CN104101601A - 表面缺陷检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种表面缺陷检测方法，将待检测金属机加件的表面频谱图与表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图相减，得到缺陷频谱图。而缺陷频谱图，实际上是将待检测金属机加件表面背景的频谱去除后的频谱图。因此，将缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，得到的是待检测金属机加件去除表面背景后的表面图像。将该表面图像进行显示，便可清晰的分辨出待检测机加件的表面是否存在缺陷，以及缺陷的分布状况。因此，上述表面缺陷检测装置及方法可减弱金属机加件表面背景对检测过程的干扰，从而提升缺陷检测的效果，并提高缺陷检测速度。此外，本发明还提供一种表面缺陷检测装置。

Description

表面缺陷检测装置及方法
技术领域
本发明涉及缺陷检测技术，特别是涉及一种表面缺陷检测装置及方法。
背景技术
阳极氧化是金属机加件的一种常用加工工艺，在阳极氧化过程中产生的气泡有可能会凝固在金属表面，从而影响金属机加件的质量。传统检测方法是靠人工进行缺陷检测，这种方法速度慢，检测效率低，并且目视无法检测到细微的缺陷。而且，金属机加件在加工过程中，其表面一般会形成规律的斜纹或图案，从而导致金属机加件的表面背景复杂。然而，人工检测缺陷时，金属机加件表面复杂的背景会影响对缺陷的辨识，从而使得缺陷检测的效果不佳且检测效率不高。
发明内容
基于此，有必要提供一种可减弱表面背景对检测过程的影响，从而提升缺陷检测的效果，并提高缺陷检测速度的表面缺陷检测装置及方法。
一种表面缺陷检测方法，用于检测金属机加件的表面是否存在缺陷，所述方法包括以下步骤：
采集所述金属机加件的表面图像；
对所述表面图像进行傅立叶变换，得到所述金属机加件的表面频谱图；
将所述表面频谱图与预先存储的标准频谱图相减，以得到缺陷频谱图，所述标准频谱图为表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图；
对所述缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以得到缺陷图像；
获取所述缺陷图像并显示。
在其中一个实施例中，在所述获取所述金属机加件的表面图像的步骤之前，所述方法还包括：
获取所述表面无缺陷的金属机加件的标准表面图像，并对所述标准表面图像进行傅立叶变换，以得到所述标准频谱图。
在其中一个实施例中，所述获取所述金属机加件的表面图像的步骤具体为：
对所述金属机加件的表面进行照明，并获取所述金属机加件的表面图像。
在其中一个实施例中，所述对所述缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以获取缺陷图像的步骤还包括：
对所述缺陷图像进行阈值分割，以提取出缺陷点的图像；
所述获取所述缺陷图像并显示的步骤还包括：
获取所述缺陷点的图像并显示。
一种表面缺陷检测装置，用于检测金属机加件的表面是否存在缺陷，所述表面缺陷检测装置包括：
图像采集器，用于采集所述金属机加件的表面图像；
处理器，与所述图像采集器通讯连接，所述处理器包括：
变换模块，用于对所述表面图像进行傅立叶变换，得到所述金属机加件的表面频谱图；
比对模块，用于将所述表面频谱图与预先存储的标准频谱图相减，以得到缺陷频谱图，所述标准频谱图为表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图；
成像模块，用于对所述缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以获取缺陷图像；
显示器，与所述处理器通讯连接，所述显示器用于获取所述缺陷图像并显示。
在其中一个实施例中，还包括照明灯，所述照明灯用于对所述金属机加件的表面进行照明。
在其中一个实施例中，还包括用于承载所述金属机加件工作台，所述照明灯固定于所述工作台的侧面。
在其中一个实施例中，所述成像模块还用于对所述缺陷图像进行阈值分割，以提取出缺陷点的图像；
所述显示器还用于获取所述缺陷点的图像并显示。
