CN104076041A

CN104076041A - 一种涂层老化外观检测装置

Info

Publication number: CN104076041A
Application number: CN201410349325.0A
Authority: CN
Inventors: 张勇智; 牟献良; 唐伦科; 王晓辉; 赵斌; 殷宗莲
Original assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Current assignee: No 59 Research Institute of China Ordnance Industry
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2034-07-22

Abstract

本发明涉及一种涂层老化外观检测装置，该检测装置包括硬件装置和软件系统两部分。所述硬件装置主要由成像单元、照明单元、载物台、计算机系统组成；所述软件系统主要包括图像标定、图像采集、图像预处理、老化特征识别与评价等模块。检测方法为首先利用图像采集装置采集涂层老化外观图像，再利用检测软件对采集的图像进行图像增强、滤波降噪等预处理，然后对图像进行边缘检测和老化特征提取。本发明可以检测涂层样品生锈、起泡、变色老化特征，包括老化面积、老化数量、老化大小、色差，并能按照GB/T1766-2008标准对生锈、起泡、变色老化等级进行自动评定。

Description

一种涂层老化外观检测装置

技术领域

本发明涉及一种涂层老化外观检测装置，尤其是涉及一种经大气暴露试验或经人工老化加速试验后涂层样品生锈、起泡、变色老化外观特征检测装置。

背景技术

在大气暴露试验中，涂层材料因受光照、温湿度等综合环境因素的影响，其表面常常会发生各种老化现象，如：基材生锈，涂层起泡、变色、开裂、粉化等，这些老化外观形貌是评价涂层耐大气老化性能的重要特征之一。目前，对于涂层老化外观检测主要是靠人工观测，由于人的差异性和受视觉疲劳的影响，检测时存在一定的技术性和主观性，尤其在老化特征量化检测方面，人工观测结果往往存在较大差异，给准确评价老化特征带来一定困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于机器视觉技术和图像处理方法的涂层老化外观检测装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种涂层老化外观检测装置，其特征在于：检测装置包括硬件装置和软件系统两部分。

所述硬件装置包括：

成像单元，包括工业彩色CCD相机和镜头，用于获取涂层老化外观彩色图像信息，相机安装在检测装置的顶部，安装高度可通过安装调节板上两边的安装孔进行调节，采集得到的彩色图像信号通过数据传输线传送到图像采集卡及计算机。

光源单元，包括LED光源和光源控制器，用于照明被检测样品表面。为了满足对不同涂层老化特征（生锈、起泡、变色）检测，光源采用六根条形白色LED光源，其中两根光源安装在载物台左、右两边的光源支架上，形成低角度照射，这两根光源主要用于检测涂层起泡，光源安装高度可通过安装支架上的滑槽进行调节，安装距离可通过底板上的安装孔调节；另外四根光源安装在载物台四周的光源调节板上，安装高度和距离可调节，这四根光源用于检测生锈和变色老化特征，光源的安装角度可任意调节。六根光源由两台数字式光源控制器控制，两台光源控制器分别安装在左、右两边的托板上，光源亮度可通过软件设定。

载物台，用于摆放被检测样品，材料为铝合金，大小为360mm（长）×140mm（宽）×8mm（厚）长方形，载物台安装在装置底部的滑轨上，载物台前端有一手柄，通过滑轨可手动拉出载物台，便于放置被检测样品，载物台台面刻有十字形刻度线，用于定位被检测样品位置，在十字形刻度线交叉处安装有一小磁铁，用于固定被检测样品，载物台通过滑轨挡块限位。

计算机系统，用于安装图像采集卡，运行涂层老化检测软件，成像单元获取的老化图像信息通过数据线和采集卡以BMP文件格式存入计算机中。

所述的软件系统包括：

图像标定模块，图像采集前，需要对图像进行标定，获取在确定的采像环境下单位像素代表的实际大小。图像标定板尺寸为150mm×100mm，标定板上有排列成矩形的圆点图，标定方法为：首先是利用图像采集装置对标定板进行图像采集，然后运行标定软件，计算标定板上的每个圆点图直径，取平均值，最后用圆点图的实际直径除以平均值，得到图像标定信息 mm/pixel。

图像采集模块，用于完成涂层老化彩色图像采集，并将采集得到的彩色图像以BMP文件格式存入计算机中，图像采集时可对增益、曝光时间、光源亮度进行调整。

图像预处理模块，用于图像增强和滤波降噪处理，提高图像信噪比，图像预处理方法包括灰度拉伸、窗口变换、亮度/对比度调整、Gamma校正、中值滤波。

老化特征识别模块，对得到的涂层老化彩色图像进行特征提取，获取老化面积、老化数量、老化大小、颜色特征，获取的老化特征以量化形式描述，最后在老化特征提取的基础上，对老化等级进行自动评定。

本发明所述的涂层老化外观检测装置，其整个装置用冷轧钢板做的防护罩包裹。

本发明所述的涂层老化外观检测方法的技术方案为：（1）针对不同涂层老化检测对象，利用图像采集单元获取彩色老化图像；（2）利用图像预处理模块对获取的老化图像进行图像增强、滤波降噪等处理，改善图像质量；（3）利用老化特征识别模块对图像进行边缘检测、老化特征提取；（4）按照GB/T 1766-2008标准对老化等级进行自动评定。

本发明所述的涂层老化外观检测装置，其检测对象包括：生锈、起泡、色差，具体检测指标包括：锈点（斑）面积、锈点（斑）数量、最大锈点（斑）面积和大小、锈点（斑）面积占样品面积比、起泡面积、起泡数量、最大起泡面积和大小、起泡面积占样品面积比、色差值。

