一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置和方法与流程

本发明涉及陶瓷加工领域，尤其是一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置和方法。

背景技术：

在陶瓷器具制造工艺中，需要在陶瓷底部涂胶一层胶，以起到防滑、防刮伤、消音等效果，目前，此涂胶工艺主要依靠工人手工完成。由于我国陶瓷器具产量巨大，手工涂胶效率低下，劳动强度大，而且在工作时间长久的情况下，人眼视觉容易疲劳，对人眼伤害大，并且在涂胶过程中容易出现断胶、溢胶等情况，生产出次品，造成材料和能源的浪费。如果使用陶瓷视觉涂胶系统后，可以保证工艺的一致性，保证涂胶过程的稳定性和准确性，提高涂胶效率，解放劳动力，符合大规模工业生产的需求。

目前该领域应用的涂胶手段主要是人工进行手动涂胶。手工涂胶主要是利用人眼观察确定所需涂胶位置，手持挤出式胶枪进行涂胶，人工手眼配合进行涂胶时，存在如下问题：

(1)、人工手眼配合时，不能准确地画直线、圆等规则图形，而陶瓷形状有很大部分是规则形状，并且所需涂胶的位置狭小，所以人工涂胶陶瓷的轮廓的时候，容易产生溢胶；

(2)、当陶瓷器具尺寸较大时，人工进行涂胶容易断线，不能一次成型；

(3)、陶瓷器具中有相当一部分是定制器具，形状复杂，人工涂胶难度增大；

(4)、人工涂胶容易造成视觉疲劳，最终会造成产品品质下降；

(5)、需要大量的人力，劳动成本较高；

(6)、人工涂胶不能保证产品涂胶工艺的一致性；

(7)、人工涂胶效率低下，不符合大规模工业生产的需求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种基于机器视觉的高效率和高稳定性的自动陶瓷涂胶装置。

为了解决上述技术问题，本发明的另一目的是：提供一种基于机器视觉的高效率和高稳定性的自动陶瓷涂胶方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，包括有主控制系统、光源系统、图像采集系统、光幕检测系统、测距系统、运动系统、电气控制系统和涂胶系统，所述主控制系统的输出端分别连接至光源系统的输入端和电气控制系统的输入端，所述电气控制系统的输出端分别连接至涂胶系统的输入端和运动系统的输入端，所述运动系统中设置有用于放置陶瓷器件的载物台，所述主控制系统的输入端分别连接至图像采集系统的输出端、光幕检测系统的输出端和测距系统的输出端。

进一步，所述主控制系统包括有信号检测模块、数据采集模块、图像处理模块和运动控制模块，所述信号检测模块的输入端分别连接至光幕检测系统的输出端和测距系统的输出端，所述数据采集模块的输入端连接至图像采集系统的输出端，所述运动控制模块的输出端连接至电气控制系统的输入端，所述数据采集模块的输出端通过图像处理模块连接至运动控制模块的输入端。

进一步，所述光源系统采用线阵光源、面阵光源、一字光源、圆形光源或方形光源。

进一步，所述光源系统采用led光源、卤素光源、三基色光源、红外光源、紫外光源或x射线光源。

进一步，所述测距系统采用激光测距模块。

进一步，所述主控制系统中包括有亮度调节模块，所述亮度调节模块的输出端连接至光源系统的输入端，所述光源系统采用可调节光源。

进一步，所述运动系统为xyzw四轴系统，其中xyz轴用于控制涂胶系统的空间三维运动，w轴用于控制陶瓷器件的升降。

进一步，所述电气控制系统包括有电机驱动模块和涂胶控制模块，所述电机驱动模块的输出端连接至运动系统的输入端，所述涂胶控制模块的输出端连接至涂胶系统的输入端。

进一步，所述涂胶系统包括有供胶模块和气压控制模块，所述主控制系统控制气压控制模块驱动供胶模块。

本发明所采用的另一技术方案是：一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶方法，包括有以下步骤：

光幕检测系统检测光幕是否到位；

若光幕到位，测距系统测量陶瓷器件的高度；

由图像采集系统对陶瓷器件的图像数据进行采集；

主控制系统对陶瓷器件的高度和图像数据进行处理，得到涂胶轨迹；

主控制系统通过电气控制系统驱动运动系统，并控制涂胶系统按照涂胶轨迹对陶瓷器件进行涂胶操作。

本发明装置和方法的有益效果是：本发明通过主控制系统、运动系统、涂胶系统结合图像采集系统等，实现对陶瓷器件涂胶轨迹的计算以及自动涂胶，尤其是涂胶形状复杂时，自动涂胶的效率高、涂胶质量稳定。

附图说明

图1为本发明装置的结构框图；

图2为本发明装置一具体实施例的结构示意图；

图3为本发明装置一具体实施例中的运动系统结构图；

图4为本发明方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

参照图1，一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶装置，包括有主控制系统、光源系统、图像采集系统、光幕检测系统、测距系统、运动系统、电气控制系统和涂胶系统，所述主控制系统的输出端分别连接至光源系统的输入端和电气控制系统的输入端，所述电气控制系统的输出端分别连接至涂胶系统的输入端和运动系统的输入端，所述运动系统中设置有用于放置陶瓷器件的载物台，所述主控制系统的输入端分别连接至图像采集系统的输出端、光幕检测系统的输出端和测距系统的输出端。

