一种基于机器视觉的金属双极板表面缺陷检测设备

本发明涉及双极板表面缺陷检测领域，尤其是涉及一种基于机器视觉的金属双极板表面缺陷检测设备。

背景技术：

1、质子交换膜燃料电池以高效、启动快、工作温度低、接近零排放等优点在各种燃料电池中脱颖而出。质子交换膜燃料电池主要由多个单电池堆叠而成，每个单电池由两个金属双极板(分别为阳极和阴极)和膜电极组件组成。其中，双极板是其重要的组成部分之一，占质量的60％～80％、整体成本15％～20％，有着支撑膜电极组件、水/热传输和气体流动通道等重要功能。

2、目前金属双极板大多用模压成形工艺，因为模压过程中上下模具的压力作用使得金属板产生形变，生产过程中不可避免出现带有外观瑕疵的双极板。双极板冲压常见缺陷有：(a)材料不均匀(b)裂纹(c)划痕(d)凹凸点，这些缺陷不仅会影响产品的美观程度，也对其性能及使用寿命产生极大的危害，轻则影响燃料电池的工作效率，重则产生燃料电池泄露等安全事故。

3、面对日渐增长的市场需求，许多工厂实现了燃料电池极板规模化生产。受限于目前的工业视觉检测水平，大部分厂家缺乏精度高、价格低廉且功能较为一体化的表面缺陷自动检测设备。因此生产线中通常采用人工检测，但检测耗时长，员工疲劳等缺点导致检测误检率和漏检率均处于较高水平。

4、对此，一些现有技术采用机器视觉的自动化检测技术来进行双极板表面缺陷的检测，例如中国专利cn104833925a公开了一种基于机器视觉的燃料电池双极板检测方法及系统。检测系统，包括：用于对燃料电池双极板检测前输送和检测后分拣的双极板输送装置，双极板图像采集装置，以及双极板图像处理装置；双极板图像采集装置采集燃料电池双极板的图像，并传输给双极板图像处理装置；双极板图像处理装置将采集到的图像与双极板标准图像进行比较，若与双极板标准图像的图像差在允许的匹配度误差范围内，则对采集到的图像进行优化；基于优化后的图像，获得燃料电池双极板的参数。

5、上述检测方法及系统针对目前应用的燃料电池双极板提出基于机器视觉的双极板表面信息检测方法及系统，实现在线检测，降低双极板误用率及生产成本。然而，双极板的由于其表面设置有用于形成流道的凸起或者凹陷，不同于传统的双极板，当前为了实现燃料电池的小型化以及寿命的延长，流道的设计更加复杂，往往不再是简单的纵横结构，而是具有任意角度的倾斜，同时，流道的边缘也不仅仅是与双极板基面垂直，而是会有斜面甚至和弧形，而基于机器是觉得检测方式，无法类似于人工方式一样可以自由调节双极板的姿态，即便引入广角高精镜头，也会因为打光问题导致检测的精度较低。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了提供一种基于机器视觉的金属双极板表面缺陷检测设备，通过设置多个自由度的光源，从而可以光源的照射效果，从而提高相机的成像质量，提高检测的准确率和精度。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种基于机器视觉的金属双极板表面缺陷检测设备，包括：

4、传动装置，用于承载待测双极板以及传送待测双极板；

5、翻转装置，用于翻转待测双极板；

6、底座支架、相机、光源和可调节光源支架，所述相机通过相机支架固定于底座支架上，所述光源通过可调节光源支架安装于底座支架上；

7、所述光源在可调节光源支架的作用下调节位置和姿态。

8、所述可调节光源支架包括光源安装条、光源直接连接杆组、光源副支撑架、光源插销、插销、光源主支撑架和光源夹持器，所述光源直接连接杆组包括光源连接件、光源连接活动件、光源连接副杆、第二转轴、光源连接旋杆、第一螺母和滑块，

