CN110044919A - 一种用于镜子表面划痕的检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器视觉的技术领域，公开了一种用于镜子表面划痕的检测装置，包括用于带动镜子匀速前进的传送机构，传送机构的正上方设置有面光源，斜上方设置有CCD相机和显示屏，面光源通过过孔板垂直向下照射到镜子上，从而在镜子上形成明暗相间的打光区域，打光区域与CCD摄像头的拍摄区域设置有交叉区域，CCD相机用于对进入交叉区域的镜子进行拍摄；还包括处理器，所述处理器与驱动模块、检测模块、CCD相机和显示屏相连，驱动模块用于控制传送机构的运动，检测模块用于检测镜子是否进入交叉区域，处理器用于接收检测模块的检测信息，控制CCD相机对镜子进行拍摄，对拍摄的图像进行划痕检测并将检测结果显示在显示屏上。

Description

一种用于镜子表面划痕的检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及机器视觉的技术领域，具体涉及一种用于镜子表面划痕的检测装置及其检测方法。

背景技术

随着玻璃行业的不断发展，需求量的不断增加，对其产品的质量要求也是越来越高。但在玻璃生产制作的过程中，由于生产工艺等多方面的原因，导致镜子表面会出现气泡、划痕、贴锡等不同类型的缺陷，这时玻璃质量检测起到了非常重要的作用。传统的镜子质量检测都是使用人工检测的方法，但由于用户高质量的要求和市场竞争的加剧，对镜子质量的要求越来越高，如汽车后视镜要求镜面上不得有变形、模糊、条纹、气泡、伤痕、裂纹、夹杂等缺陷，且对镜面的平面度，甚至镜子边缘的一些曲率半径都有严格要求，这时传统的人工检测方法就无法满足高质量高效率生产的需要了。

发明内容

本发明提供了一种用于镜子表面划痕的检测装置及其检测方法，解决了现有检测方法无法满足高质量高效率生产的需要等问题。

本发明可通过以下技术方案实现：

一种用于镜子表面划痕的检测装置，包括用于带动镜子匀速前进的传送机构，所述传送机构正上方设置有面光源，斜上方设置有CCD相机和显示屏，所述面光源通过过孔板垂直向下照射到镜子上，从而在镜子上形成明暗相间的打光区域，所述打光区域与CCD摄像头的拍摄区域设置有交叉区域，所述CCD相机用于对进入交叉区域的镜子进行拍摄；

还包括处理器，所述处理器与驱动模块、检测模块、CCD相机和显示屏相连，所述驱动模块用于控制传送机构的运动，所述检测模块用于检测镜子是否进入交叉区域，所述处理器用于接收检测模块的检测信息，控制CCD相机对镜子进行拍摄，对拍摄的图像进行划痕检测并将检测结果显示在显示屏上。

进一步，所述交叉区域沿与传送机构的传动方向垂直的方向上的长度大于镜子在与传送机构的传动方向垂直的方向上的长度。

进一步，所述过孔板上均匀设置有多个圆形通孔。

进一步，所述传送机构采用传送带进行传送，所述检测模块包括设置在传送带的下方的第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器的激光发射口与过孔板的一个边缘对齐设置，所述第二激光测距传感器的激光发射口与过孔板的另一个边缘对齐设置，所述一个边缘和另一个边缘相互平行，且与镜子的行进方向垂直。

一种基于上文所述的用于镜子表面划痕的检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、当第一激光测距传感器的检测数据发送变化，即镜子进行交叉区域时，控制CCD相机开始拍摄，直至第二激光测距传感器的检测数据第二次发送变化，控制CCD相机停止拍摄；

步骤二、对拍摄的图像进行去噪处理，将去噪后的图像中各个划痕所在的区域分割出来，再对各个区域进行划痕检测，并将检测结果显示在显示屏上。

进一步，对拍摄的图像进行灰度化处理，采用高斯滤波器将灰度化后的图像进行去噪，再采用直方图均衡化的方法对去噪后的图像进行处理，然后设置灰度阈值将各个划痕所在的区域从处理后的图像中分割出来，再采用累计概率霍夫变换对各个分割出来的区域进行划痕提取。

进一步，所述CCD相机等时间间隔进行拍摄。

本发明有益的技术效果在于：

通过传送机构以及设置在其上的面光源、过孔板、CCD相机，借助检测模块控制CCD相机对镜子拍摄图像的开启和关闭，借助传送带使镜子在其上匀速前进，使CCD相机可以拍摄多个时段下镜子上的不同位置的多帧图像，再利用高斯滤波、直方图均衡化方法、局部二值化和累计概率霍夫变换算法完成对镜子表面划痕的检测，结合了光学、计算机、自动化及测量技术，实现对工业生产线上镜子表面划痕的自动化检测，从而可以节省人工，极大地提高生产效率。同时，本发明的检测装置结构简单，易于实施，能够满足在线检测的生产模式，且稳定可靠，算法流程合理，速度快，效率高，准确度高，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的面光源通过过孔板在镜子上形成的打光区域示意图；