上述表面缺陷检测装置及方法，将待检测金属机加件的表面频谱图与表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图相减，得到缺陷频谱图。而缺陷频谱图，实际上是将待检测金属机加件表面背景的频谱去除后的频谱图。因此，将缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，得到的是待检测金属机加件去除表面背景后的表面图像。将该表面图像进行显示，便可清晰的分辨出待检测机加件的表面是否存在缺陷，以及缺陷的分布状况。因此，上述表面缺陷检测装置及方法可减弱金属机加件表面背景对检测过程的干扰，从而提升缺陷检测的效果，并提高缺陷检测速度。
附图说明
图1为一实施例中表面缺陷检测方法的流程示意图；
图2为本发明较佳实施例中表面缺陷检测装置的结构示意图；
图3中的(a)、(b)部分分别为表面无缺陷的金属机加件的表面图像及其表面频谱图；
图4中的(a)、(b)、(c)、(d)部分分别为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面图像、表面频谱图、缺陷频谱图及其缺陷图像；
图5中的(a)、(b)、(c)、(d)部分分别为表面无缺陷的待检测金属机加件的表面图像、表面频谱图、缺陷频谱图及其缺陷图像。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
表面缺陷检测方法用于检测金属机加件的表面是否存在缺陷。
请参阅图1，本发明一个实施例中的表面缺陷检测方法，包括步骤S101～S105：
步骤S101，采集金属机加件的表面图像。
具体的，可通过照相机、摄像机对金属机加件的表面进行图像采集。
在一个实施例中，上述步骤S101具体为：对金属机加件的表面进行照明，并获取金属机加件的表面图像。
通过照明，可使得获取的金属机加件的表面图像更加清晰，从而便于获得更好的检测效果。
步骤S102，对表面图像进行傅立叶变换，得到金属机加件的表面频谱图。
具体的，先将采集获得的表面图像转化成数字信号，再对数字信号进行傅立叶变换，便可得到与表面图像对应的表面频谱图。
步骤S103，将表面频谱图与预先存储的标准频谱图相减，以得到缺陷频谱图，标准频谱图为表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图。
具体的，标准频谱图中仅包含金属机加件固有背景的频谱。因此，将获取的表面频谱图与标准频谱图相减，便可去除表面频谱图中背景对应的部分。
在一个实施例中，在上述步骤S101之前，表面缺陷检测方法还包括：获取表面无缺陷的金属机加件的标准表面图像，并对标准表面图像进行傅立叶变换，以得到标准频谱图。
如图3中(a)部分所示，标准表面图像即为表面无缺陷的金属机加件的表面图像，通过对标准表面图像进行傅立叶变换，便可得到如图3中(b)部分所示的标准频谱图。将得到的标准频谱图进行存储，便可用于后续与带检测金属机加件的表面频谱图进行相减。
进一步的，获取表面无缺陷的金属机加件的标准表面图像时，也对表面无缺陷的金属机加件进行照明，且照明的光照强度大于对带检测金属机加件的照明强度。
如图4中(a)部分所示，为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面图像，图4中(b)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图，图4中(c)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图与标准频谱图相减得到的缺陷频谱图。
如图5中(a)部分所示，为表面无缺陷的待检测金属机加件的表面图像，图5中(b)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图，图5中(c)部分所示为表面无缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图与标准频谱图相减得到的缺陷频谱图。
步骤S104，对缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以得到缺陷图像。
具体的，缺陷频谱图不包含待检测金属机加件的背景的频谱。因此，通过傅立叶逆变换后，得到具体的缺陷图像，且缺陷图像中不包含金属机加件本身固有的背景。因此，通过变换，已将待检测金属机加件的背景去除。
其中，图4中(d)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的缺陷图像，图5中(d)部分所示为表面无缺陷的待检测金属机加件的缺陷图像。从图4中(d)部分及图5中(d)部分可以看出，待检测的金属机加件的表面背景已被去除。
步骤S105，获取缺陷图像并显示。
