CN101755200A - 利用扫光通过合并图像来检测表面中的缺陷的系统 - Google Patents

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玛尔塔·科瓦东加·莫拉·阿吉拉尔
阿尔瓦罗·埃赖斯·马丁内斯
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Abstract

利用扫光通过合并图像来检测表面中的缺陷的系统，通过由观测相机检验的区域，其中，通过运动的平面光束的照明来扫掠被检验的物体，该平面光束将获取的图像中的缺陷的尺寸放大。由相应的照相机捕获的物体的预定部分的所有图像被合并在单个图像中，以供进行其后续的处理。

Description

利用扫光通过合并图像来检测表面中的缺陷的系统
技术领域
在本专利中所保护的发明由针对通过利用扫光(light sweeping)获得的缺陷进行放大的图像合并来检测表面中的缺陷的系统组成。
因此，质量控制系统的问题是，检测甚至直径比0.2毫米还要小的小尺寸的表面缺陷，并且它们可能导致既没有突破生产过程中的质量控制，也没有实现满足最终消费者。该表面可以对应于小物体或者大物体，如家用电器或汽车车身。在这个意义上，已经在机动车辆的车身上对该系统进行了测试。
背景技术
这样，与其中照明是移动的本发明相比，已经公知了MAZDA(马自达)汽车的日本专利JP63061374(1988)描述了一种方法，该方法根据通过固定的照明系统沿表面改变照明所生成的阴影来辨别缺陷的类型。在本发明中，通过固定的车辆和移动照明的扫掠(sweep)系统，实现了对最小缺陷的定位。通过前面的日本专利，车辆的运动生成使得无法检测缺陷的振动。与利用人工视觉来描述的本发明相比，如TOYOTA(丰田)汽车制造公司的专利WO2006/054962(2006)的其他专利设法针对热变化来检测同样的缺陷。
其中在完成车身制造之前在表面中执行用于车体的缺陷检测的SLING GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA(本田技研工业股份有限公司)的北美专利US5844801(1998)寻找可能的变形。该发明在完成车身制造之前仅检测凹痕、刮痕和装配缺陷的问题，而不检测在金属表面中或同一表面中的微缺陷。
在CHUO ELECTRONIC MEASUREMENT(中央电子测量)的北美专利US639870(2002)中，通过移动的车辆来检查缺陷，其中移动的车辆造成变形的问题，并且之前已经描述了该问题。而且，该专利集中于标记缺陷的过程，而并没有过多的集中于检测该缺陷的过程，没有提到尤其是用于缺陷检测的照明系统(布置和光移动)。而且，CHUOELECTRONIC MEASUREMENT的WO2005100960(2005)论述了光和照相机同时移动情况下的多个发光元件。该相对运动，即照相机相对于车身或相反，产生了重要的足以使得无法检测微缺陷的变形。
使用人工视觉的GLOBAL FORD TECHNOLOGIES(福特全球科技公司)的北美专利US6532066(2003)设法包括目前公知的所有照明系统，提到利用定时照明、定向照明、结构化照明和漫射照明的可能性；它甚至提出了通过与不是照相机的系统来使用激光的可能性。然而，该专利显示它难以在干燥表面上进行使用，仅集中于几乎相同的聚合物表面。具有北美专利US20030139836(2003)的同一申请人以泛泛并且含糊的方式获得了利用机器人来检测缺陷和修复该缺陷的一般原理的专利。它没有指明检测缺陷、定位或修复该缺陷的任何方法。仅描述了流程的理念和指出的装置信息，并且以排他的方式要求保护获取信息、处理和控制的任何系统。而且，与这里描述的本发明相比，它涉及需要用CAD模型来检验物体。
作为用于本发明的背景技术出现的基于应用、使用或非常多样的功能的所有这些以及来自其的所有类似的发明证明存在功能上和操作性的局限，并且因此，对于本发明的装置来说被排除。
技术问题
