CN112326669A - 一种涂层缺陷检测与标记系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种涂层缺陷检测与标记系统及方法，涉及图像采集处理技术，属于无损检测技术领域，用于检测汽车车体表面涂层缺陷，并对缺陷进行标记。该系统包括：照明装置1、检测车间支架2、待检测车体3、轨道4、支撑底座5、轨道移动装置6、机械臂7、照明光源8、缺陷标记装置9、图像采集装置10、计算机系统11。本发明可对整车表面涂层进行缺陷检测，对涂层缺陷进行分类，并以特定颜色的溶液进行缺陷标记，对涂层缺陷实现自动化、流水线检测。

Description

一种涂层缺陷检测与标记系统及方法
技术领域
本发明涉及图像采集处理技术，属于无损检测技术领域，具体为一种涂层缺陷检测与标记系统。
背景技术
无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能，不伤害被检测对象内部组织或外部表面形貌状态的前提下，利用材料内部因结构异常或缺陷存在而引起的热、声、光、电、磁等反应的变化，以物理或化学方法为手段，借助现代化的技术和设备器材，对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法。光学成像技术是通过捕获目标反射的光线信息，从而在传感器中形成目标图像信息，可快速获取目标图像信息，并传输至图像处理设备，可用于常规的物体表面缺陷检测。
传统的涂层缺陷检测是人工方法，主要依靠人眼观察，检测缺陷位置及缺陷类型；检测效果和效率主要依赖于检验人员的经验，主观影响因素大，自动化、机械化程度低。具体而言，工人劳动强度大，眼睛容易疲劳，极易出现漏检等现象，无法保证检测质量。并且而且人工检测可持续周期短，效率低，不能满足产品大批量生产的需要。机器视觉检测是非接触无损检测，与传统的检测手段相比，不会受人为因素的影响，可实现流水线检测，具有不可替代的优越性。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本发明提出了一种涂层缺陷检测与标记系统，基于机器视觉的涂层缺陷检测与标记系统旨在解决当前涂层缺陷检测效率低、无法标记缺陷类型的技术问题。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种涂层缺陷检测与标记系统，所述涂层缺陷检测与标记系统包括：照明装置1、检测车间支架2、待检测车体3、轨道4、支撑底座5、轨道移动装置6、机械臂7、照明光源8、缺陷标记装置9、图像采集装置10、计算机系统11。其中，照明装置1用于提高检测车间的亮度；检测车间支架2用于承载照明装置1，并提供检测场所空间；待检测车体3是指涂装后移动到检测车间内等待检测的车体；轨道4用于轨道移动装置6便捷移动；支撑底座5用于承载机械臂7沿着既定的轨道进行移动；轨道移动装置6用于支撑底座5沿着轨道进行移动；机械臂7用于承载照明光源8、缺陷标记装置9和图像采集装置10；照明光源8用于提高车体表面待检测区域的局部亮度；缺陷标记装置9用于对车身表面缺陷区域进行标记；图像采集装置10用于采集车体表面图像，并将图像传输至计算机系统11；计算机系统11用于分析采集到的车体表面图像是否包含缺陷，并对缺陷进行分类，然后判断缺陷区是否标记完成，根据缺陷类型，控制缺陷标记装置9对缺陷区域进行特定颜色的溶液标记；若未检测到涂层缺陷或缺陷已标记完成，则控制轨道移动装置和机械臂移动，采集下一处待检测区域涂层图像。
优选地，所述照明装置1包括工业视觉光源及供电设备；供电设备为对工业视觉光源供电，工业视觉光源照射于待检测车身车体四周，以提高待检测车体整体亮度。
优选地，检测车间支架2固定于地面上，以提供足够的空间用于检测车身车体表面缺陷，并可承载、安装照明装置1。
优选地，轨道4为双轨道，固定于地面，围绕于待检测车体四周。
优选地，支撑底座5下安装有轨道移动装置6，支撑底座可沿着轨道4进行移动，并用于承载机械臂7。
优选地，轨道移动装置6包括轨道滑轮、传动电机，对传动电机进行供电及计算机系统11控制，可支撑底座5移动，控制移动速度。
