CN109765240A - 一种检测工业零件针脚缺陷装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测工业零件针脚缺陷装置，包括线激光扫描仪、图像采集器、控制器和传送带移动平台，所述线激光扫描仪与控制器通过通信线缆连接，用于将扫描针脚的图像传送到控制器，所述图像采集器与控制器通过通信线缆连接，用于得到原始数据，所述传送带移动平台用于放置被检测的针脚，图像经过预处理后，检测判断的方式只需将待检针脚图与标准的模板图比较即可，无需大量判断条件，保证精度的同时提高了效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测工业零件针脚缺陷装置及方法，属于三维测量和工业检测技术领域。
背景技术
目前，在工业领域，许多带针脚的零件在制作工艺中会出现针脚缺失、歪斜、高度不一致等缺陷，影响后续的插件，装配等流程。比如主板所支持的内存种类和容量都由内存插槽来决定，插件前必须对插槽针脚的各种缺陷进行检测，剔除不合格品，以保证内存条的正常使用。
现有的光学检测结构主要包括，通过机械结构调节线性光源的安装高度、水平位置，使光源尽可能照射于针脚尖端，由相机拍摄针脚图。缺陷是每次都需要根据不同的测量对象更改安装位置，而现有的高密度连接工件中单个针脚的截面积越来越小，机械移动难以保证精度要求。同时一般的照明光源发光角度较大，很容易将针脚根部照亮，当针脚的变形小于针脚根部的面积时，由于针脚根部的截面积比针脚变形的截面积更大，导致在后续图像中无法判断灰度值较高的区域是针脚变形区域还是针脚根部，因此无法准确判断针脚是否变形以及变形的程度。
还包括通过改变光学系统结构，增加光阑和狭缝使得激光照在针尖上，避免照射针脚根部及底座，但面对底座颜色不同的零件反射率差异大，采集的图像效果不理想。现有的检测算法也是针对针脚的不同缺陷匹配相应的判断条件，没有普适性，难以满足工业检测实时性要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测工业零件针脚缺陷装置及方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。
一种检测工业零件针脚缺陷装置，包括线激光扫描仪、图像采集器、控制器和传送平台，所述线激光扫描仪与控制器通过通信线缆连接，用于将扫描针脚的图像传送到控制器，所述图像采集器与控制器通过通信线缆连接，用于得到原始数据，所述传送平台用于放置被检测的针脚。
优选的，所述线激光扫描仪与传送带移动平台平面的法线夹角为30°，中心位置距离传送平台平面的距离为100mm。
优选的，所述图像采集器与线激光扫描仪之间的水平距离为200 mm。
优选的，所述线激光扫描仪包括相机。
优选的，所述传送平台上设有棋盘格标定板。
一种工业零件针脚缺陷检测方法，包括以下步骤：
S1相机标定，通过棋盘格标定板使用标定算法获取图像采集器的内外部参数；
S2采集数据，利用线激光扫描针脚，图像采集器得到原始数据；
S3坐标转换，根据角度和坐标变换求解原始数据像素坐标系下的三维坐标；
S4高度阈值屏蔽，根据实际精度要求对点云数据进行高度方向的阈值过滤，即Z坐标屏蔽掉针脚根部及以下的数据，只保留针尖周围的三维点坐标；
S5还原2D图像，使用第三方软件进行模型视点变换，还原针脚尖端的轮廓图像；
S6中心提取圆填充，提取出每个针脚的中心像素点，用圆形将针脚框选住，标记为待检测的针脚区域；
S7模板图，用合格的零件执行步骤1-6，生成一幅标准模板图像；
S8待检图，将待检测的零件执行步骤1-6，生成一幅待检图像；
S9操作判断，两幅图像进行与操作，若生成的结果图和标准图为1的像素点数量相同，即针脚位置未发生偏移，零件合格，反之，零件不合格。
优选的，所述方法还包括：对得到的待测针脚图像进行预处理，所述预处理还包括，a二值化，将整幅图像每个像素的灰度值设置成两个单一的值，针脚的像素点为1，背景为0；b腐蚀操作，消除图像中存在的噪点；c膨胀操作，将针脚的像素点扩大为块状。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本方法直接采用三维激光扫描的方式，对点云数据进行处理，通过高度位置的阈值屏蔽只保留了针尖位置的数据，不需要严格控制硬件检测环境，得到较优的2D图像，同时，图像经过预处理后，检测判断的方式只需将待检针脚图与标准的模板图比较即可，无需大量判断条件，保证精度的同时提高了效率。