由于待检测金属机加件的背景去除。因此，在检测缺陷时可排除复杂背景的干扰。通过缺陷图像，可清晰的辨认出金属机加件的表面是否带有缺陷，从而有效的提升检测效果及检测速度。
在一个实施例中，上述步骤S104还包括：对缺陷图像进行阈值分割，以提取出缺陷点的图像；
上述步骤S105还包括：获取缺陷点的图像并显示。
通过阈值分割，可将金属机加件上存在的缺陷点提取出来，得到缺陷点的图像。通过对缺陷点的图像进行显示，便可清晰的检测出缺陷点的形状及位置。
上述表面缺陷检测方法，将待检测金属机加件的表面频谱图与表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图相减，得到缺陷频谱图。而缺陷频谱图，实际上是将待检测金属机加件表面背景的频谱去除后的频谱图。因此，将缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，得到的是待检测金属机加件去除表面背景后的表面图像。将该表面图像进行显示，便可清晰的分辨出待检测机加件的表面是否存在缺陷，以及缺陷的分布状况。因此，上述表面缺陷检测方法可减弱金属机加件表面背景对检测过程的干扰，从而提升缺陷检测的效果，并提高缺陷检测速度。
此外，本发明还提供一种用于检测金属机加件的表面是否存在缺陷的表面缺陷检测装置。
请参阅图2，本发明较佳实施例中的表面缺陷检测装置100包括图像采集器110、处理器120及显示器130。
图像采集器110用于采集金属机加件的表面图像。具体的，图像采集器110可为照相机、摄像机等设备。
在本实施例中，表面缺陷检测装置100还包括照明灯140，照明灯140用于对金属机加件的表面进行照明。通过照明，可使得图像采集器110获取的金属机加件的表面图像更加清晰，从而便于获得更好的检测效果。
进一步的，在本实施例中，表面缺陷检测装置100还包括用于承载金属机加件工作台150，照明灯140固定于工作台150的侧面。工作台150的表面为平面，从而可使金属机加件的表面与图像采集器110保持垂直，以便获得更加精确的表面图像。
处理器120与图像采集器110通讯连接，处理器120包括变换模块121、比对模块123及成像模块125。
变换模块121用于对表面图像进行傅立叶变换，得到金属机加件的表面频谱图。
具体的，变换模块121先将采集获得的表面图像转化成数字信号，再对数字信号进行傅立叶变换，便可得到与表面图像对应的表面频谱图。
比对模块123用于将表面频谱图与预先存储的标准频谱图相减，以得到缺陷频谱图，标准频谱图为表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图。
具体的，标准频谱图中仅包含金属机加件固有背景的频谱。因此，将获取的表面频谱图与标准频谱图相减，便可去除表面频谱图中背景对应的部分。
在一个实施例中，首先通过图像采集器110获取表面无缺陷的金属机加件的标准表面图像，并通过变换模块121对标准表面图像进行傅立叶变换，以得到标准频谱图。
标准表面图像即为表面无缺陷的金属机加件的表面图像，通过对标准表面图像进行傅立叶变换，便可得到标准频谱图。将得到的标准频谱图存储于处理器120，便可用于比对模块123将带检测金属机加件的表面频谱图进行相减。
进一步的，图像采集器110获取表面无缺陷的金属机加件的标准表面图像时，照明灯140也对表面无缺陷的金属机加件进行照明，且照明的光照强度大于对带检测金属机加件的照明强度。
如图4中(a)部分所示，为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面图像，图4中(b)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图，图4中(c)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图与标准频谱图相减得到的缺陷频谱图。
如图5中(a)部分所示，为表面无缺陷的待检测金属机加件的表面图像，图5中(b)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图，图5中(c)部分所示为表面无缺陷的待检测金属机加件的表面频谱图与标准频谱图相减得到的缺陷频谱图。
成像模块125用于对缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以获取缺陷图像。
具体的，缺陷频谱图不包含待检测金属机加件的背景的频谱。因此，通过傅立叶逆变换后，得到具体的缺陷图像，且缺陷图像中不包含金属机加件本身固有的背景。因此，通过变换，已将待检测金属机加件的背景去除。
