瓷砖测量机实验（随时更新）

                                      瓷砖在线测量机实验
前几年接触到陶瓷地砖生产厂的朋友，当时他们在探讨瓷砖在线测量问题。这引起了我的浓厚兴趣。因为它可以节约不少的人力，降低人工成本，并且提高检测的准确度。在后来的时间里，我查阅了大量的资料，做了一些实验，现在把实验的过程和结果总结出来，和大家共享，请各位指正。
一 、陶瓷地砖能够并且有必要在线检测的指标。这主要包括边长误差、平整度误差、直角度误差、色彩误差。这些指标对于比较正规的厂家来说，是逐片检验的，也就是在生产线上，有不同的工位，用人工或者机器的方式，对每一片砖的以上各项指标进行检验，对不合格的瓷砖做出标记，进行分选，以保证出厂的每一片砖都是合格的产品。
  当然，现在比较大的厂家的内孔指标要远远好于国家标准，所以各个厂家的指标也有所不同。例如色差指标，抛光砖就对色差要求比较严，喷墨砖基本放弃了色差的概念，对色差指标不再检验。
   以下是几个指标的含义和工厂测量方法
1) 边长是指方形瓷砖四条边的长度。
      2) 直角度是相临边的垂直度。
   3) 平整度是指瓷砖正面的平整程度。
   4) 色差是一方面是指全部产品和标准砖之间的色彩差别，另一方面是指同一块砖的正面色彩的均匀性。
    5) 边直度是指瓷砖每条边的直线度。
   以上这五项指标是瓷砖最在观感上最容易观察的指标，对瓷砖铺设效果的影响也最大。所以，生产厂会对这些指标进行严格的检验。
一般情况下，观察色差是一个工位，平整度是一个工位，边长、平整度是一个工位。由于大部分大规格瓷砖有切边工序，边直度一般不逐片检验。
   对瓷砖进行人工检测的方法是：
   色差一般是日光灯照明，人工目测；
边长和直角度是钢卷尺测量对角线；
平整度和边直度是平尺加塞尺。

二、对瓷砖进行检测的方法
   平整度指标示意图







   在瓷砖的正面有A~I  9个点。除E点外，另外8个点的位置与离他最近的边的垂直距离是5毫米；E点是对角线的交点。
   国标的测量方法是：以A、G、C三点为支撑点，把砖片放在测量平台上，调整三个支撑点的高低，使A、G、C三个点处于与平台平行的平面上，用百分表测量D、B、E点与A、G、C点的高度差，就可以计算出平整度、翘曲度等指标。当然还要变换不同的边进行测量，并且是检验10片。
    边长直角度直角度示意

              A                             B
         C                                        D





          E                                      F
               G                             H
   边长的检测点有A~H  8个点，要求每个点离砖片的角的距离是5毫米，每条边选取两个检测点。这样，AG、BH、CD、EF的距离，就代表了四条边的边长。
   直角度的检测，则是以一条边为基准边，检测临边与它的垂直度。例如以CE边为基准边，视A点为零，检测B点偏离CE边过A点垂线的距离。
   目前检测的方法从是否自动化区分，可分为人工检测和机器自动检测。
  （一）人工检测
   1、色差一般是日光灯照明，人工目测；
2、边长和直角度是钢卷尺测量对角线；
3、平整度和边直度是平尺加塞尺。
   经过检测，合格的砖片不做任何标记。有问题的砖片在规定位置画上标记。在以后的工序，一般到包装工序是，把有标记的砖片分选出来。
  （二）机器检测
  目前能够进对瓷砖行在线检测机器已经不少，但主要是检测边长和平整度指标，对于直角度和色差进行检测的比较少。


                      图片传不上来

    三、当前机器检测的大致情况
    从我掌握的情况看，目前机器检测的发展大致如下
   （一）色差检测
    色差检测曾经有过商品机型，但是到现在也没能发展起来。我曾经请教过建陶厂，为什么不用这种机器。得到的答案是不好用，主要表现是：
   1、当时样机的检测原理是，把样砖拍照，上传到机器，然后机器在生产线上对瓷砖进行检测，色彩误差难以调节，严一点就全部超差，宽一点就全部合格。
   2、机器对局部色差检测不出。瓷砖在烧结过程中，因为窑炉的内部温度有所不同，所以有时候有的砖片会出现一边黄，另一边白的情况，这种机器没法检测出这种问题。
   3、现在大量生产的中高档砖，许多都向喷墨砖发展，根据厂家讲，喷墨砖基本不需要检测色差。当然，这具体的原因我不清楚。
    那么现在基于以上的检测原理，我们就不难理解这种检测方法为什么会有现在的结果：
    首先，瓷砖的表面花色特征由纹理和色彩组成，如果不把这两者区分开来，根本就不会得到正确的色彩信息，也就无法进行色差比较。
    其次，自动检测的对象，一般是边长600毫米以上的瓷砖，表面光洁度很高，这样，用照相机进行正确的色彩还原本身就比较困难，所以进行色彩比较也就比较困难。
    第三，由于是对砖片整个表面进行比较，所以对于偏烧、色斑等问题，由于在整个面积中占得比重太小，所以无法检出。
    第四，瓷砖在生产线上要经过很多的工序，行进很长的距离，它的方向是会改变的对于已经旋转的图案，机器检测出错的概率就大大增加了，越精密，越容易出错。
    所以我觉得根据目前技术水平，对于瓷砖存在的局部色斑、疵点、图案断线等问题，还没有有效地自动检测方法。虽然一些论文提供了一些方案，但是非常难以实现。
   比较现实的方法是：色差自动检测作为辅助工具，只检测特定区域的总体模糊色差。
   （二）边长检测
     边长检测的种类
     1、多个线阵CCD检测。这种检测方法是用多个线阵CCD，通过光学系统取得瓷砖的投影信息，用计算机进行处理，换算为边长信息，和理论值进行比较，得出砖片边长是否合格的结论。
    2、单个面阵CCD相机拍照取得瓷砖信息，用软件方法分析图像数据，转换为边长信息。
   （三）直角度检测
    这个指标，在人工检测中是和边长检测合一的，也就是检测瓷砖的两条对角线的误差，目前有些机器也引用了对角线长度的概念和指标。我觉得这是错误的：因为国标里面没有对角线这个概念，对角线是在实际生产过程中的一种简化和替代指标，例如检测对角线，对于正梯形变形是无能为力的。
   因此，对直角度必须按照国标的检测方法进行。
  （四）平整度检测
   对于这个指标，机器检测分为接触检测和非接触检测。接触检测的方法是用电阻尺等接触型位移传感器进行测量。
   非接触检测是用激光位移传感器等非接触位移传感器进行测量。
   目前商品化的机器基本是非接触测量，大多用的是激光位移传感器。
   从传感器数据传输是否同步看，有分时测量，也有同步测量。

    前面说了一些认识，后面就是实验过程了

                                     第一部分     边长的测量
    要进行测量，首先就是选择和确定测量方法、测量仪器。对于边长，我一开始是选择的线阵CCD，结果学习了一阵子发现，线阵CCD的驱动非常复杂，而且它和后面的运算电路接口也很复杂，我作为一个外行，显然短时间内无法驾驭它。简单的线阵CCD，满足不了测量精度的需要，因为许多企业的内控标准是±0.5mm，国标要求测量精度是0.1mm，那么这个测量传感器的精度要在0.05mm以内，所以我最后选择用光电池投影测量的方法，在检测点的选取上，采用了多点同步测量的方法。