优选地，机械臂7用于承载照明光源8、缺陷标记装置9、图像采集装置10，其关节部位可由计算系统11控制，进行旋转、俯仰操作。
优选地，照明光源8包括工业视觉光源和供电装置。供电装置为对工业视觉光源供电，用于提高车体待检测位置的局部亮度，使得图像采集装置10可获取到清晰的图像。
优选地，缺陷标记装置9包括喷嘴、标记液体、旋转装置、容器。其中，喷嘴将标记液体喷射于缺陷区域，对缺陷区域进行标记；标记液体为具有颜色的颗粒状化合物，不影响涂层本身，且干燥后易被擦除；旋转装置控制喷嘴旋转，将颜色各异的标记溶液喷射于不同的缺陷区域内，以实现用不同颜色标记不同缺陷的目的；容器为多空间结构，可分开容纳不同颜色液体。
优选地，图像采集装置10相对于车体表面移动，采集车体表面图像，并将图像传输至计算机系统11；其中，图像采集装置为CCD相机。
优选地，计算机系统11包括输入模块、显示器、人机交互模块，控制模块，分析处理模块。其中，输入模块负责接收来自图像采集装置10传输的车体表面图像；显示器用于显示图像采集装置10采集到的图像，并显示分析处理模块计算后的最终结果；人机交互模块用于接收用户指令，并且指令执行结果以显示器的形式反馈至用户；控制模块用于控制轨道移动装置6移动及其移动速度，同时控制机械臂7的旋转及俯仰，方便图像采集装置10采集整车表面图像；控制缺陷标记装置9对检测到的缺陷进行标记；分析处理模块判定采集到的车体表面图像内是否包含缺陷，并确定缺陷类型，判断缺陷区域是否标记完成，再将结果传输至显示器及控制模块。
此外，本发明还提供一种上述涂层缺陷检测与标记系统的检测方法，包括步骤：
a已喷涂完的车辆驶入检测车间指定位置；
b轨道移动装置6和机械臂7启动，计算机系统11控制轨道移动装置6带动机械臂7围绕车辆移动，并控制机械臂7进行旋转及俯仰操作，以使得图像采集装置10采集停留位置的车体图像；
c图像采集装置10将采集的图像传输至计算机系统11。计算机系统11对图像进行分析，检测图像内有无缺陷；若无缺陷，则控制轨道移动装置6和机械臂7移动，对下一个待检测位置进行图像采集；若有缺陷，则区分缺陷类型；
d计算机系统11确定缺陷类型后，控制缺陷标记装置9对缺陷区域进行特定颜色标记；
e缺陷区域标记完成后，计算机系统11控制轨道移动装置6和机械臂7移动，对下一个待检测位置进行图像采集；
f重复上述步骤c、d、e，直至整车车体涂层缺陷检测与标记完成；
g已被检测结束的车辆驶出检测车间，进行后续的缺陷修复工作。下一辆待检测车辆驶入检测车间内；
h重复上述步骤a、b、c、d、e、f、g，进行流水线式检测与标记任务。
(三)技术效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种涂层缺陷检测与标记系统，可通过机器视觉检测方式，对车体表面缺陷进行检测，区分缺陷类型，并根据缺陷类型进行特定颜色的溶液标记，方便后续的涂层缺陷修复工作；同时，利用本发明中的计算机系统可以控制轨道移动装置和机械臂进行移动，从而实现对车体表面涂层的全面检测；
本发明可对整车表面涂层进行缺陷检测，对涂层缺陷进行分类，并以特定颜色的溶液进行缺陷标记，对涂层缺陷实现自动化、流水线检测。
本发明的其他有益效果将在下文的具体实施方式中一一说明。
附图说明
通过参考附图，会更加清楚地理解本发明的特征和优点，附图是示意性的，而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施方式的涂层缺陷检测与标记系统的示意图，其中图内虚线表示计算机系统11与其它装置的控制关系；
图2为本发明实施方式的机械臂7的示意图；
图3为本发明实施方式的计算机系统11包含的主要功能模块示意图。
图1标记说明：
