本發(fā)明涉及自動檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于線激光掃描的手機(jī)外殼質(zhì)量在線檢測裝置與方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著社會和科技水平的不斷進(jìn)步，智能手機(jī)的消費(fèi)量不斷提高，這對智能手機(jī)的零配件生產(chǎn)提出了新的要求。手機(jī)外殼作為智能手機(jī)的重要配件不僅起著保護(hù)作用，還在一定程度上決定了手機(jī)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(jī)外觀以及裝配質(zhì)量，必須在生產(chǎn)過程中對手機(jī)外殼進(jìn)行篩選和檢測。

傳統(tǒng)的手機(jī)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(jìn)步，出現(xiàn)了基于機(jī)器視覺的手機(jī)外殼質(zhì)量檢測方法，如發(fā)明專利CN102218406A。該方法使用多個CCD相機(jī)對手機(jī)外殼的各個表面進(jìn)行拍攝，通過圖像處理識別出手機(jī)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(jī)工作，計(jì)算量巨大，此外由于僅采用CCD相機(jī)進(jìn)行檢測的局限性，該方法不能得到手機(jī)外殼的三維輪廓，故針對一些不明顯的輪廓變形無法進(jìn)行有效的檢測，容易造成漏檢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)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(jī)外殼質(zhì)量在線檢測裝置與方法，不僅能實(shí)時在線重構(gòu)手機(jī)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。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

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

所述傳送裝置包括傳送導(dǎo)軌、電機(jī)、運(yùn)動控制卡、光電傳感器和用于承載手機(jī)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(yùn)動控制卡控制電機(jī)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(jī)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(jī)獲取圖像；

所述計(jì)算機(jī)分別與光電傳感器、圖像采集卡以及運(yùn)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(jī)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(shí)時在線重構(gòu)手機(jī)外殼三維輪廓，與標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)外殼輪廓進(jìn)行比較，判斷其有無缺陷，從而完成手機(jī)外殼的質(zhì)量在線檢測。

進(jìn)一步地，所述手機(jī)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(yùn)動，所述基座與手機(jī)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?yàn)閭魉蛯?dǎo)軌的運(yùn)動而發(fā)生改變。

進(jìn)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(yùn)動到該位置時，光電傳感器向計(jì)算機(jī)發(fā)送檢測信號，由該檢測信號同時觸發(fā)計(jì)算機(jī)開始記錄基座的速度和位置信息以及開始采集CCD相機(jī)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(jì)算機(jī)發(fā)送信號，停止位置和速度信息采集以及圖像采集。

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

進(jìn)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(jī)外殼，光條清晰明亮，能完整覆蓋手機(jī)外殼。

進(jìn)一步地，所述CCD相機(jī)為高分辨率、高幀率面陣相機(jī)，兩個相機(jī)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(jī)外殼上的光條信息，并經(jīng)圖像采集卡傳輸給計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步地，所述計(jì)算機(jī)為高性能計(jì)算機(jī)，通過數(shù)據(jù)線接收來自光電傳感器的信號、來自CCD相機(jī)的圖像信息、以及來自基座的位置和速度信息，結(jié)合圖像信息以及位置和速度信息實(shí)時計(jì)算得到手機(jī)外殼的三維輪廓，并將計(jì)算得到的手機(jī)外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)外殼輪廓進(jìn)行比較，檢測其是否有缺陷，如有缺陷則對其進(jìn)行智能分類。

一種基于線激光掃描的手機(jī)外殼質(zhì)量在線檢測方法，采用所述基于線激光掃描的手機(jī)外殼質(zhì)量在線檢測裝置實(shí)現(xiàn)，其包括以下步驟：

步驟1、將手機(jī)外殼依次安放在基座上，基座以固定間隔依次安放在傳送導(dǎo)軌上；調(diào)整線激光發(fā)生器和CCD相機(jī)的姿態(tài)，使線激光垂直投射于水平面，兩個CCD相機(jī)與水平面呈預(yù)定夾角對稱安裝在線激光發(fā)生器兩側(cè)，能完整拍攝光條信息；記錄CCD相機(jī)的位置和姿態(tài)參數(shù)；