附图说明
图1为本发明检测模型示意图；
图2为本发明算法流程图；
图3为本发明激光三维测量原理图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图3所示，一种检测工业零件针脚缺陷装置，包括线激光扫描仪、图像采集器、控制器和传送平台，所述线激光扫描仪与控制器通过通信线缆连接，用于将扫描针脚的图像传送到控制器，所述图像采集器与控制器通过通信线缆连接，用于得到原始数据，所述传送平台用于放置被检测的针脚。
在本实施例中，线激光扫描仪与传送带移动平台平面的法线夹角为30°，中心位置距离传送带移动平台平面的距离为100mm。图像采集器与线激光扫描仪之间的水平距离为200 mm。线激光扫描仪包括相机，用于采集图片。传送带移动平台上设有棋盘格标定板用于放置待检测的针脚。
一种工业零件针脚缺陷检测方法，包括以下步骤：
S1相机标定，通过棋盘格标定板使用标定算法获取图像采集器的内外部参数；
S2采集数据，利用线激光扫描针脚，图像采集器得到原始数据；
S3坐标转换，根据角度和坐标变换求解原始数据像素坐标系下的三维坐标；
S4高度阈值屏蔽，根据实际精度要求对点云数据进行高度方向的阈值过滤，即Z坐标屏蔽掉针脚根部及以下的数据，只保留针尖周围的三维点坐标；
S5还原2D图像，使用第三方软件进行模型视点变换，还原针脚尖端的轮廓图像；
S6中心提取圆填充，提取出每个针脚的中心像素点，用圆形将针脚框选住，标记为待检测的针脚区域；
S7模板图，用合格的零件执行步骤1-6，生成一幅标准模板图像；
S8待检图，将待检测的零件执行步骤1-6，生成一幅待检图像；
S9操作判断，两幅图像进行与操作，若生成的结果图和标准图为1的像素点数量相同，即针脚位置未发生偏移，零件合格，反之，零件不合格。
在本实施例中，方法还包括：对得到的待测针脚图像进行预处理，所述预处理还包括，a二值化，将整幅图像每个像素的灰度值设置成两个单一的值，针脚的像素点为1，背景为0；b腐蚀操作，消除图像中存在的噪点；c膨胀操作，将针脚的像素点扩大为块状。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种检测工业零件针脚缺陷装置，其特征是，包括线激光扫描仪、图像采集器、控制器和传送平台，所述线激光扫描仪与控制器通过通信线缆连接，用于将扫描针脚的图像传送到控制器，所述图像采集器与控制器通过通信线缆连接，用于得到原始数据，所述传送带移动平台用于放置被检测的针脚。
2.根据权利要求1所述的一种检测工业零件针脚缺陷装置，其特征是，所述线激光扫描仪与传送平台平面的法线夹角为30°，中心位置距离传送平台平面的距离为100mm。
3.根据权利要求1所述的一种检测工业零件针脚缺陷装置，其特征是，所述图像采集器与线激光扫描仪之间的水平距离为200 mm。
4.根据权利要求1所述的一种检测工业零件针脚缺陷装置，其特征是，所述线激光扫描仪包括相机。
5.根据权利要求1所述的一种检测工业零件针脚缺陷装置，其特征是，所述传送平台上设有棋盘格标定板。
6.一种工业零件针脚缺陷检测方法，其特征是，包括以下步骤：
S1相机标定，通过棋盘格标定板使用标定算法获取图像采集器的内外部参数；
S2采集数据，利用线激光扫描针脚，图像采集器得到原始数据；
S3坐标转换，根据角度和坐标变换求解原始数据像素坐标系下的三维坐标；
S4高度阈值屏蔽，根据实际精度要求对点云数据进行高度方向的阈值过滤，即Z坐标屏蔽掉针脚根部及以下的数据，只保留针尖周围的三维点坐标；
S5还原2D图像，使用第三方软件进行模型视点变换，还原针脚尖端的轮廓图像；
S6中心提取圆填充，提取出每个针脚的中心像素点，用圆形将针脚框选住，标记为待检测的针脚区域；
S7模板图，用合格的零件执行步骤1-6，生成一幅标准模板图像；
S8待检图，将待检测的零件执行步骤1-6，生成一幅待检图像；
S9操作判断，两幅图像进行与操作，若生成的结果图和标准图为1的像素点数量相同，即针脚位置未发生偏移，零件合格，反之，零件不合格。
7.根据权利要求6所述的用于检测工业零件针脚缺陷的方法，其特征在于，所述方法还包括：对得到的待测针脚图像进行预处理，所述预处理还包括，a二值化，将整幅图像每个像素的灰度值设置成两个单一的值，针脚的像素点为1，背景为0；b腐蚀操作，消除图像中存在的噪点；c膨胀操作，将针脚的像素点扩大为块状。
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