其中，图4中(d)部分所示为表面有缺陷的待检测金属机加件的缺陷图像，图5中(d)部分所示为表面无缺陷的待检测金属机加件的缺陷图像。从图4中(d)部分及图5中(d)部分可以看出，待检测的金属机加件的表面背景已被去除。
显示器130与处理器通讯连接，显示器130用于获取缺陷图像并显示。
由于待检测金属机加件的背景去除，在检测缺陷时可排除复杂背景的干扰。因此，通过显示器130，便可清晰的辨认出金属机加件的表面是否带有缺陷，从而有效的提升检测效果及检测速度。
在本实施例中，成像模块125还用于对缺陷图像进行阈值分割，以提取出缺陷点的图像。
显示器130还用于获取缺陷点的图像并显示。
通过阈值分割，成像模块125可将金属机加件上存在的缺陷点提取出来，得到缺陷点的图像。通过显示器130对缺陷点的图像进行显示，便可清晰的检测出缺陷点的形状及位置。
表面缺陷检测装置100，比对模块123将待检测金属机加件的表面频谱图与表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图相减，得到缺陷频谱图。而缺陷频谱图，实际上是将待检测金属机加件表面背景的频谱去除后的频谱图。因此，成像模块125将缺陷频谱图进行傅立叶逆变换后，得到的是待检测金属机加件去除表面背景后的表面图像。显示器130对该表面图像进行显示，便可清晰的分辨出待检测机加件的表面是否存在缺陷，以及缺陷的分布状况。因此，表面缺陷检测装置100可减弱金属机加件表面背景对检测过程的干扰，从而提升缺陷检测的效果，并提高缺陷检测速度。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种表面缺陷检测方法，用于检测金属机加件的表面是否存在缺陷，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
采集所述金属机加件的表面图像；
对所述表面图像进行傅立叶变换，得到所述金属机加件的表面频谱图；
将所述表面频谱图与预先存储的标准频谱图相减，以得到缺陷频谱图，所述标准频谱图为表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图；
对所述缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以得到缺陷图像；
获取所述缺陷图像并显示。
2.根据权利要求1所述的表面缺陷检测方法，其特征在于，在所述获取所述金属机加件的表面图像的步骤之前，所述方法还包括：
获取所述表面无缺陷的金属机加件的标准表面图像，并对所述标准表面图像进行傅立叶变换，以得到所述标准频谱图。
3.根据权利要求1所述的表面缺陷检测方法，其特征在于，所述获取所述金属机加件的表面图像的步骤具体为：
对所述金属机加件的表面进行照明，并获取所述金属机加件的表面图像。
4.根据权利要求1所述的表面缺陷检测方法，其特征在于，所述对所述缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以获取缺陷图像的步骤还包括：
对所述缺陷图像进行阈值分割，以提取出缺陷点的图像；
所述获取所述缺陷图像并显示的步骤还包括：
获取所述缺陷点的图像并显示。
5.一种表面缺陷检测装置，用于检测金属机加件的表面是否存在缺陷，其特征在于，所述表面缺陷检测装置包括：
图像采集器，用于采集所述金属机加件的表面图像；
处理器，与所述图像采集器通讯连接，所述处理器包括：
变换模块，用于对所述表面图像进行傅立叶变换，得到所述金属机加件的表面频谱图；
比对模块，用于将所述表面频谱图与预先存储的标准频谱图相减，以得到缺陷频谱图，所述标准频谱图为表面无缺陷的金属机加件的表面频谱图；
成像模块，用于对所述缺陷频谱图进行傅立叶逆变换，以获取缺陷图像；
显示器，与所述处理器通讯连接，所述显示器用于获取所述缺陷图像并显示。
6.根据权利要求5所述的表面缺陷检测装置，其特征在于，还包括照明灯，所述照明灯用于对所述金属机加件的表面进行照明。
7.根据权利要求6所述的表面缺陷检测装置，其特征在于，还包括用于承载所述金属机加件工作台，所述照明灯固定于所述工作台的侧面。
8.根据权利要求5所述的表面缺陷检测装置，其特征在于，所述成像模块还用于对所述缺陷图像进行阈值分割，以提取出缺陷点的图像；
所述显示器还用于获取所述缺陷点的图像并显示。
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