在生产过程中，由于特有生产过程中的不精确、材料中均匀性的缺乏、环境污染等而导致在产品上生成了表面缺陷或微缺陷。特别是在喷涂表面中，环境污染有很大关系，同时在完成喷涂之前，环境污染放大了在表面中已经存在的缺陷。因此，对支持一些可接受的质量水平来说，在喷涂过程之前、期间和之后的缺陷检测是至关重要的。还没有出现检测微缺陷的自动系统，仅靠部分工人采取目视人工和视觉检查。这是初级的、缓慢的和非系统性的过程，该过程不允许确保最终产品的质量水平，同时这影响工人的健康。
技术解决方案
因此，证明有必要开发一种检测微缺陷的自动化系统，该系统能够确保系统性地形成一些可接受的质量水平，能够被引入到生产过程中，使得它在实时缺陷检测的情况下不干扰生产线，这意味着在表面中高速地获取和执行信息。缺陷的检测、记录和系统性定位允许我们利用机器人系统或者其他类似机制来对缺陷自动地进行后续的修正。
我们示出的检测系统基于在待测表面上的扫光的生成，使物体的位置和利用人工视觉来获取图像的系统的位置保持固定。待检验物体和获取图像的照相机之间的固定的相对位置消除了由于与它们之间的相对运动相关联的振动所引起的变形，这些变形会使缺陷变得模糊并且可能使得无法检测该缺陷。相反地，与移动照明相关联的振动不会影响获取图像。
该照明由一组窄而平坦的光束组成(例如，高频荧光照明)，能够在照明边缘的附近，即，在由明亮转变为阴暗和由阴暗转变为明亮处，由于光放大现象而突出缺陷。在这些转变中，特有的缺陷的尺寸从该缺陷周围的光束边缘获取了具有高达10倍直径的曲率。这就是使得系统能够利用有限数目的照相机来检测微缺陷的现象。
进一步地，该处理在所有捕获的图像的合并图像上被实现，而不是如其他系统和处理所实现的在每一个捕获的图像上被实现。不消耗过多时间的情况下，通过简单地重叠图像来在获取图像的特有系统中实现图像合并。
有利效果
由于先前描述的缺陷的光学放大，因此该缺陷检测系统具有高灵敏度。而且，由于照相机和物体是固定的，即没有相对运动，所以它是不受与运动相关联的振动的影响的高精度系统。由于代替对获取的图像的各个和每一个进行处理，该系统仅处理所有图像的合并图像，因此它是高速系统。
因此，它是实时服务系统，该系统能够被插入到生产线中，使其本身适应该生产线的工作速度，而不干扰该生产过程。
最佳实施方式
可以在其中需要检测可能的表面缺陷的所有点中沿着制造链设置该检测系统。即，在成形一个表面之后、在喷涂底漆之后、在喷涂面漆之后等。该位置将仅取决于检测的重要性和意义以及在制造链的该点中修正上述缺陷的便利性。
首先，将物体移到检测区域，该检测区域位于照相机组的观测下的点。接下来，照明系统生成可变数目的平面光束，该平面光束覆盖表面，照亮能够进行检测的该表面的所有部分。
该平面光束扫掠使获取的图像中的微缺陷最大化，并且使该缺陷能够利用后面的处理来检测。由于我们先前已经陈述了，因为在平面光束的边缘附近(即，在由明亮转变为阴暗和由阴暗转变为明亮处)的放大机制，该照明突出缺陷。该能够将缺陷的尺寸放大高达10倍的值的现象使得该系统能够利用有限数目的照相机来检测微缺陷。
在该过程期间，获取单元的每一个都获取并且合并与其视野可相对应的图像。在图像获取的过程之后，待检验的物体保持可自由离开检查区域，它们同时继续处理由合并产生的并且与单元的每一个相关联的图像的每一个。
接下来，对所检测到的缺陷按其尺寸、形式等来进行分类，将所述缺陷定位在物体上，使其接受在制造链中的未来的修正。该检测和精确定位允许我们利用机器人系统或者类似的机制来自动地进行修正缺陷的后续步骤。

Claims (1)

1.一种通过利用扫光以合并具有放大的缺陷的图像来检测表面中的缺陷的系统，其特征在于，通过观测相机检验的区域，其中，通过运动的平面光束的照明来扫掠被检验的物体，所述平面光束将所获取的图像中的所述缺陷的尺寸放大，由相应的照相机捕获的物体的确定部分的所有图像被合并在单个图像中，以供进行其后续的处理。
CN200780052603A 2007-04-16 2007-04-16 利用扫光通过合并图像来检测表面中的缺陷的系统 Pending CN101755200A (zh)

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