CN108663369A - 一种基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统，包括内/外弧面磨歪检测取相模块，1/2外弧面其他缺陷检测取相模块，内弧面其他缺陷检测取相模块，边面缺陷检测取相模块和端面缺陷检测取相模块；其中内/外弧面磨歪检测取相模块包括第一条光源和第一相机，第一条光源包括与所述磁瓦的直边中点连线所在垂直平面夹锐角对称的左侧第一条光源和右侧第一条光源，第一相机用于拍摄磁瓦的内/外弧面且位于所述磁瓦的内/外弧面几何中心的正上方，磁瓦位于第一条光源的光源区域中央。本发明能够解决磁瓦分拣中人工效率低且机器分拣易出错的问题，使得基于机器视觉的磁瓦缺陷自动检测更精准。
Description
技术领域
本发明涉及机械工程照明技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统。
背景技术
磁瓦是一种瓦状铁氧体永磁材料，广泛应用于永磁直流电机中，其作用是代替磁绕组产生磁场，是永磁电机的重要组成部件，在汽车、家电、电动工具等工业领域应用广泛，需求量巨大。磁瓦质量的好坏对永磁电机的性能有很大的影响，因此对不合格磁瓦进行分拣具有重要的经济价值。
目前磁瓦缺陷检测主要依靠工人以肉眼分辨检测，劳动强度大，人员易疲劳，误检率较高，无法实现自动化和智能化；同时，当磁瓦弧度较大时，磁瓦缺陷检测设备也因景深大、成像效果差、取相难度大等原因难以实现正确分拣。
因而，亟需设计一种取相可靠而全面的磁瓦检测取相系统，对实现磁瓦缺陷自动检测尤为重要。
发明内容
本发明提供的基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统，能够克服现有技术的不足，在磁瓦的多个表面全面打光，进行准确的取相，从而实现磁瓦缺陷的自动检测。
第一方面，本发明提供一种基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统，包括用于对磁瓦的内/外弧面进行打光和取相的内/外弧面磨歪检测取相模块；用于对所述磁瓦的外弧面进行打光和取相的1/2外弧面其他缺陷检测取相模块；用于对所述磁瓦的内弧面进行打光和取相的内弧面其他缺陷检测取相模块；用于对所述磁瓦的边面进行打光和取相的边面缺陷检测取相模块；用于对所述磁瓦的端面进行打光和取相的端面缺陷检测取相模块；其特征在于，所述内/外弧面磨歪检测取相模块包括：
第一条光源，所述第一条光源包括左侧第一条光源和右侧第一条光源，所述左侧第一条光源和所述右侧第一条光源与所述磁瓦的直边中点连线所在垂直平面夹锐角对称；
第一相机，用于拍摄所述磁瓦的内/外弧面，且位于所述磁瓦的内/外弧面几何中心的正上方；
其中，所述磁瓦位于所述第一条光源的光源区域中央。
可选地，上述第一条光源与所述磁瓦的直边中点连线所在垂直平面的相对位置和夹角均可调。
可选地，上述磁瓦缺陷检测取相系统包括关于所述磁瓦的弧边法线所在平面对称的两个所述1/2外弧面其他缺陷检测取相模块。
可选地，上述1/2外弧面其他缺陷检测取相模块包括：
第二条光源，所述第二条光源包括左侧第二条光源和右侧第二条光源，所述左侧第二条光源和所述右侧第二条光源与所述磁瓦弧边1/4圆弧法线所在的平面夹锐角对称；
第一圆顶光源，位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/4圆弧法线方向；
第二相机，用于拍摄所述磁瓦的外弧面，且位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/4圆弧法线方向以及所述第一圆顶光源的上方；
其中，所述磁瓦位于所述第二条光源和所述第一圆顶光源的光源区域中央，所述第二相机的镜头中心与所述第一圆顶光源的中心重合。
可选地，上述第二条光源与所述磁瓦弧边的1/4圆弧法线所在平面的相对位置和夹角均可调，所述第一圆顶光源与所述磁瓦弧边的1/4圆弧法线的相对位置可调。
可选地，上述内弧面其他缺陷检测取相模块包括：