本发明所述的涂层老化外观检测装置，可按照GB/T 1766-2008标准对锈点（斑）数量等级、锈点（斑）大小等级、起泡数量等级、起泡大小等级以及变色等级进行自动评定。

本发明所述的涂层老化外观检测装置，其检测的样品为平板样品，样品尺寸不大于150mm×100mm，厚度为2mm～3mm。

本发明的有益效果是：可检测经大气暴露试验或经人工加速老化试验后涂层样品生锈、起泡、变色老化特征，克服了人工观测的主观性和不易量化检测的技术性。

附图说明

图1为本发明的硬件结构示意图；

图2为本发明的涂层老化外观检测软件模块；

图3为本发明的涂层老化外观检测流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步描述：

一种涂层老化外观检测装置，包括硬件装置和软件系统两部分。

如图1所示，硬件装置包括：相机1，镜头2、LED光源3、LED光源4、LED光源5、LED光源6、LED光源7、LED光源8、光源控制器9、光源控制器10、载物台11、光源支架12、光源调节板13、光源控制器托板14、光源控制器托板15、相机安装板16、相机调节板17、线性滑轨18、底板19、挡块20、底座21。

相机1安装在检测装置的上方，并通过相机安装板16固定在相机调节板17上，相机1安装高度可通过相机调节板17上两边的两排安装孔进行调节。

所述LED光源3和LED光源4安装在光源支架12上，这两个光源主要用于检测涂层起泡老化特征，其安装高度可通过支架12上的安装槽进行调节，光源支架12的安装距离可通过底板上的多排安装孔进行调节；

所述的LED光源5、LED光源6、LED光源7、LED光源8安装在光源调节板13上，这四根光源主要用于检测生锈、变色老化特征，这四根光源的安装高度和离载物台的安装距离均可调节。

所述的光源控制器9和光源控制器10分别安装在装置左、右两边的光源控制器托板13和光源控制器托板14上，光源控制器采用数字式显示光源亮度，光源亮度值可通过软件调整。

所述的载物台11安装在装置底部的线性滑轨18上，通过线性滑轨18可手动拉出或回位载物台，载物台表面刻有十字线，便于定位被检测样品，十字线交叉处有一小孔，孔内安装有小磁铁，用于固定样品，载物台被拉出时由挡块20限位。

如图2所示，软件系统主要包括：图像标定模块、图像采集模块、图像预处理模块、老化特征识别模块。如图3所述的涂层老化外观检测方法是：首先是利用图像采集装置采集标定板图像，计算单位像素所代表的实际大小（mm/Pixel），

然后采集涂层样品老化外观彩色图像，对获取的图像进行图像增强、滤波降噪处理，用边缘检测法获取老化区域，提取老化特征参数，包括：老化面积、老化数量、老化大小，最后对老化等级进行评定。老化等级包括：锈点（斑）数量等级、锈点（斑）大小等级、起泡数量等级、起泡大小等级、变色的等级。评定标准：GB/T 1766-2008《涂层老化的评级方法》。

Claims

1.一种涂层老化外观检测装置，其特征在于：检测装置包括硬件装置和检测软件系统两部分；

硬件装置由成像单元、照明单元、载物台、计算机系统组成；

其中成像单元用于获取图像；

照明单元用于获取图像时的照明；

载物台用于放置样品；

计算机系统用于安装图像采集卡，运行软件系统，将成像单元获取的老化图像信息通过数据线和采集卡存入计算机中；

检测软件系统包括图像标定模块、图像采集模块、图像预处理模块、老化特征识别模块和老化等级评定模块；

图像标定模块对图像进行标定，获取在确定的采像环境下单位像素代表的实际大小；

图像采集模块用于获取涂层老化外观彩色图像；

图像预处理模块对获取的图像进行增强处理，增强涂层老化识别效果；

老化特征识别模块，提取老化特征指标，并对生锈等级、起泡等级和变色等级进行自动评定。

2.根据权利要求1所述的涂层老化外观检测装置，其特征在于：成像单元由安装在装置上部的相机和镜头组成，相机安装高度通过相机调节板上两边的安装孔调节。

3. 根据权利要求1所述的涂层老化外观检测装置，其特征在于：所述的照明单元由六根条形白色LED光源和两台数字式光源控制器组成，在六根光源中，其中两根光源安装在载物台左、右两边的光源支架上，形成低角度照射方式，用于检测起泡老化特征；另外四根光源安装在载物台四周的光源调节板上，用于检测生锈和变色老化特征，每根光源的安装高度、安装距离和安装角度均可调节，六根光源由两台数字式光源控制器控制，光源亮度可通过软件设定。

4. 根据权利要求1所述的涂层老化外观检测装置，其特征在于：所述的载物台安装在检测装置底部的滑轨上，载物台通过滑轨可手动拉出和回位，载物台台面刻有十字线，用于定位被检测样品，十字线交叉处有一小孔，孔内安装有小磁铁，用于固定被检测样品。

5.根据权利要求1所述的涂层老化外观检测装置，其特征在于：提取的老化特征指标包括：老化面积、老化数量、老化大小和色差值。

6.根据权利要求1所述的涂层老化外观检测装置，其特征在于：成像单元、照明单元和载物台用冷轧钢板做的防护罩包裹。

7.根据权利要求1所述的涂层老化外观检测装置，其特征在于：被检测样品为平板样品，样品尺寸不大于150mm×100mm，厚度为2mm～3mm。