照明装置1、检测车间支架2、待检测车身车体3、轨道4、支撑底座5、轨道移动装置6、机械臂7、照明光源8、缺陷标记装置9、图像采集装置10、计算机系统11。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。在下面描述中阐述的具体细节，是为了充分展示本发明的特征和优点。但本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下作类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参见图1和3，本发明公开了一种涂层缺陷检测与标记系统，涂层缺陷检测与标记系统包括：照明装置1、检测车间支架2、待检测车体3、轨道4、支撑底座5、轨道移动装置6、机械臂7、照明光源8、缺陷标记装置9、图像采集装置10、计算机系统11。其中，照明装置1用于提高检测车间的亮度；检测车间支架2用于承载照明装置1，并提供检测场所空间；待检测车体3是指涂装后移动到检测车间内等待检测的车体；轨道4用于轨道移动装置6便捷移动；支撑底座5用于承载机械臂7沿着既定的轨道进行移动；轨道移动装置6用于支撑底座5沿着轨道进行移动；机械臂7用于承载照明光源8、缺陷标记装置9和图像采集装置10；照明光源8用于提高车体表面待检测区域的局部亮度；缺陷标记装置9用于对车身表面缺陷区域进行标记；图像采集装置10用于采集车体表面图像，并将图像传输至计算机系统11；计算机系统11用于分析采集到的车体表面图像是否包含缺陷，并对缺陷进行分类，然后判断缺陷区是否标记完成，根据缺陷类型，控制缺陷标记装置9对缺陷区域进行特定颜色的溶液标记；若未检测到涂层缺陷或缺陷已标记完成，则控制轨道移动装置和机械臂移动，采集下一处待检测区域涂层图像。机械臂可进行旋转，俯仰等操作，具体为腰转360°、肩转180°和90°、肘转180°、腕转360°、俯仰270°，机械臂通过上述移动方式，移动面积可覆盖整个车身位置。
此外，参见图1中照明装置1，包括工业视觉光源与供电设备，工业视觉光源可采用条形LED光源，供电设备可采用220V交流电源，但本发明不限于此。
此外，参见图1中检测车间支架2，可采用彩钢板及钢筋结构，搭建四周，形成检测车间，但本发明不限于此。
此外，参见图1中轨道4，轨道即可采用钢结构，与火车铁轨相同；也可采用指示线形式，标明轨道移动装置可移动路径，但本发明不限于此。
此外，参见图1中支撑底座5，可通过焊接或螺丝螺母结构与机械臂底部连接，但本发明不限于此。
此外，参见图1中轨道移动装置6，包括轨道滑轮和传动电机，轨道滑轮采用金属材，传动电机可为直流电机或交流电机，但本发明不限于此。
此外，参见图1和2中机械臂7，机械臂可进行旋转，俯仰等操作，具体为腰转360°、肩转180°和90°、肘转180°、腕转360°、俯仰270°，机械臂7通过上述移动方式，可使得图像采集装置10与缺陷标记装置9移动至车体任意位置；机械臂固定于支撑底座上，但本发明不限于此。
此外，参见图1中照明光源8，包括工业视觉光源和供电装置。其中，工业视觉光源可采用环形LED光源。供电装置可采用直流电供电，对工业视觉光源供电，用于提高车体待检测位置的局部亮度，但本发明不限于此。
此外，参见图1中缺陷标记装置9，固定于机械臂7上，缺陷标记装置9包括喷嘴、标记液体、旋转装置、容器；喷嘴安装于容器上端，使得容器内标记溶液可从喷嘴喷出；标记液体具有颜色，不影响涂层本身，易擦除；旋转装置可控制喷嘴旋转，使喷嘴可喷出颜色各异的标记溶液；容器可根据缺陷类型数量进行定制，如缺陷类型为3，则容器为3空间结构，分别装有3种颜色的标记溶液，但本发明不限于此。
此外，参见图1中图像采集装置10，图像捕获装置10随着机械臂的移动，采集车体不同位置的涂层图像，而后将采集后的图像传输至计算机系统，图像采集装置10可采用TeledyneDalsa工业CCD相机，但本发明不限于此。
此外，参见图1和3中计算机系统11，包括输入模块、显示器、人机交互模块、控制模块、分析处理模块。其中，输入模块负责接收来自图像采集装置10传输的车体表面图像，如采集的正常涂层图像、含缺陷的涂层图像、未标记完的涂层缺陷图像及已标记完的涂层缺陷图像，并将这些图像数据传输至计算机系统的分析处理模块；显示器用于显示图像采集装置10采集到的图像，并显示分析处理模块计算后的最终结果，如判断涂层图像内是否含有缺陷，识别缺陷类型、缺陷标记完成提示等；人机交互模块用于接收用户指令，如暂停、停止本系统的运行等，并且将指令执行结果通过显示器呈现至用户；人机交互模块用于接收用户指令，并且指令执行结果以显示器的形式反馈至用户；控制模块用于控制轨道移动装置6移动及其移动速度，同时控制机械臂7的旋转及俯仰，方便图像采集装置10采集整车表面图像；控制缺陷标记装置9对检测到的缺陷进行标记；如图像采集装置10采集到含有缺陷的涂层图像，经计算机输入模块传输至计算机分析处理模块，分析处理模块判断此图像含有涂层缺陷，并判断为龟裂缺陷，此结果呈现于计算机显示器，然后将此结果形成计算机指令传输至计算机控制模块，控制模块控制缺陷标记装置进行红色溶液喷涂标记，标记完成后，控制模块接收来自计算机分析处理模块传输的指令，控制轨道移动装置和机械臂移动，图像采集装置采集下一处待检测区域。