第三条光源，所述第三条光源包括左侧第三条光源和右侧第三条光源，所述左侧第三条光源和所述右侧第三条光源与所述磁瓦弧边1/2圆弧法线所在平面夹锐角对称；
第一同轴光源，位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/2圆弧法线方向；
第三相机，用于拍摄所述磁瓦的内弧面，位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/2圆弧法线方向以及所述第一同轴光源的上方；
其中，所述磁瓦位于所述第三条光源和所述第一同轴光源的光源区域中央，所述第三相机的镜头中心与所述第一同轴光源的中心重合。
可选地，上述第三条光源与所述磁瓦弧边1/2圆弧法线所在平面的相对位置和夹角均可调，所述第一同轴光源与所述磁瓦弧边1/2圆弧法线的相对位置可调。
可选地，上述边面缺陷检测取相模块包括：
第四条光源，所述第四条光源包括左侧第四条光源和右侧第四条光源，所述左侧第四条光源和所述右侧第四条光源分别与所述磁瓦的左右边面平行；
第四相机，用于拍摄所述磁瓦的边面，位于所述磁瓦弧面的几何中心的正上方；
其中，所述磁瓦的边面位于所述第四条光源的光源区域中央。
可选地，上述第四条光源与所述边面所在平面的相对位置和夹角均可调。
可选地，上述端面缺陷检测取相模块包括：
第二同轴光源，与所述磁瓦的端面平行；
第五相机，用于拍摄所述磁瓦的端面，所述第五相机的镜头平面与所述磁瓦的端面平行；
其中，所述磁瓦端面位于所述第二同轴光源的光源区域中央，且所述第二同轴光源位于所述磁瓦和所述第五相机之间；上述第二同轴光源与所述端面所在平面的相对位置可调。
本发明所提供的基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统，能够解决磁瓦分拣现有技术中人工效率低且机器分拣易出错的问题，能够在磁瓦的内弧面、外弧面、边面、端面等多个表面进行全面的打光，将缺陷和背景进行区别，从而使得基于机器视觉的磁瓦缺陷自动检测更精准。
附图说明
图1为本发明磁瓦的形状结构图；
图2为本发明基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统的总体结构示意图；
图3为本发明磁瓦内弧面和外弧面磨歪检测取相模块的结构示意图；
图4为本发明磁瓦1/2外弧面其他缺陷检测取相模块的光源位置示意图；
图5为本发明磁瓦1/2外弧面其他缺陷检测取相模块的结构示意图；
图6为本发明磁瓦内弧面其他缺陷检测取相模块的光源位置示意图；
图7为本发明磁瓦内弧面其他缺陷检测取相模块的结构示意图；
图8为本发明磁瓦边面缺陷检测取相模块的结构示意图；
图9为本发明磁瓦端面缺陷检测取相模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明中磁瓦的形状结构图。如图所示，磁瓦的表面包括：内弧面、外弧面、两个端面、两个边面。磁瓦的弧度较大，内外弧面、端面、边面等表面较多，同时缺陷也较多。磁瓦的缺陷包括背裂、角裂、边裂、内弧裂、端面裂、角崩、崩缺、粘模、磨歪、未磨全、杂质和凸点等十多种缺陷，不同缺陷和不同表面需要不同的打光方式，因而需要多个工位进行检测。其中，磨歪缺陷是在磁瓦研磨过程中由于打磨不均匀形成的一条较浅的打磨痕迹，与暗黑色磁瓦背景不易区分，因而需要单独的取相系统。其他缺陷则需要根据磁瓦的不同表面进行取相。
根据边面和缺陷种类，本发明提供的基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统分为以下几个模块：内弧面/外弧面磨歪检测取相模块，1/2外弧面其他缺陷检测取相模块，内弧面其他缺陷检测取相模块，边面缺陷检测取相模块以及端面缺陷检测取相模块。图2示出了本发明基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统的总体结构示意图。其中，基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统包括内弧面/外弧面磨歪检测取相模块01、1/2外弧面其他缺陷检测取相模块02、内弧面其他缺陷检测取相模块03、边面缺陷检测取相模块04以及端面缺陷检测取相模块05。