步驟2、計(jì)算機(jī)給運(yùn)動控制卡發(fā)送指令，運(yùn)動控制卡控制電機(jī)帶動傳送導(dǎo)軌，使基座水平向前勻速運(yùn)動；光電傳感器檢測到基座開始到達(dá)預(yù)定位置時給計(jì)算機(jī)發(fā)送信號，計(jì)算機(jī)控制圖像采集卡開始從CCD相機(jī)采集圖像并且記錄基座的位置和速度信息；光電傳感器檢測到基座完整經(jīng)過預(yù)定位置時給計(jì)算發(fā)送信號，計(jì)算機(jī)控制圖像采集卡停止從CCD相機(jī)采集圖像并停止記錄基座的位置和速度信息；

步驟3、計(jì)算機(jī)接收來自CCD相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)、來自基座的位置和速度信息；計(jì)算機(jī)結(jié)合圖像信息以及位置和速度信息實(shí)時計(jì)算得到手機(jī)外殼的三維輪廓；接著將計(jì)算得到的手機(jī)外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)外殼輪廓進(jìn)行比較，判斷手機(jī)外殼是否有缺陷，如有缺陷則對其進(jìn)行智能分類；

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

進(jìn)一步地，步驟3中所述將計(jì)算得到的手機(jī)外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)外殼輪廓進(jìn)行比較，判斷手機(jī)外殼是否有缺陷，如有缺陷則對其進(jìn)行智能分類的步驟具體包括：

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

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

本發(fā)明提出了通過線激光掃描來實(shí)現(xiàn)手機(jī)外殼質(zhì)量在線檢測的裝置與方法，解決和克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，能快速、準(zhǔn)確地檢測出手機(jī)外殼的凹陷、凸起以及輪廓變形等缺陷，具體優(yōu)點(diǎn)包括：

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

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

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

4檢測過程中采用兩個CCD相機(jī)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(jī)外殼的三維重構(gòu)精度。

5通過將重構(gòu)的手機(jī)外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)輪廓進(jìn)行對比，能準(zhǔn)確的檢測出手機(jī)外殼缺陷，并對其進(jìn)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是本發(fā)明實(shí)施例的手機(jī)外殼質(zhì)量在線檢測裝置總示意框圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的手機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)；3-線激光發(fā)生器；4-右CCD相機(jī)；5-手機(jī)外殼承載基座；6-光電傳感器；7-手機(jī)外殼；8-光源控制器；9-圖像采集卡；10-計(jì)算機(jī)；11-運(yùn)動控制卡；12-電機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。

實(shí)施例

如圖1至2所示，一種基于線激光掃描的手機(jī)外殼質(zhì)量在線檢測裝置，包括傳送裝置、采集裝置和計(jì)算機(jī)三個部分；所述傳送裝置由傳送導(dǎo)軌1、電機(jī)12、運(yùn)動控制卡11、光電傳感器6以及用于承載手機(jī)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(yùn)動控制卡11控制電機(jī)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(jī)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(jī)2、4獲取圖像；計(jì)算機(jī)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(yùn)動控制卡11連接，完成對整個檢測裝置的控制，并從CCD相機(jī)2、4獲取圖像，結(jié)合基座5的位置和速度信息實(shí)時在線重構(gòu)手機(jī)外殼三維輪廓，與標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)外殼輪廓進(jìn)行比較，判斷其有無缺陷，從而完成手機(jī)外殼的質(zhì)量在線檢測。