9、所述光源夹持器套设于底座支架上并沿底座支架沿竖直方向滑动，所述光源主支撑架固定于光源夹持器上，且其上设有第一滑槽，所述光源副支撑架上设有第二滑槽，且其第一端通过一个插销设置于光源主支撑架的第一滑槽中并沿第一滑槽滑动，所述滑块上通过另一个插销设置于光源副支撑架的第二滑槽中并沿第二滑槽滑动，所述光源连接旋杆通过第一螺母连接于滑块上并绕所述第一螺母转动，所述光源连接副杆的一端通过第二转轴连接所述光源连接旋杆，所述光源设置于光源连接件上，所述光源连接件通过光源连接活动件与光源连接副杆的另一端连接，所述第一滑槽与传动装置的输送方向平行，所述第二滑槽与第一滑槽垂直并与水平面平行，所述第一螺母与第一滑槽平行，所述第二转轴与第一螺母垂直并与光源连接旋杆垂直，所述光源连接件的转动轴与第二转轴垂直并与光源连接副杆垂直。

10、所述光源为条形光源，所述光源连接件成条形。

11、所述光源连接件包括第一连接板和第二连接板，所述第二连接板和第一连接板垂直设置，所述第二连接板的侧沿固定于第一连接板的表面上，且所述第二连接板所在平面将第一连接板分割为第一部分和第二部分，所述第一连接板的第二部分连接所述光源连接活动件，所述第一连接板的第一部分和第二连接板形成用于固定所述光源安装条空间，所述第一连接板的第第二部分第二连接板形成与光源连接副杆直接的缓冲空间，所述第二连接板和第一连接板的第一部分上设有第一螺孔，所述光源安装条置于由所述第一连接板的第一部分和第二连接板形成的空间中后，由穿过所述第一螺孔的螺钉固定。

12、所述光源连接副杆包括副杆主体段和副杆连接段，所述副杆主体段的一端通过第二转轴连接所述光源连接旋杆，另一端连接所述副杆连接段，所述副杆连接段的厚度与副杆主体段一致，宽度大于副杆主体段，所述副杆连接段包括第三转轴和第一空腔，所述光源连接活动件呈圆柱筒状，且光源连接活动件中设有同心设置的圆柱形通孔，所述圆柱形通孔的内径与所述第三转轴的外径一致，所述光源连接活动件套设于第三转轴上且侧壁穿过所述第一空腔，所述光源连接件与第三转轴平行设置。

13、所述传动装置包括底板和两个并列设置于底板的传送模块，所述传送模块设于底板上，所述翻转装置设于底板上并位于两个传送模块之间。

14、所述传送模块包括支架和设于支架上的传送带。

15、所述翻转装置包括吸盘、气缸、吸盘连接板、连杆、第二翻转转轴、吸盘连接板、第一翻转转轴和翻转架；

16、所述翻转架固定于底板上，所述连杆的一端通过第一翻转转轴连接所述翻转架，另一端通过第二翻转转轴连接所述吸盘连接板，所述吸盘和气缸均设于所述吸盘连接板上，所述第二转轴与传动装置的输送方向垂直并与水平面平行；

17、所述吸盘从下方吸附待测双极板后，通过旋转第一翻转转轴将待测双极板翻转并放置于传动装置的另一端上。

18、所述设备还包括用于探测待测双极板的传感器。

19、所述相机为8k线扫描相机。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、1、通过设置多个自由度的光源，从而可以光源的照射效果，从而提高相机的成像质量，提高检测的准确率和精度。

22、2、通过特殊设计的结构，可以从纵横深三个维度以及多个角度进行光源的姿态调整，配合条形的光源，从而可以适应更多高级程度的异形双极板的表面，始终是的光源与被检测的区域呈现预配置的目标夹角，从而使得被测区域处于最佳打光状态，极大地提高了相机的成像质量。

23、3、光源连接件包括第一连接板和第二连接板，通过设计的交叉结构，可以实现将光源连接件固定的同时，提供充足的旋转空间，从而提高光源的位姿调节范围。

24、4、副杆连接段的厚度与副杆主体段一致，宽度大于副杆主体段，从而可以提高承重能力，在固定更大的光源时，可以提高强度和稳定性，从而避免损坏待测双极板。

25、5、翻转装置设于底板上并位于两个传送模块之间，结合采用吸盘从下方吸附待测双极板的方式，可以提高空间利用，减小整体设备的体积。