进一步地，由于内弧面和外弧面均为弧形面，因而所用取相系统的结构相同，只分不同工位。磨歪缺陷是一条较浅的痕迹，位置不固定，因而磁瓦内弧面/外弧面磨歪检测取相模块使用波长较长、反射率较高的红色条形光源。检测时将光源调整角度使得光线与缺陷表面呈一定角度。为了覆盖整个磁瓦，需要2个红色条光在磁瓦内外弧面的侧上方打光。
图3示出了磁瓦内弧面/外弧面磨歪检测取相模块的结构示意图。如图3所示，两个条形光源分别固定在光源支架1、光源支架2上，并可沿光源支架1、光源支架2上的滑槽移动，固定在不同位置，光源支架1、光源支架2分别于固定块1、固定块2处固定，固定块1、固定块2分别紧靠一个螺钉固定在光源支架3上，并可沿光源支架3的滑槽移动，并且固定块1、固定块2可以自旋一定角度，将光源调节成不同角度。光源支架3固定在光源支架4上，光源支架4，固定在横梁上，松开紧固螺钉，可沿横梁移动，将光源沿此方向调节。相机固定在磁瓦的正上方并用于拍摄取相。
磁瓦内弧面/外弧面磨歪检测取相模块的取相过程为：将两个条光光源调整到合适位置使磁瓦位于光源区域中央，调整光源角度，使得两个条形光源分别打开时分别照亮磁瓦的1/2弧面长度。首先打开一个条形光源，关闭另外一个，进行第一次取相，如果缺陷在此光源照亮的区域，则此区域磨歪缺陷部分变暗，背景变亮，缺陷与背景得到有效区分。同理，关掉此光源，打开另一个条形光源，进行第二次取相，如果缺陷在此光源照亮的区域，则此区域磨歪缺陷部分变暗，背景变亮，缺陷与背景得到有效区分。进行两次取相后可以得到完整的内外弧面图片。
图4示出了磁瓦1/2外弧面其他缺陷检测取相模块的光源位置示意图。由于外弧面弧度大，景深大，一次取相无法实现较好的效果。因此采用两次取相，每次取相二分之一外弧面,因而选用两个1/2外弧面检测工位。磁瓦1/2外弧面其他缺陷检测取相模块的光源取用1个高亮均匀柔和的蓝色圆顶光，使光源发出的光线均匀分布，有效消除弧形表面不平整形成的干扰，光线中心和相机中线在1/4圆弧法线方向。2个白色条光在磁瓦1/2外弧面的两侧，补充圆顶光无法照到的边缘区域，对其进行补光，圆顶光源中心与相机中心重合。
图5示出了磁瓦1/2外弧面其他缺陷检测取相模块的具体结构：两个条形光源分别固定在光源支架1、光源支架2上，可沿光源支架1、光源支架2上的滑槽方向移动，固定在不同位置，兼容不同长度的条形光，光源支架1、光源支架2分别于固定块1、固定块2固定，固定块1、固定块2分别仅用一个螺钉固定在光源支架3上，可沿光源支架3上的滑槽移动，并且可以自旋一定角度，将光源调节成不同角度。光源支架3固定在光源支架4上，光源支架3上有圆弧状的滑槽，松开紧固螺钉，光源支架3在光源支架4上可以旋转一定的角度，带动两个条形光源整体旋转一定角度。光源支架4安装在横梁1上，松开紧固螺钉，光源支架4可沿横梁1延伸方向移动，也可在垂直于横梁1的方向沿支架上的滑槽移动，将条形光源调节到合适的位置。圆顶光源固定在圆顶光源支架上，圆顶光源支架安装在光源支架5上，可沿光源支架5上的长条状滑槽移动，光源支架5安装在光源支架6上，光源支架5上有弧形滑槽，松开紧固螺钉，光源支架5沿弧形滑槽可旋转一定角度，带动圆顶光源旋转一定角度。光源支架6安装在横梁2上松开紧固螺钉，光源支架6可沿横梁2延伸方向移动，也可在垂直于横梁的方向沿支架上的滑槽移动，将条形光源调节到合适的位置。
特别的，图4中所示两个1/2外弧面其他缺陷检测取相系统的结构相同，仅角度不同。
图6示出了磁瓦内弧面其他缺陷检测取相模块的光源位置示意图。如图6所示，磁瓦的内弧面凹度大，且磁瓦的表面粗糙程度不均匀，缺陷特征不确定，位置不固定，因此需采用1个高亮红色同轴光在磁瓦上方打光，光线中心与相机中心在同一直线上。同轴光源能够凸显磁瓦表面的不平整度，并为粗糙的表面提供高亮均匀照明，凸显缺陷特征。另外有2个白色条光在磁瓦的两侧打光，补充同轴光无法照到的内弧面和侧边面的交线处区域以及无法呈现缺陷的边缘区域的打光，使光线覆盖整个内弧面，缺陷变暗，背景高亮，有效区分出背景和缺陷。
