CN104730079A - 缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缺陷检测系统，包括X光机成像装置、可见光成像装置、图像采集装置、图像处理和分析平台以及数据库系统；所述X光机成像装置用于待检测产品的内部检测并生成X光检测图像；所述可见光成像装置用于待检测产品的外部检测并生成可见光检测图像；所述图像采集装置用于采集所述X光检测图像和所述可见光检测图像并发送至所述图像处理和分析平台；所述图像处理和分析平台用于分析处理所述X光检测图像和所述可见光检测图像并生成检测分析结果；所述数据库系统用于存储所述检测分析结果。本发明设置有X光机成像装置、可见光成像装置，能够对待检测产品的内部和外部同时检测。

Description

缺陷检测系统

技术领域

本发明涉及油井控制阀缺陷检测领域，具体地，涉及一种缺陷检测系统。

背景技术

油井控制阀是井口采油装置的重要控制元件之一，可控制生产油井口的压力和调节油(气)井口流量，也可用于酸化压裂、注水和测试等油井特殊作业。油井控制阀通常材质为不锈钢，内部由于长期处在油水的浸泡之中，很容易被腐蚀损坏，所以在制造控制阀时，常在内部焊接一层防腐金属。焊接层最容易出现的问题是未焊透，与不绣钢之间形成面状缺陷，在油水长时间冲刷下剥离脱开，腐蚀内部的不锈钢层，所以须在装配之前对控制阀焊接层进行检测，保证焊接质量。

目前，一般的检测方法是X光的内部无损检测，该检测不能识别外部的相应缺陷，并且没有形成一个检测体系进而从内部和外部的缺陷来建立油井控制阀的检测标准，而且通过操作工人观察控制阀的X光成像，来判断控制阀的缺陷情况，检测耗时耗力，准确率低，不同的工人带来不同的检测标准，没有一个统一的基准。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种缺陷检测系统。

根据本发明提供的缺陷检测系统，包括X光机成像装置、可见光成像装置、图像采集装置、图像处理和分析平台以及数据库系统；

所述X光机成像装置用于待检测产品的内部检测并生成X光检测图像；所述可见光成像装置用于待检测产品的外部检测并生成可见光检测图像；

所述图像采集装置用于采集所述X光检测图像和所述可见光检测图像并发送至所述图像处理和分析平台；

所述图像处理和分析平台用于根据所述X光检测图像和所述可见光检测图像进行缺陷检测分析并生成检测分析结果；

所述数据库系统用于存储所述检测分析结果。

优选地，所述X光机成像装置包括X光机球管、X光机触发器、X光机电源、X光机散热器、X光机电控位移台，其中，X光机球管、X光机触发器、X光机电源、X光机散热器均设置在所述X光机电控位移台上；所述X光机电源电气连接所述X光机球管、X光机触发器、X光机电源、X光机散热器和所述X光机电控位移台；