分析处理模块判定采集到的车体表面图像内是否包含缺陷，并确定缺陷类型，判断缺陷区域是否标记完成，再将结果传输至显示器及控制模块。但本发明不限于此。
此外，本发明还提供一种涂层缺陷检测与标记系统的检测方法，包括步骤：
a将已喷涂车辆驶入检测车间待检测区域内；
b轨道移动装置和机械臂启动：计算机系统控制轨道移动装置带动机械臂围绕车辆移动，并控制机械臂进行旋转及俯仰操作，使得图像采集装置采集停留位置的车体图像；
c图像采集装置将采集的图像传输至计算机系统，计算机系统对图像进行分析，检测图像内有无缺陷；若无缺陷，则控制轨道移动装置和机械臂移动，对下一个待检测位置进行图像采集；若有缺陷，并区分缺陷类型；
d计算机系统确定缺陷类型后，如为龟裂缺陷，则控制缺陷标记装置对龟裂缺陷区域进行红色溶液标记；如为橘皮缺陷，则控制缺陷标记装置对橘皮区域进行黄色溶液标记。缺陷标记装置喷涂完成后，图像采集装置采集被标记的涂层区域，传输至计算机系统，与标记之前的涂层图像对比，确认该区域内缺陷是否标记完成，若已完成标记，则进行步骤e；若未完成标记，计算机系统控制缺陷标记装置继续进行标记；
e缺陷区域标记完成后，计算机系统控制轨道移动装置和机械臂移动，对下一个待检测位置进行图像采集；
f重复上述步骤c、d、e直至整车涂层缺陷检测与标记完成；
g已检测完车辆驶出检测车间，进行后续的缺陷修复工作，下一辆待检测车辆驶入检测车间内；
h重复上述步骤a、b、c、d、e、f、g，进行流水线式检测与标记任务。
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例目的，不是旨在于限制本发明。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但本领域技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.涂层缺陷检测与标记系统，用于检测车体外表面缺陷，并对缺陷进行标记；其特征在于，所述系统包括：照明装置(1)、检测车间支架(2)、待检测车体(3)、轨道(4)、支撑底座(5)、轨道移动装置(6)、机械臂(7)、照明光源(8)、缺陷标记装置(9)、图像采集装置(10)、计算机系统(11)；所述照明装置(1)用于提高检测车间的亮度；检测车间支架(2)用于承载照明装置(1)，并提供检测场所空间；待检测车体(3)是指涂装后移动到检测车间内等待检测的车体；轨道(4)用于轨道移动装置(6)便捷移动；支撑底座(5)用于承载机械臂(7)沿着既定的轨道进行移动；轨道移动装置(6)用于支撑底座(5)沿着轨道进行移动；机械臂(7)用于承载照明光源(8)、缺陷标记装置(9)和图像采集装置(10)；照明光源(8)用于提高车体表面待检测区域的局部亮度；缺陷标记装置(9)用于对车身表面缺陷区域进行标记；图像采集装置(10)用于采集车体表面图像，并将图像传输至计算机系统(11)；计算机系统(11)用于分析采集到的车体表面图像是否包含缺陷，并对缺陷进行分类，然后判断缺陷区是否标记完成，根据缺陷类型，控制缺陷标记装置(9)对缺陷区域进行标记，并用于控制轨道移动装置和机械臂移动。
2.根据权利要求1所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，所述照明装置(1)包括工业视觉光源及供电设备；供电设备为工业视觉光源供电，工业视觉光源照射于待检测车体四周，提高待检测车体的亮度；所述检测车间支架(2)固定于地面上，提供足够的空间用于检测车体表面缺陷，并可承载、安装照明装置(1)。