图7示出了磁瓦内弧面其他缺陷检测取相模块的具体结构示意图。两个条形光源分别固定在光源支架1、光源支架2上，可沿光源支架1、光源支架2上的滑槽方向移动，固定在不同位置，兼容不同长度的条形光。光源支架1、光源支架2分别于固定块1、固定2固定，固定块1、固定2分别仅用一个螺柱固定在光源支架3上，可沿光源支架3的滑槽移动，并且可以自旋一定角度，将光源调节成不同角度。光源支架3固定在光源支架4上。光源支架4安装在横梁1上，松开紧固螺钉，光源支架4可沿横梁1移动，也可在垂直于横梁1的方向沿支架上的滑槽移动，将条形光源调节到合适的位置。同轴光源固定在光源支架5、光源支架6上，光源支架5、光源支架6固定在光源支架7上，可沿光源支架7上的长条状滑槽方向移动，调整同轴光源的左右位置，光源支架7固定在光源支架8上，光源支架8安装在横梁2上，松开紧固螺钉，光源支架8可沿横梁2移动，也可在垂直于横梁2的方向沿支架上的滑槽移动，将同轴调节到合适的位置，同轴光源的中心与相机的中心线重合。
图8示出了磁瓦边面缺陷检测取相模块的结构示意图。如图所示，磁瓦边面是两个平面，边面表面很窄很平整，且这两个面角度接近180，可看成平面，采用两个白色条光在两侧打光，光线均匀照射到两边面，取相时边面背景呈现高亮，缺陷变暗，能够清晰区分缺陷与背景。两个条形光源分别固定在光源支架1、光源支架2上，可沿光源支架1、光源支架2上的滑槽方向移动，固定在不同位置，光源支架1、光源支架2分别于固定块1、固定块2固定，固定块1、固定块2分别紧靠一个螺钉固定在光源支架3上，可沿光源支架3的滑槽移动，并且可以自旋一定角度，将光源调节成不同角度。光源支架3固定在横梁上，松开紧固螺钉，可沿横梁移动，将光源系统沿此方向调节。
图9为磁瓦端面缺陷检测取相模块的结构示意图。如图所示，端面由于是平面，缺陷较明显，采用一个蓝色同轴光在磁瓦端面前方打光，同轴光中心与相机中心在同一直线上，同轴光为粗糙表面提供均匀照明，凸显磁瓦表面不平整，克服表面反光造成的干扰，凸显缺陷特征，有效区分背景与缺陷。同轴光源安装在光源支架1和光源支架2上，可沿光源支架1和光源支架2的长条滑槽上下调节，光源支架1和光源支架2安装在光源支架3上，可以沿光源支架3上的长条滑槽移动，调节光源支架1、光源支架2的位置达到调节同轴光源位置的效果，或者调节光源支架1和光源支架2之间的距离，可以兼容不同尺寸的同轴光和同一种同轴光源的不同安装方式。光源支架3固定在光源支架4上，光源支架4安装在横梁上，松开紧固螺钉，光源支架4可沿横梁延伸方向移动，也可在垂直于横梁的方向沿支架上的滑槽移动，将光源调节到合适的位置，同轴光源的光线中心与相机中心重合。
本发明所提供的基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统，能够解决磁瓦分拣现有技术中人工效率低且机器分拣易出错的问题，能够在磁瓦的内弧面、外弧面、边面、端面等多个表面进行全面的打光，将缺陷和背景进行区别，从而使得基于机器视觉的磁瓦缺陷自动检测更精准。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于机器视觉的磁瓦缺陷检测取相系统，包括用于对磁瓦的内/外弧面进行打光和取相的内/外弧面磨歪检测取相模块；用于对所述磁瓦的外弧面进行打光和取相的1/2外弧面其他缺陷检测取相模块；用于对所述磁瓦的内弧面进行打光和取相的内弧面其他缺陷检测取相模块；用于对所述磁瓦的边面进行打光和取相的边面缺陷检测取相模块；用于对所述磁瓦的端面进行打光和取相的端面缺陷检测取相模块；其特征在于，所述内/外弧面磨歪检测取相模块包括：
第一条光源，所述第一条光源包括左侧第一条光源和右侧第一条光源，所述左侧第一条光源和所述右侧第一条光源与所述磁瓦的直边中点连线所在垂直平面夹锐角对称；
第一相机，用于拍摄所述磁瓦的内/外弧面，且位于所述磁瓦的内/外弧面几何中心的正上方；
其中，所述磁瓦位于所述第一条光源的光源区域中央。