X光机球管用于产生X射线并将X射线照射到所述待检测产品上，进而生成X光检测图像；

X光机触发器用于根据采样的曝光时间和间隔时间控制X射线的辐射剂量；X光机电源用于向X光机球管提供灯丝电源和高压电源；

X光机散热器用于提供X光机球管的散热和X光机成像装置机体的散热，X光机电控位移台用于跟随流水线上的待检测产品，从而保持X光机成像装置与待检测产品的运动一致。

优选地，所述可见光成像装置包括工业相机、远心镜头、补光灯和可见光电控位移台；

其中，工业相机、远心镜头、补光灯设置在所述可见光电控位移台上；工业相机用于实时采集图像，即生成可见光检测图像；

远心镜头用于对待检测产品的外缘口缺陷进行高保真的图像采集；

补光灯用于对现场环境光不足的地方进行补光；

可见光电控位移台用于驱动工业相机、远心镜头和补光灯进行X轴、Y轴的直线运动和Z轴的旋转运动。

优选地，所述可见光成像装置还包括亮度感应器；

其中，所述亮度感应器连接所述补光灯上；所述补光灯根据所述亮度感应器的信号进行启动补光。

优选地，所述图像采集装置包括AD转换装置和图像采集卡；

其中，所述AD转换装置用于采集所述X光检测图像并转换为X光检测数字图像；

所述图像采集卡用于采集所述X光检测数字图像和所述可见光检测图像并发送至所述图像处理和分析平台。

优选地，根据所述X光检测图像进行缺陷检测包括如下步骤：

步骤1：对所述X光检测图像进行去噪处理，具体为，采用高斯滤波和中值滤波联合处理所述X光检测图像，以过滤高斯白噪声点和杂散点；

步骤2：对所述X光检测图像进行灰度直方图拉伸，以突出缺陷区域；

步骤3：对所述X光检测图像进行二值化处理生成X光检测二值化图像，获取待选的缺陷区域和位置信息；

步骤4：对二值化图像进行特征提取，通过面积、长度及曲率参数筛选出缺陷区域；

步骤5：对提取的缺陷区域进行模版匹配，找出的目标缺陷；

步骤6：对提取的缺陷区域进行特征值计算，获得目标缺陷的面积、类型、长宽比、面积比参数，生成检测分析结果。

优选地，所述数据库系统存储所述检测分析结果，具体包括如下步骤：

步骤1：给所述检测分析结果添加存储标识信息生成待存储分析结果；

步骤2：将所述存储分析结果存储至数据库中。

优选地，根据所述可见光检测图像进行缺陷检测包括如下步骤：

步骤1：对获取的所述可见光检测图像进行去噪处理，具体为，采用中值滤波过滤杂散点；

步骤2：对所述可见光检测图像进行灰度直方图拉伸，以突出外缘口缺陷区域；

步骤3：对所述可见光检测图像进行平滑处理生成平滑图像，以过滤细小连通区域；

步骤4：对平滑图像进行二值化处理生成可见光检测二值化图像，获取待选的缺陷区域和位置信息；

步骤5：对可见光检测二值化图像进行特征提取，通过面积、长度及曲率参数筛选出缺陷区域；

步骤6：对提取的缺陷区域进行模版匹配，找出的目标缺陷；

步骤7：对提取的区域进行特征值计算，获得目标缺陷的面积、类型、长宽比、面积比参数，生成检测分析结果。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明设置有X光机成像装置、可见光成像装置，能够对待检测产品的内部和外部同时检测；

2、本发明设置有图像处理和分析平台，能够对采集到的X光检测图像和可见光检测图像进行自动检测，提高可检测效率；

3、本发明设置有X光机电控位移台和可见光电控位移台，能够跟随待检测产品，实现自动检测。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中根据X光检测图像进行缺陷检测的流程图；

图3为本发明中根据可见光检测图像进行缺陷检测的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。

本发明的目的是提供一种控制阀的内部和外部缺陷在线检测系统，以解决目前的人工X光探伤存在的耗时耗力，准确率低，没有统一的检测标准的问题。

本发明提供的基于X光机和可见光成像的缺陷检测系统，包括X光机成像装置、可见光成像装置、图像采集装置、图像处理和分析平台以及数据库系统。

所述X光机成像装置用于待检测产品的内部检测并生成X光检测图像；所述可见光成像装置用于待检测产品的外部检测并生成可见光检测图像；所述图像采集装置用于采集所述X光检测图像和所述可见光检测图像并发送至所述图像处理和分析平台；所述图像处理和分析平台用于根据所述X光检测图像和所述可见光检测图像进行缺陷检测分析并生成检测分析结果；所述数据库系统用于存储所述检测分析结果。

X光机成像装置包括X光机球管、X光机触发器、X光机电源、X光机散热器、X光机电控位移台，其中，X光机球管内有阴极灯丝和阳极靶面，通过给灯丝加热并且接通高压电源来驱使灯丝电子流向阳极靶产生X射线；X光机触发器用于根据采样的曝光时间和间隔时间控制辐射剂量；X光机电源用于提供灯丝电源和高压电源；X光机散热器用于提供球管的散热和X光机机体的散热，X光机电控位移台提供随动装置来保证流水线上的控制阀和X光机的运动一致。

可见光成像装置包括工业相机、远心镜头、补光灯和可见光电控位移台；工业相机用于实时采集图像；远心镜头为低畸变、宽景深的透镜组件，用于保证成像的低失真度和高的分辨率，对油井控制阀的外缘口缺陷能进行高保真的图像采集；补光灯用于对现场环境光不足的地方进行补光；补光灯上设置有亮度感应器，用于当拍照系统的透射光强不足时，通过亮度感应器自动输出判别电信号，启动补光灯的LED阵列进行补光。可见光电控位移台包括X、Y轴的直线运动和Z轴的旋转运动，可以对油井控制阀焊接点和密封点进行绕圈成像。