3.根据权利要求1所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，所述轨道(4)为双轨道，固定于地面，布置于待检测车体四周；所述支撑底座(5)下安装有轨道移动装置(6)，支撑底座可沿轨道(4)进行移动，并用于承载机械臂(7)；所述轨道移动装置(6)包括轨道滑轮、传动电机。对传动电机进行供电及计算机系统(11)控制，可实现支撑底座(5)移动，并控制移动速度。
4.根据权利要求1所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，所述机械臂(7)用于承载照明光源(8)、缺陷标记装置(9)和图像采集装置(10)，其关节部位可由计算系统(11)控制，进行旋转、俯仰操作。
5.根据权利要求1所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，所述照明光源(8)包括工业视觉光源和供电装置，供电装置对工业视觉光源供电，用于提高车体待检测位置的局部亮度，使得图像采集装置(10)可采集到清晰的图像。
6.根据权利要求1所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，缺陷标记装置(9)包括喷嘴、标记液体、旋转装置和容器。
7.根据权利要求6所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，喷嘴将标记液体喷射于缺陷区域，对缺陷区域进行标记；标记液体为具有颜色的颗粒状化合物，不影响涂层本身，并且干燥后易被擦除；旋转装置控制喷嘴旋转，将不同颜色的标记溶液喷射于不同的缺陷区域内，以实现用不同颜色标记不同的缺陷目的；容器为多空间结构，可分开容纳不同颜色液体。
8.根据权利要求1所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，图像采集装置(10)相对于车体表面移动，采集车体表面图像，并将图像传输至计算机系统(11)，图像采集装置为CCD相机。
9.根据权利要求8所述涂层缺陷检测与标记系统，其特征在于，计算机系统(11)包括输入模块、显示器、人机交互模块、控制模块和分析处理模块；输入模块负责接收来自图像采集装置传输的车体表面图像，并将数据传输至计算机系统的分析处理模块；显示器用于显示图像采集装置(10)采集到的图像，并显示分析处理模块计算后的最终结果；人机交互模块用于接收用户指令，并将指令执行状态通过显示器呈现至用户；控制模块用于控制轨道移动装置(6)移动及其移动速度，控制机械臂(7)的旋转及俯仰，以便于图像采集装置获取整个车体表面图像；控制缺陷标记装置(9)对检测到的缺陷进行标记；分析处理模块用于对采集到的车体表面图像进行判定，判定图像内是否包含缺陷，并确定缺陷类型，判断缺陷区域是否标记完成；并将结果传输至显示器及控制模块。
10.一种根据权利要求1-9所述的涂层缺陷检测与标记系统的检测方法，其特征在于，包括步骤：
(a)已喷涂完的车辆驶入检测车间指定位置；
(b)轨道移动装置(6)和机械臂(7)启动，计算机系统(11)控制轨道移动装置(6)带动机械臂(7)围绕车辆移动，并控制机械臂(7)进行旋转及俯仰操作，以使得图像采集装置(10)采集停留位置的车体图像；
(c)图像采集装置(10)将采集的图像传输至计算机系统(11)。计算机系统(11)对图像进行分析，检测图像内有无缺陷；若无缺陷，则控制轨道移动装置(6)和机械臂(7)移动，对下一个待检测位置进行图像采集；若有缺陷，则区分缺陷类型；
(d)计算机系统(11)确定缺陷类型后，控制缺陷标记装置(9)对缺陷区域进行特定颜色标记；
(e)缺陷区域标记完成后，计算机系统(11)控制轨道移动装置(6)和机械臂(7)移动，对下一个待检测位置进行图像采集；
(f)重复上述步骤(c)、(d)、(e)，直至整车车体涂层缺陷检测与标记完成；
(g)已被检测结束的车辆驶出检测车间，进行后续的缺陷修复工作。下一辆待检测车辆驶入检测车间内；
(h)重复上述步骤(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)，进行流水线式检测与标记任务。
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