biāo)定瓷磚數(shù)據(jù)與所拍攝瓷磚圖像進(jìn)行比較的方式來計(jì)算，以提高測量、計(jì)算的精確率。

所述利用激光位移傳感器對瓷磚表面進(jìn)行掃描的具體掃描方法為：利用排成一排的若干個(gè)激光位移傳感器同時(shí)對瓷磚表面進(jìn)行掃描，且在進(jìn)行掃描時(shí)包括至少兩步：第一步，激光位移傳感器在瓷磚橫向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行橫向掃描，第二步，激光位移傳感器在瓷磚縱向上運(yùn)動(dòng)進(jìn)行縱向掃描。

更具體地，下面介紹一種用來實(shí)現(xiàn)上述檢測方法的大幅面瓷磚快速檢測儀，適用于600×600mm以上規(guī)格的的大幅面瓷磚檢測。

如圖1-圖3所示，所述大幅面瓷磚快速檢測儀包括：檢測平臺(tái)1、升降導(dǎo)軌2、升降支架3、掃描裝置安裝支架4、CCD相機(jī)5、激光位移傳感器6、PLC和工控機(jī)。

所述檢測平臺(tái)1為平面度小于0.1mm的金屬板。金屬板具備耐腐蝕、耐磨損和長久使用的特性，安裝更換容易。

所述升降導(dǎo)軌2包括安裝在檢測平臺(tái)1兩側(cè)的一對，一第一電機(jī)與兩個(gè)升降導(dǎo)軌2連接使兩個(gè)升降導(dǎo)軌2分別在檢測平臺(tái)兩側(cè)同步移動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)掃描裝置的水平移動(dòng)。

所述升降支架3安裝在升降導(dǎo)軌2上，一第二電機(jī)與升降支架3連接使升降支架3沿升降導(dǎo)軌2上下移動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)掃描裝置的上下移動(dòng)。

所述掃描裝置安裝支架4為條形桿，條形桿的中部轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在升降支架3上，一第三電機(jī)7與條形桿連接使條形桿繞安裝點(diǎn)轉(zhuǎn)過±90°，以實(shí)現(xiàn)對瓷磚不同側(cè)平整度的檢測。

所述CCD相機(jī)5、激光位移傳感器6都轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在掃描裝置安裝支架4上，以便實(shí)現(xiàn)全方位的拍照及調(diào)整激光位移傳感器6與檢測平臺(tái)之間的垂直度。

所述第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)7與PLC連接，所述CCD相機(jī)5、激光位移傳感器6、PLC都與工控機(jī)連接。

本實(shí)施例中，優(yōu)選CCD相機(jī)為Basler200萬像素黑白CCD相機(jī)或Basler 130萬像素彩色CCD相機(jī)。在同等測量精度的要求下，這兩款相機(jī)測量范圍更大，且易于滿足實(shí)時(shí)、在線測量的要求；該檢測儀可以實(shí)現(xiàn)對被測對象高精度、高效率的采集，具有目標(biāo)簡單，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，Basler 200萬像素黑白CCD相機(jī)，通過串口與Labview軟件結(jié)合，單行最大4096像素，每個(gè)像素為10*10um。攝像機(jī)具有高靈敏度、高信噪比、Anti-blooming抑制過度曝光功能、多攝像機(jī)同步、串口通信控制靈活等特點(diǎn)?；贑CD相機(jī)的高精度測量技術(shù)和圖像處理檢測概念，是應(yīng)用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物體的圖像檢測過程中的計(jì)算處理過程和圖像采集過程和總共需數(shù)十毫秒的時(shí)間，與其他測量方法相比效率更高，適于大批量零件的分級(jí)檢測。應(yīng)用像素細(xì)分技術(shù)進(jìn)行的圖像比較測量精度可達(dá)到微米級(jí)，是一種高精度、非接觸、高效測量的新方法。

優(yōu)選激光位移傳感器為2+N個(gè)松下HC-G030激光位移傳感器；其中2個(gè)設(shè)置在條形桿的兩端，用來測量瓷磚側(cè)面的平面度和直線度；根據(jù)瓷磚的幅面尺寸，按需設(shè)置N(N>＝2)個(gè)用來采集瓷磚正面的平面度、直線度、表面缺陷等信息。采用松下HC-G030激光位移傳感器，無論被測表面是明是暗、粗糙還是光滑、透明與否都能獲得非常高的線性度與分辨率。微型激光傳感器無需控制器即可單獨(dú)使用，安裝調(diào)節(jié)方便。

優(yōu)選PLC為三菱FX3U系列PLC。優(yōu)選工控機(jī)為研華工控機(jī)。由于陶瓷生產(chǎn)工廠環(huán)境相對惡劣(潮濕、粉塵、高溫)，研華性能穩(wěn)定，可以長時(shí)間工作，且對外界環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，適合在陶瓷生產(chǎn)工廠這種惡劣的環(huán)境下超長時(shí)間工作。

實(shí)際工作時(shí)，首先，PLC啟動(dòng)第一電機(jī)使掃描裝置(CCD相機(jī)、激光位移傳感器)運(yùn)動(dòng)回到原點(diǎn)，原點(diǎn)可以自定義，本實(shí)施例中，設(shè)定在檢測平臺(tái)臺(tái)面中心點(diǎn)正上方，然后等待瓷磚傳輸?shù)綑z測平臺(tái)上，當(dāng)瓷磚到達(dá)檢測平臺(tái)的設(shè)定區(qū)域后，PLC啟動(dòng)第二電機(jī)使升降支架到達(dá)指定位置，緊接著CCD攝像機(jī)光電觸發(fā)，開始進(jìn)行快速拍攝，然后將拍攝好的圖像通過數(shù)據(jù)接口等傳送至工控機(jī)的Labview軟件，開始進(jìn)行圖像識(shí)別和分析，采集完成后將圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理使圖像界限更加分明，接下來由我們編好的程序自動(dòng)進(jìn)行尺寸計(jì)算，尺寸的計(jì)算是通過標(biāo)定瓷磚數(shù)據(jù)與所拍攝圖像數(shù)據(jù)的比較從而進(jìn)行瓷磚尺寸計(jì)算，計(jì)算完成后根據(jù)設(shè)置等級(jí)將瓷磚劃分成不同等級(jí)，接著Labview軟件會(huì)將瓷磚的尺寸數(shù)據(jù)分析所得出的數(shù)據(jù)處理傳送至PLC。

PLC根據(jù)工控機(jī)反饋的瓷磚尺寸，啟動(dòng)第一電機(jī)使掃描裝置運(yùn)動(dòng)到瓷磚中心，接著啟動(dòng)激光位移傳感器開始進(jìn)行快速掃描，快速掃描包括第一次掃描和通過第三電機(jī)使掃描裝置轉(zhuǎn)過90°之后的第二次掃描。激光位移傳感器在掃描過程中根據(jù)光線反射得出瓷磚表面起伏的高度而得出數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)，經(jīng)過工控機(jī)處理后將這個(gè)數(shù)據(jù)讀入與工控機(jī)連接的數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡通過所采集的模擬量進(jìn)行A/D模式的轉(zhuǎn)換，得出轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，然后根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)量開始瓷磚質(zhì)量平面度組分級(jí)。

以上具體實(shí)施方式對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)說明，但并不能以此來對本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行限制。顯而易見地，在本發(fā)明實(shí)質(zhì)的啟示下，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可進(jìn)行許多改進(jìn)和修飾，需要注意的是，這些改進(jìn)和修飾都落在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。