CN109187550A - 一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法，包括光源、光栅、图像采集装置和图像处理系统；所述光源发出平行光；所述光栅为相位光栅，所述光源发出的平行光经相位光栅衍射，并在物体的表面形成明暗相间的云纹图像；所述图像采集装置采集物体的表面形成的云纹图像；所述图像处理系统接收图像采集装置所采集的云纹图像，判断物体表面是否具有缺陷。其其能够检测物体表面缺陷，检测精度高，检测效率高。

Description

一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法

技术领域

本发明涉及缺陷检测技术领域，具体涉及一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法。

背景技术

目前的缺陷检测装置主要针对特定的或有一定共性的缺陷，采用有针对性的视觉成像技术，使缺陷在图像中呈现出来，再结合对应的图像处理算法检测出缺陷形态及位置，达到替代人工检测的效果。

对于反光材料的物体，常规的缺陷检测方法为使用多个光源对物体进行多角度打光，再使用多个相机采集成像，其所能检测的区域相对较小，成像不够清晰，出现一些检测盲点，检测精度不佳；此外，每种缺陷的大小和形状不同，目前的缺陷检测方案对一些缺陷不能识别，且不能够精准地定位到缺陷所在位置，检测效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其能够检测物体表面缺陷，检测精度高，检测效率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法，包括光源、光栅、图像采集装置和图像处理系统；所述光源发出平行光；所述光栅为相位光栅，所述光源发出的平行光经相位光栅衍射，并在物体的表面形成明暗相间的云纹图像；所述图像采集装置采集物体的表面形成的云纹图像；所述图像处理系统接收图像采集装置所采集的云纹图像，判断物体表面是否具有缺陷。

作为优选的，所述光栅包括第一光栅单元和第二光栅单元；所述光源经第一光栅单元在物体的表面形成x轴方向的云纹图像；所述x轴方向的云纹图像经所述图像采集装置采集，并由所述图像处理系统判断是否有缺陷；

作为优选的，所述光源经第二光栅单元在物体的表面形成y轴方向的云纹图像，所述y轴方向的云纹图像经所述图像采集装置采集，并由所述图像处理系统判断是否有缺陷。

作为优选的，还包括用于放置光栅和光源的盒体，所述盒体一侧设置有出光口，所述光源经光栅经光栅衍射并从所述盒体的出光口射出。

作为优选的，还包括位置调节部件，所述位置调节部件与所述盒体连接，所述调节部件包括上下移动组件、水平平面转动组件和竖直平面转动组件，所述调节组件能够调节所述盒体的高度和倾斜角度。

作为优选的，所述光源为发光面板，所述光栅包括第一光栅元件和第二光栅元件，所述第一光栅元件和第二光栅元件平行于发光面板设置，所述第一光栅元件和第二光栅元件之间设置有连接件，所述连接件为不透光材料，所述盒体上还设置有光栅移动组件，所述光栅移动组件驱动所述光栅平行于发光面板运动。

作为优选的，所述第一光栅元件的刻痕和第二光栅元件的刻痕倾斜方向不同。

作为优选的，所述光栅移动组件包括第一气缸和第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与光栅连接，所述第一伸缩杆的另一端与电机连接。

作为优选的，还包括传送带，所述传送带的上表面开设有槽体，所述槽体用于放置物体。

作为优选的，所述图像采集装置为CCD或COMS。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过光源经光栅在物体表面形成云纹图像，通过判断云纹图像是否发生形变，可以快速检测出物体表面缺陷。

2、本发明所获得的云纹图像携带物体表面缺陷的位置信息、形状信息和大小信息，便于根据不同的产品规格判断该产品是否合格。

3、本发明检测灵敏度高，轻微的缺陷即可导致云纹图像发生形变，检测效率高，精度高。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的结构示意图二；