图3为本发明的面光源通过圆形过孔板和矩形过孔板在镜子上形成的打光区域的对比示意图；

图4为本发明的检测结果显示的示意图；

其中，1-传送机构，2-面光源，3-CCD相机，4-过孔板，5-镜子，6-交叉区域。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种用于镜子表面划痕的检测装置，包括用于带动镜子匀速前进的传送机构1，在传送机构1正上方设置有面光源2，斜上方设置有CCD相机3和显示屏，该面光源2通过过孔板4垂直向下照射到镜子5上，从而在镜子5上形成明暗相间的打光区域，该打光区域与CCD相机3的拍摄区域设置有交叉区域6，该CCD相机3用于对进入交叉区域6的镜子进行拍摄；还包括处理器，该处理器与驱动模块、检测模块、CCD相机3和显示屏相连，该驱动模块用于控制传送机构1的运动，该检测模块用于检测镜子5是否进入交叉区域6，该处理器用于接收检测模块的检测信息，控制CCD相机3对镜子5进行拍摄，对拍摄的图像进行划痕检测并将检测结果显示在显示屏上。

为了尽可能多地检测镜子5上的划痕，降低镜子5表面反射光对检测的干扰，以及对CCD相机3的性能要求和设置要求，在面光源2的照射方向上设置有圆形过孔板，面光源2和过孔板4均采用矩形结构，圆形通孔均匀设置在过孔板上，这样光源通过圆形通孔形成圆形光束照射到镜子5上，可以在镜子5上明暗相间的打光区域，如图2所示，从而可以有效减少镜子曝光对检测的干扰。而圆形过孔板较矩形过孔板，更容易检测到镜子5上任意方向的划痕，如图3所示，因为如果在面光源2的照射方向上设置矩形过孔板，在镜子上形成的矩形光束，当划痕的方向恰巧与矩形光束的俩边重合时，由于曝光严重，那么该方向的划痕则不易被检测不到，但是圆形过孔板在镜子5上所形成的圆形光束，其边缘和划痕形状重合的几率不大，因此能够检测到尽可能多方向的划痕，不管划痕是直线，斜线还是曲线都有可能被检测到。另外，该CCD相机安放在侧上方进行图像采集，由于划痕区域有微弱的不平整，而相机是固定的，在镜子5匀速向前移动时，会向各个方向反射光源投射过来的光，这时从侧面采集可以获得较明显的划痕图像。

该传送机构1采用传送带进行传送，检测模块包括设置在传送带的下方的第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，该第一激光测距传感器的激光发射口与过孔板的一个边缘对齐设置，该第二激光测距传感器的激光发射口与过孔板4的另一个边缘对齐设置，该一个边缘和另一个边缘相互平行，且与镜子的行进方向垂直。这样，当镜子5在传送机构1的带动下向前移动，通过第一激光测距传感器时，其检测数据发生变化，说明镜子5的一边进入交叉区域，处理器控制CCD相机3开始拍摄，随着镜子5的匀速移动，通过第二激光测距传感器时，其检测数据第一次发生变化，说明镜子5与其一边相对的一边即将离开交叉区域，发生第二次变化即回复到原来的数值说明镜子5的一边即将离开交叉区域，也就是说此时整个镜子5即将离开交叉区域，处理器控制CCD相机3结束拍摄，从而完成对进入打光区域的镜子的精确拍摄，避免拍摄过多没有用的图像，方便后续的图像处理。当然，也可以通过其他方式实现，如测量镜子5的宽度，根据其宽度、交叉区域6的宽度、传送带的移动速度，计算镜子5完全通过打光区域的时间，再结合第一激光测距传感器的检测数值，完成整个镜子5即将离开交叉区域6时刻的判断。

为了确保镜子5的各个部分都可以经过交叉区域6，避免漏检，该交叉区域6沿与传送机构1的传动方向垂直的方向上的长度大于镜子5在与传送机构1的传动方向垂直的方向上的长度。

本发明还提供了一种基于上文所述的用于镜子表面划痕的检测装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤一、当第一激光测距传感器的检测数据发送变化，即镜子5进行交叉区域时，控制CCD相机3开始拍摄，直至第二激光测距传感器的检测数据第二次发送变化，控制CCD相机3停止拍摄，该CCD相机3可以等时间间隔进行拍摄；

步骤二、对拍摄的图像进行去噪处理，将去噪后的图像中各个划痕所在的区域分割出来，再对各个区域进行划痕检测，并将检测结果显示在显示屏上，具体如下：

首先，需对拍摄的图像进行灰度化处理，由于图像是在暗视场情况下采集的，进光量不足，所以图像上存在很多噪点，这些噪点对划痕的检测具有一定的干扰，可以采用高斯降噪算法，利用高斯滤波器，对整幅灰度图像进行加权平均，从而将灰度图像中的低频能量例如噪声滤去，使得图像更加平滑，得到较清晰，噪声小的图像。