参照图2的一具体实施例，其中包括有主控制系统1、光源系统2、图像采集系统3、光幕检测系统4、测距系统5、运动系统6、电气控制系统7和涂胶系统8，其具体工作流程为：先由光幕检测系统4检测光幕是否到位，若否，则需要启动光源系统2，图2中所示的光源系统2设置于运动系统6的正上方，除此之外，还可将光源系统2设置于运动系统6的斜上方、侧面等位置，实现对运动系统6的三维运动空间照明即可；若光幕到位，则由测距系统5测量运动系统6上的陶瓷器件(该器件在图2中未示出)的高度，然后由图像采集系统3对陶瓷器件的图像数据进行采集，主控制系统1对陶瓷器件的高度和图像数据进行处理，得到涂胶轨迹，最后主控制系统1通过电气控制系统7驱动运动系统6，并控制涂胶系统8按照涂胶轨迹对陶瓷器件进行涂胶操作。图像采集系统3、测距系统5及涂胶系统8均设置在所述陶瓷器具的上方，且所述光幕到位检测装置4设置在所述陶瓷器具的侧方

进一步作为优选的实施方式，所述主控制系统包括有信号检测模块、数据采集模块、图像处理模块和运动控制模块，所述信号检测模块的输入端分别连接至光幕检测系统的输出端和测距系统的输出端，用于接收光幕检测信号以及测距信号；所述数据采集模块的输入端连接至图像采集系统的输出端，用于接收图像采集系统获取的图像数据；所述运动控制模块的输出端连接至电气控制系统的输入端，用于将涂胶轨迹数据发送至电气控制系统，所述数据采集模块的输出端通过图像处理模块连接至运动控制模块的输入端。

信号检测模块接收光幕检测信号以及测距信号，光幕到位以及陶瓷器件到位后，图像采集系统获取图像数据；数据采集模块将图像数据发送至图像处理模块处理得到涂胶轨迹数据，运动控制模块将涂胶轨迹数据发送至电气控制系统。

进一步作为优选的实施方式，所述光源系统采用线阵光源、面阵光源、一字光源、圆形光源或方形光源；如图2所示的光源系统2则是采用方形光源。

进一步作为优选的实施方式，所述光源系统采用led光源、卤素光源、三基色光源、红外光源、紫外光源或x射线光源。

进一步作为优选的实施方式，所述测距系统采用激光测距模块。

进一步作为优选的实施方式，所述主控制系统中包括有亮度调节模块，所述亮度调节模块的输出端连接至光源系统的输入端，所述光源系统采用可调节光源。

进一步作为优选的实施方式，所述运动系统为xyzw四轴系统，其中xyz轴用于控制涂胶系统的空间三维运动，w轴用于控制陶瓷器件的升降。

本发明中运动系统的一具体实施例结构可参照图3，其中图中所示的y轴有两根导轨联动，xy轴组成龙门架结构，xyz轴组合运动构成空间三维运动，所述涂胶系统设置于z轴上，如图所示的w轴可驱动载物台升降，从而控制陶瓷器件在系统的涂胶量程。

进一步作为优选的实施方式，所述电气控制系统包括有电机驱动模块和涂胶控制模块，所述电机驱动模块的输出端连接至运动系统的输入端，所述涂胶控制模块的输出端连接至涂胶系统的输入端。

所述电气控制系统还包括用于对上述光源系统、图像采集系统、光幕检测系统、测距系统、运动系统和涂胶系统进行供电的电源模块。

进一步作为优选的实施方式，所述涂胶系统包括有供胶模块和气压控制模块，所述主控制系统控制气压控制模块驱动供胶模块，通过对供胶模块的气压调整实现对胶水供给、出胶量、出胶直径等动作的控制。

本发明的另一具体实施例，参照图4，一种基于机器视觉的自动陶瓷涂胶方法，包括有以下步骤：

光幕检测系统检测光幕是否到位；

若光幕到位，测距系统测量陶瓷器件的高度；

由图像采集系统对陶瓷器件的图像数据进行采集；

主控制系统对陶瓷器件的高度和图像数据进行处理，得到涂胶轨迹；其中陶瓷器件的高度作用在于提供运动系统高度的调整参数，是陶瓷器件在涂胶量程内；

主控制系统通过电气控制系统驱动运动系统，并控制涂胶系统按照涂胶轨迹对陶瓷器件进行涂胶操作。

结合图2和3进一步详细说明本发明方法的工作流程：首先启动装置后，使用者上料，将待加工的陶瓷器件放置于w轴上的载物台上方，启动w轴载着载物台运动，当光幕检测装置3检测到陶瓷器件涂胶平面到位后，向主控制系统1发送到位信号；运动系统6将测距装置5运动到陶瓷器件上方，以预设的涂胶出口与陶瓷所需涂胶平面的相对高度，具体确定载物台所需升降的高度，返回高度参数给主控制系统1，同时w轴移动到上一步确定的高度；运动系统6将xyz轴移动到原点，图像采集装置3采集图像并传输到主控制系统1；主控制系统1对图像进行处理，并生成涂胶运动轨迹参数和涂胶工参数；主控制系统1通过发送信号电气控制系统7中的电机驱动模块和涂胶控制模块，继而对运动系统6和涂胶系统8进行控制，从而对涂胶轨迹和涂胶参数进行控制；涂胶完成后，各轴回到原点，人工下料已加工的陶瓷器件，一次工作流程完成。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可以作出种种的等同变换或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。