图3为本发明盒体的结构示意图；

图4为本发明图像采集装置所采集的具有缺陷的物体表面云纹图像。

其中，10、物体；20、光源；201、发光面板；30、光栅；301、第一光栅元件；302、第二光栅元件；40、图像采集装置；50、传送带；51、槽体；60、盒体；601、出光口；61、第一气缸；62、第一升缩杆；70、第二气缸；71、第二升缩杆；72、第一连接部；73、转盘；74、第二连接部；75、转轴；76、盒子安装架。

具体实施方式

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、完整的描述，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作出创造性劳动的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。

实施例

参照图1～图4所示，本发明公开了一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法，包括光源20、光栅、图像采集装置40和图像处理系统；

光源20发出平行光；

光栅30为相位光栅，光源20发出的平行光经相位光栅衍射，并在物体10的表面形成明暗相间的云纹图像；

图像采集装置40采集物体10的表面形成的云纹图像，光栅30和图像采集装置40位于物体10的同一侧；

图像处理系统接收图像采集装置40所采集的云纹图像，判断物体10表面是否具有缺陷。若所采集的图像为明暗相间的条纹，且条纹未发生形变，则物体表面无缺陷，若所采集的图像其云纹弯曲，则物体表面具有缺陷。

在上述缺陷检测成像方法中，光栅包括第一光栅单元和第二光栅单元；光源20经第一光栅单元在物体10的表面形成x轴方向的云纹图像；x轴方向的云纹图像经图像采集装置40采集，并由图像处理系统判断是否有缺陷；光源20经第二光栅单元在物体10的表面形成y轴方向的云纹图像，y轴方向的云纹图像经图像采集装置40采集，并由图像处理系统判断是否有缺陷。先检测光源20经第一光栅单元在物体10表面形成x轴方向的云纹图像，后检测光源20经第二光栅单元在物体10表面形成y轴方向的云纹图像，x轴方向的云纹图像和y轴方向的云纹图像依次覆盖物体10的表面，可以避免一些与云纹平行的线缺陷被漏检，从而提高检测精度。

本发明还包括用于放置光栅和光源20的盒体60，盒体60一侧设置有出光口601，光源20经光栅经光栅衍射并从盒体60的出光口601射出。盒体60为挡光材料，保证光源20发出的光仅从出光口601出设，排除一些杂散光对检测的影响。

本发明还包括位置调节部件，位置调节部件与盒体60连接，调节部件包括上下移动组件、水平平面转动组件和竖直平面转动组件，调节组件能够调节盒体60的高度和倾斜角度。通过调节盒体60的高度和倾斜角度，使得光源20经光栅在物体10表面形成清晰的云纹图像，并使得该云纹图像覆盖整个物体10的表面。上下移动组件包括第二气缸70和第二升缩杆71，所述第二气缸70驱动第二升缩杆71上下运动，所述第二升缩杆71上设置有水平平面转动组件，所述水平平面转动组件包括第一连接部72和转盘73，所述第一连接部72内部设置有第一电机，所述第一电机驱动所述转盘73在水平面转动，所述转盘73上设置有第二连接部74，所述第二连接部74上设置有转轴75，所述盒体60通过盒子安装架76与所述转轴75连接，所述第二连接部74内设置有第二电机，所述第二电机驱动所述盒体60在竖直平面内转动。

光源20为发光面板201，光栅包括第一光栅元件301和第二光栅元件302，第一光栅元件301和第二光栅元件302平行于发光面板201设置，第一光栅元件301和第二光栅元件302之间设置有连接件，连接件为不透光材料，盒体60上还设置有光栅移动组件，光栅移动组件驱动光栅平行于发光面板201运动。通过光栅移动组件移动可移动光栅，使得第一光栅位于发光面板201下，即可在物体10表面形成一种云纹图像；又通过光栅移动组件可移动第二光栅，即可使得第二光栅位于发光面板201之下，即可形成另外一种云纹图像。光栅移动组件包括第一气缸61和第一伸缩杆，第一伸缩杆的一端与光栅连接，第一伸缩杆的另一端与电机连接。