2.根据权利要求1所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述第一条光源与所述磁瓦的直边中点连线所在垂直平面的相对位置和夹角均可调。
3.根据权利要求1所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述磁瓦缺陷检测取相系统包括关于所述磁瓦的弧边法线所在平面对称的两个所述1/2外弧面其他缺陷检测取相模块。
4.根据权利要求3所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述1/2外弧面其他缺陷检测取相模块包括：
第二条光源，所述第二条光源包括左侧第二条光源和右侧第二条光源，所述左侧第二条光源和所述右侧第二条光源与所述磁瓦弧边1/4圆弧法线所在的平面夹锐角对称；
第一圆顶光源，位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/4圆弧法线方向；
第二相机，用于拍摄所述磁瓦的外弧面，且位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/4圆弧法线方向以及所述第一圆顶光源的上方；
其中，所述磁瓦位于所述第二条光源和所述第一圆顶光源的光源区域中央，所述第二相机的镜头中心与所述第一圆顶光源的中心重合。
5.根据权利要求4所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述第二条光源与所述磁瓦弧边的1/4圆弧法线所在平面的相对位置和夹角均可调，所述第一圆顶光源与所述磁瓦弧边的1/4圆弧法线的相对位置可调。
6.根据权利要求1所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述内弧面其他缺陷检测取相模块包括：
第三条光源，所述第三条光源包括左侧第三条光源和右侧第三条光源，所述左侧第三条光源和所述右侧第三条光源与所述磁瓦弧边1/2圆弧法线所在平面夹锐角对称；
第一同轴光源，位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/2圆弧法线方向；
第三相机，用于拍摄所述磁瓦的内弧面，位于所述磁瓦上方的所述磁瓦弧边1/2圆弧法线方向以及所述第一同轴光源的上方；
其中，所述磁瓦位于所述第三条光源和所述第一同轴光源的光源区域中央，所述第三相机的镜头中心与所述第一同轴光源的中心重合。
7.根据权利要求6所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述第三条光源与所述磁瓦弧边1/2圆弧法线所在平面的相对位置和夹角均可调，所述第一同轴光源与所述磁瓦弧边1/2圆弧法线的相对位置可调。
8.根据权利要求1所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述边面缺陷检测取相模块包括：
第四条光源，所述第四条光源包括左侧第四条光源和右侧第四条光源，所述左侧第四条光源和所述右侧第四条光源分别与所述磁瓦的左右边面平行；
第四相机，用于拍摄所述磁瓦的边面，位于所述磁瓦弧面的几何中心的正上方；
其中，所述磁瓦的边面位于所述第四条光源的光源区域中央。
9.根据权利要求8所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述第四条光源与所述边面所在平面的相对位置和夹角均可调。
10.根据权利要求1所述的磁瓦缺陷检测取相系统，其特征在于，所述端面缺陷检测取相模块包括：
第二同轴光源，与所述磁瓦的端面平行；
第五相机，用于拍摄所述磁瓦的端面，所述第五相机的镜头平面与所述磁瓦的端面平行；
其中，所述磁瓦端面位于所述第二同轴光源的光源区域中央，且所述第二同轴光源位于所述磁瓦和所述第五相机之间；所述第二同轴光源与所述端面所在平面的相对位置可调。
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