图像采集装置包括把用于把X射线的电信号转换为数字信号的AD转换装置和把可见光图像信号采集到PC中进行处理的图像采集卡；图像处理和分析平台针对采样的X射线图像和可见光图像，进行缺陷检测和分析，给出缺陷的种类、尺寸等关键参数，并且驱动PC蜂鸣器进行报警，数据库系统用于对分析的缺陷参数进行存档，并且和产品的批次信息建立关联，以便后续追溯。

整个系统的成像装置包含内部的X射线成像和外部的可见光成像，通过两者的结合使得油井控制阀的内部和外部的缺陷可以实现一次测量，避免了单一测量的结果不准确。其中，X光机成像装置获取的模拟信号通过AD采集装置，接到PC端的图像采集卡上，以数字图像的形式保存在PC机上，可见光成像配置的可见光电控位移台可以捕捉油井控制阀的全方位图像，并且通过PC端的图像采集卡存储在PC机上以供分析。图像处理和分析平台实时处理两种图像，通过图像分割、图像边缘检测、模版匹配等一系列的方法来提取缺陷的个数和形状，通过设定的阈值参数，如果缺陷数量超标则启动报警器报警。具体为，根据所述X光检测图像进行缺陷检测包括如下步骤：

步骤1：对所述X光检测图像进行去噪处理，具体为，采用高斯滤波和中值滤波联合处理所述X光检测图像，以过滤高斯白噪声点和杂散点；

步骤2：对所述X光检测图像进行灰度直方图拉伸，以突出缺陷区域；

步骤3：对所述X光检测图像进行二值化处理生成X光检测二值化图像，以获取待选的缺陷区域和位置信息；

步骤4：对二值化图像进行特征提取，通过面积、长度及曲率参数筛选出缺陷区域；

步骤5：对提取的缺陷区域进行模版匹配，找出的目标缺陷；

步骤6：对提取的缺陷区域进行特征值计算，获得目标缺陷的面积、类型、长宽比、面积比参数，生成检测分析结果。

根据所述可见光检测图像进行缺陷检测包括如下步骤：

步骤1：对获取的所述可见光检测图像进行去噪处理，具体为，采用中值滤波过滤杂散点；

步骤2：对所述可见光检测图像进行灰度直方图拉伸，以突出外缘口缺陷区域；

步骤3：对所述可见光检测图像进行平滑处理生成平滑图像，以过滤细小连通区域；

步骤4：对平滑图像进行二值化处理生成可见光检测二值化图像，以获取待选的缺陷区域和位置信息；

步骤5：对可见光检测二值化图像进行特征提取，通过面积、长度及曲率参数筛选出缺陷区域；

步骤6：对提取的缺陷区域进行模版匹配，找出的目标缺陷；

步骤7：对提取的区域进行特征值计算，获得目标缺陷的面积、类型、长宽比、面积比参数，生成检测分析结果。

所有的检测分析结果与这一批次的油井控制阀批号保存在一起，以便后面对产品质量进行追溯。

本发明提供的缺陷检测系统的工作流程包括如下步骤：

步骤1：启动X光机成像装置，包括开启X光机触发器和X光机电源，使得X光机球管处于工作状态，通过辐射X光到待检测的油井控制阀部件上，并且利用X光成像探测器采集穿透的X射线，生成相应的模拟信号；

步骤2：整套X光机成像装置放置在X光机电控位移台上，因为零件在流水线上实时移动，电控位移台带动X光机成像装置形成随动结构，与零件保持近似静止状态；

步骤3：可见光成像装置同步采集零件的外观图像，通过远心镜头和工业相机对零件图像进行实时采集，在工业相机周围安置一圈补光灯，通过亮度传感器实时采集环境光强参数，通过该参数实时调节补光灯的强度；

步骤4：整体可见光成像装置放置在可见光电控位移台上，因为零件在流水线上实时移动，可见光电控位移台带动可见光图像采集装置形成随动结构，与零件保持近似静止状态；

步骤5：X光成像探测器捕捉穿透的X射线，生成相应的模拟电信号，并且通过AD转换器生成数字信号，PC图像采集卡实时采集X光机成像装置和可见光成像装置生成的图像数字信号，并且交给工控机上的图像处理和分析软件处理，当检测出现异常零件时，启动蜂鸣器和报警灯进行报警，每批次零件检测结果均存放于相应的数据库结构中。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种缺陷检测系统，其特征在于，包括X光机成像装置、可见光成像装置、图像采集装置、图像处理和分析平台以及数据库系统；