为了进一步对去噪后的图像进行划痕识别，我们需要将目标区域从采集到的图像背景中分割出来。虽然划痕区域的灰度值同周围背景相比，存在很大的差异，但是为了增加图像的全局对比度，可以先采用直方图均衡化方法对去噪后的图像进行处理，然后分析划痕区域与背景图像中的特征，再选择适当的灰度阈值对图像进行分割，从而将各个划痕所在的区域分割出来，实现完整的ROI检测区域。

然后，采用累计概率霍夫变换Hough Transform对各个分割出来的区域进行划痕提取。先将分割出的划痕区域进行局部二值化处理，得到背景为纯黑的二值化图像，然后，我们初始化一块缓冲区，对应于参数平面，将其所有数据置为零；对于二值化图像上每一前景点，获取图像空间上的源像素点数据，霍夫变换算法开始，将每个像素坐标点P(x,y)被转换到(r,theta)的曲线点上面，并累加到对应的格子数据点，求出参数平面中的对应直线，并将该直线上所有点的出现次数进行统计，找到参数平面上出现次数最多的点位置，这个位置就是原图像上直线的参数。

最后，寻找最大霍夫值，设置阈值，将参数空间上划痕对应的直线反变换到图像空间，并将其检测结果实时保存并显示在显示屏上，如图4所示，可以通过方框显出了划痕区域，便于后期的校验。

本发明借助传送带使镜子在其上匀速前进，使CCD相机可以拍摄多个时段下镜子上的不同位置的多帧图像，再利用高斯滤波、直方图均衡化方法、局部二值化和累计概率霍夫变换算法实现对镜子表面划痕的检测，利用本发明的装置和方法能有效解决镜子生产过程中划痕的检测难题，避免了人工检测的困难，本发明的检测装置的结构简单，算法流程合理，速度快，效率高，准确度高，易于实施，能够满足在线检测的生产模式，且稳定可靠，便于推广应用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种用于镜子表面划痕的检测装置，其特征在于：包括用于带动镜子匀速前进的传送机构，所述传送机构正上方设置有面光源，斜上方设置有CCD相机和显示屏，所述面光源通过过孔板垂直向下照射到镜子上，从而在镜子上形成明暗相间的打光区域，所述打光区域与CCD摄像头的拍摄区域设置有交叉区域，所述CCD相机用于对进入交叉区域的镜子进行拍摄；

还包括处理器，所述处理器与驱动模块、检测模块、CCD相机和显示屏相连，所述驱动模块用于控制传送机构的运动，所述检测模块用于检测镜子是否进入交叉区域，所述处理器用于接收检测模块的检测信息，控制CCD相机对镜子进行拍摄，对拍摄的图像进行划痕检测并将检测结果显示在显示屏上。

2.根据权利要求1所述的用于镜子表面划痕的检测装置，其特征在于：所述过孔板上均匀设置有多个圆形通孔。

3.根据权利要求2所述的用于镜子表面划痕的检测装置，其特征在于：所述传送机构采用传送带进行传送，所述检测模块包括设置在传送带的下方的第一激光测距传感器和第二激光测距传感器，所述第一激光测距传感器的激光发射口与过孔板的一个边缘对齐设置，所述第二激光测距传感器的激光发射口与过孔板的另一个边缘对齐设置，所述一个边缘和另一个边缘相互平行，且与镜子的行进方向垂直。

4.根据权利要求1所述的用于镜子表面划痕的检测装置，其特征在于：所述交叉区域沿与传送机构的传动方向垂直的方向上的长度大于镜子在与传送机构的传动方向垂直的方向上的长度。

5.一种基于权利要求1所述的用于镜子表面划痕的检测装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、当第一激光测距传感器的检测数据发送变化，即镜子进行交叉区域时，控制CCD相机开始拍摄，直至第二激光测距传感器的检测数据第二次发送变化，控制CCD相机停止拍摄；

步骤二、对拍摄的图像进行去噪处理，将去噪后的图像中各个划痕所在的区域分割出来，再对各个区域进行划痕检测，并将检测结果显示在显示屏上。

6.根据权利要求5所述的用于镜子表面划痕的检测方法，其特征在于：对拍摄的图像进行灰度化处理，采用高斯滤波器将灰度化后的图像进行去噪，再采用直方图均衡化的方法对去噪后的图像进行处理，然后设置灰度阈值将各个划痕所在的区域从处理后的图像中分割出来，再采用累计概率霍夫变换对各个分割出来的区域进行划痕提取。

7.根据权利要求5所述的用于镜子表面划痕的检测方法，其特征在于：所述CCD相机等时间间隔进行拍摄。