所述手機(jī)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(yùn)動，基座5與手機(jī)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?yàn)閭魉蛯?dǎo)軌1的運(yùn)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(yùn)動開始運(yùn)動到該位置時，光電傳感器6向計(jì)算機(jī)發(fā)送檢測信號，由該檢測信號同時觸發(fā)計(jì)算機(jī)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(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)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(diǎn)O到透鏡距離為l，O的像點(diǎn)P到透鏡距離為d，激光光軸與CCD相機(jī)光軸的夾角為α，CCD相機(jī)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(jī)外殼7，光條清晰明亮，能完整覆蓋手機(jī)外殼7。

所述CCD相機(jī)2、4為高分辨率、高幀率面陣相機(jī)，兩個相機(jī)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(jī)外殼7上的光條信息，并經(jīng)圖像采集卡9傳輸給計(jì)算機(jī)10。

所述計(jì)算機(jī)10為高性能計(jì)算機(jī)，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(yùn)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(jī)2、4的圖像信息、以及來自基座5的位置和速度信息；計(jì)算機(jī)10結(jié)合圖像信息以及位置和速度信息實(shí)時計(jì)算得到手機(jī)外殼7的三維輪廓；計(jì)算機(jī)10將計(jì)算得到的手機(jī)外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)外殼輪廓進(jìn)行比較，檢測其是否有缺陷，如有缺陷則對其進(jìn)行智能分類。

一種基于線激光掃描的手機(jī)外殼質(zhì)量在線檢測方法，其包括如下步驟：

步驟1、將手機(jī)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(jī)2、4的姿態(tài)，使線激光垂直投射于水平面，兩個CCD相機(jī)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(jī)2、4的位置和姿態(tài)參數(shù)；

步驟2、計(jì)算機(jī)10給運(yùn)動控制卡11發(fā)送指令，運(yùn)動控制卡11控制電機(jī)10帶動傳送導(dǎo)軌1，使基座5水平向前勻速運(yùn)動；光電傳感器6檢測到基座5開始到達(dá)預(yù)定位置時給計(jì)算機(jī)10發(fā)送信號，計(jì)算機(jī)10控制圖像采集卡9開始從CCD相機(jī)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(jì)算10發(fā)送信號，計(jì)算機(jī)10控制圖像采集卡9停止從CCD相機(jī)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(jì)算機(jī)10接收來自CCD相機(jī)2、4的圖像數(shù)據(jù)、來自基座5的位置和速度信息；計(jì)算機(jī)10結(jié)合圖像信息以及位置和速度信息實(shí)時計(jì)算得到手機(jī)外殼7的三維輪廓；計(jì)算機(jī)10將計(jì)算得到手機(jī)外殼三維輪廓與標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)外殼輪廓進(jìn)行比較，判斷手機(jī)外殼7是否有缺陷，如有缺陷則對其進(jìn)行智能分類；

步驟4、計(jì)算機(jī)10完成一個手機(jī)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(shí)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(jìn)行說明。如圖，假設(shè)O為激光光軸與CCD相機(jī)光軸的交點(diǎn)，l為激光光點(diǎn)O到透鏡距離，d為O的像點(diǎn)P到透鏡距離，α為激光光軸與CCD相機(jī)光軸的夾角，O₁為手機(jī)外殼上的光點(diǎn)，P₁為O₁的像點(diǎn)，x為手機(jī)外殼上的光點(diǎn)相對于基準(zhǔn)面的高度，y為像點(diǎn)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(jì)算出x的值，這樣便可獲取手機(jī)外殼上被這條激光線覆蓋的所有點(diǎn)的高度信息，經(jīng)傳送導(dǎo)軌帶動手機(jī)外殼實(shí)現(xiàn)掃描運(yùn)動，這樣便可獲取整個手機(jī)外殼上所有點(diǎn)的高度信息，計(jì)算機(jī)結(jié)合上述高度信息以及手機(jī)外殼的運(yùn)動速度和位置信息便可實(shí)時重構(gòu)出手機(jī)外殼的三維輪廓。

針對手機(jī)外殼的質(zhì)量檢測及缺陷分類，其實(shí)現(xiàn)方法為：

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

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

本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明精神實(shí)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，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。