所述X光机成像装置用于待检测产品的内部检测并生成X光检测图像；所述可见光成像装置用于待检测产品的外部检测并生成可见光检测图像；

所述图像采集装置用于采集所述X光检测图像和所述可见光检测图像并发送至所述图像处理和分析平台；

所述图像处理和分析平台用于根据所述X光检测图像和所述可见光检测图像进行缺陷检测分析并生成检测分析结果；

所述数据库系统用于存储所述检测分析结果。

2.根据权利要求1所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述X光机成像装置包括X光机球管、X光机触发器、X光机电源、X光机散热器、X光机电控位移台，其中，X光机球管、X光机触发器、X光机电源、X光机散热器均设置在所述X光机电控位移台上；所述X光机电源电气连接所述X光机球管、X光机触发器、X光机电源、X光机散热器和所述X光机电控位移台；

X光机球管用于产生X射线并将X射线照射到所述待检测产品上，进而生成X光检测图像；

X光机触发器用于根据采样的曝光时间和间隔时间控制X射线的辐射剂量；X光机电源用于向X光机球管提供灯丝电源和高压电源；

X光机散热器用于提供X光机球管的散热和X光机成像装置机体的散热，X光机电控位移台用于跟随流水线上的待检测产品，从而保持X光机成像装置与待检测产品的运动一致。

3.根据权利要求1所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述可见光成像装置包括工业相机、远心镜头、补光灯和可见光电控位移台；

其中，工业相机、远心镜头、补光灯设置在所述可见光电控位移台上；工业相机用于实时采集图像，即生成可见光检测图像；

远心镜头用于对待检测产品的外缘口缺陷进行高保真的图像采集；

补光灯用于对现场环境光不足的地方进行补光；

可见光电控位移台用于驱动工业相机、远心镜头和补光灯进行X轴、Y轴的直线运动和Z轴的旋转运动。

4.根据权利要求3所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述可见光成像装置还包括亮度感应器；

其中，所述亮度感应器连接所述补光灯上；所述补光灯根据所述亮度感应器的信号进行启动补光。

5.根据权利要求1所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述图像采集装置包括AD转换装置和图像采集卡；

其中，所述AD转换装置用于采集所述X光检测图像并转换为X光检测数字图像；

所述图像采集卡用于采集所述X光检测数字图像和所述可见光检测图像并发送至所述图像处理和分析平台。

6.根据权利要求1所述的缺陷检测系统，其特征在于，根据所述X光检测图像进行缺陷检测包括如下步骤：

步骤1：对所述X光检测图像进行去噪处理，具体为，采用高斯滤波和中值滤波联合处理所述X光检测图像，以过滤高斯白噪声点和杂散点；

步骤2：对所述X光检测图像进行灰度直方图拉伸，以突出缺陷区域；

步骤3：对所述X光检测图像进行二值化处理生成X光检测二值化图像，以获取待选的缺陷区域和位置信息；

步骤4：对二值化图像进行特征提取，通过面积、长度及曲率参数筛选出缺陷区域；

步骤5：对提取的缺陷区域进行模版匹配，找出目标缺陷；

步骤6：对提取的缺陷区域进行特征值计算，获得目标缺陷的面积、类型、长宽比、面积比参数，生成检测分析结果。

7.根据权利要求1所述的缺陷检测系统，其特征在于，所述数据库系统存储所述检测分析结果，具体包括如下步骤：

步骤1：给所述检测分析结果添加存储标识信息生成待存储分析结果；

步骤2：将所述存储分析结果存储至数据库中。

8.根据权利要求1所述的缺陷检测系统，其特征在于，根据所述可见光检测图像进行缺陷检测包括如下步骤：

步骤1：对获取的所述可见光检测图像进行去噪处理，具体为，采用中值滤波过滤杂散点；

步骤2：对所述可见光检测图像进行灰度直方图拉伸，以突出外缘口缺陷区域；

步骤3：对所述可见光检测图像进行平滑处理生成平滑图像，以过滤细小连通区域；

步骤4：对平滑图像进行二值化处理生成可见光检测二值化图像，以获取待选的缺陷区域和位置信息；

步骤5：对可见光检测二值化图像进行特征提取，通过面积、长度及曲率参数筛选出缺陷区域；

步骤6：对提取的缺陷区域进行模版匹配，找出的目标缺陷；

步骤7：对提取的区域进行特征值计算，获得目标缺陷的面积、类型、长宽比、面积比参数，生成检测分析结果。