第一光栅元件301的刻痕和第二光栅元件302的刻痕倾斜方向不同。即可在物体表面形成两种云纹图案。

在本发明中，通过设计光栅刻痕的倾斜方向和刻痕密度，即可在物体表面形成不同形状的云纹图案。云纹图案的形状与光栅的占空比和槽深相关。

本发明还包括传送带50，传送带50的上表面开设有槽体51，槽体51用于放置物体。

本发明中图像采集装置40为CCD或COMS。

在本发明中，若物体表面为平滑的表面，图像采集装置所采集的图像即为明暗相间的条纹，而若物体表面具有缺陷，所获得的图像即发生形变，条纹扭曲。本发明适用检测反光材料，光栅为透射式光栅。

将光栅投影到参考平面和被测物体表面，投影到参考平面的参考光栅不会发生形变，当光栅被投射到待测物体表面时，由于光栅投影图像受被测物体表面高度调制，光栅投影图像会产生不同程度的形变，待测物体表面高度不同，光栅投影图像的变形程度不同。光栅投影图像即为上文中所说的云纹图像。因此，二维平面上的形变云纹图案携带有待测物体表面的三维形貌信息，采用相机采集形变云纹，并对采集到的云纹图像进行处理，可以勾出物体表面的三维形貌。图4为本发明图像采集装置所采集的具有缺陷的物体表面云纹图像。

在该成像技术下，被测物体表面局部有及其微弱的特征，成像也非常清晰可见，任何异常引起的缺陷都会使该区域的特征发生变化，且不同的缺陷导致的变化差异不同，这就使得本发明可以很灵敏地检测到每一片待检产品的不同缺陷的位置和类型，并能根据客户需求对缺陷位置、大小等规格做适当的卡控。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，包括光源、光栅、图像采集装置和图像处理系统；

所述光源发出平行光；

所述光栅为相位光栅，所述光源发出的平行光经相位光栅衍射，并在物体的表面形成明暗相间的云纹图像；

所述图像采集装置采集物体的表面形成的云纹图像；

所述图像处理系统接收图像采集装置所采集的云纹图像，判断物体表面是否具有缺陷。

2.如权利要求1所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，所述光栅包括第一光栅单元和第二光栅单元；

所述光源经第一光栅单元在物体的表面形成x轴方向的云纹图像；所述x轴方向的云纹图像经所述图像采集装置采集，并由所述图像处理系统判断是否有缺陷；

所述光源经第二光栅单元在物体的表面形成y轴方向的云纹图像，所述y轴方向的云纹图像经所述图像采集装置采集，并由所述图像处理系统判断是否有缺陷。

3.如权利要求1所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，还包括用于放置光栅和光源的盒体，所述盒体一侧设置有出光口，所述光源经光栅经光栅衍射并从所述盒体的出光口射出。

4.如权利要求3所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，还包括位置调节部件，所述位置调节部件与所述盒体连接，所述调节部件包括上下移动组件、水平平面转动组件和竖直平面转动组件，所述调节组件能够调节所述盒体的高度和倾斜角度。

5.如权利要求3所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，所述光源为发光面板，所述光栅包括第一光栅元件和第二光栅元件，所述第一光栅元件和第二光栅元件平行于发光面板设置，所述第一光栅元件和第二光栅元件之间设置有连接件，所述连接件为不透光材料，所述盒体上还设置有光栅移动组件，所述光栅移动组件驱动所述光栅平行于发光面板运动。

6.如权利要求5所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，所述第一光栅元件的刻痕和第二光栅元件的刻痕倾斜方向不同。

7.如权利要求5所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，所述光栅移动组件包括第一气缸和第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的一端与光栅连接，所述第一伸缩杆的另一端与电机连接。

8.如权利要求1所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，还包括传送带，所述传送带的上表面开设有槽体，所述槽体用于放置物体。

9.如权利要求1所述的基于光栅成像的缺陷检测成像方法，其特征在于，所述图像采集装置为CCD或COMS。