CN112630230A - 一种基于光度立体法的在线表面缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于光度立体法的在线表面缺陷检测方法，检测过程中，零件随传送带持续运动，当到达检测区域，分布于检测区域四周的光源循环亮起，同时相机同步拍摄不同方向光源照明情况下的图片，在整个过程中零件随传送带持续运动，拍摄不同图片的过程中，零件位置发生了移动，表面缺陷检测步骤包括：通过提取边缘信息制作模板，根据模板匹配实现多张图片中零件位置的统一，以满足后续光度立体法解算的前提条件；通过光度立体法恢复不同工位下的零件表面梯度、曲率信息；依次通过二值化、边缘检测、连通域检测特征提取手段提取零件表面缺陷，并根据阈值进行初步筛选以判断待测零件加工质量是否合格。

Description

一种基于光度立体法的在线表面缺陷检测方法

技术领域

本发明涉及一种零件表面缺陷视觉检测方法，尤其是在线表面缺陷检测方法。

背景技术

工业生产的零件由于制造工艺和运输条件的限制，常常在生产和运输过程中产生表面缺陷。为了确保自动化生产的产品质量，进行零件的表面缺陷检测是不可缺少的关键环节。以往这类零件的检测方法往往分为人工检测和自动化检测两种。其中人工检测通常指人眼观察，相比于自动化检测，人工检测速度较慢、可靠性无法保证、增加了人工成本。传统的自动化检测方法多基于机器视觉的技术，采集零件表面图像，进行相应图像处理进行表面缺陷提取。但缺陷情况往往受到光照等环境影响，仅仅靠二维图像信息很难全面分析表面缺陷，甚至有时根本采集不到缺陷信息，因此，误报率和漏检率比较高。

综上所述，在零件表面缺陷检测中引入一定量的三维信息是非常必要的。目前，基本的三维测量方法已经逐渐引入到零件表面质量检测中，其中应用比较多的是结构光扫描法、双目视觉测量法等，相对这些方法光度立体法具有成本低、结构简单、对缺陷较为敏感的优势，随着相关技术的发展和日益成熟，这种检测方法越来越广泛的应用于工业生产的各个领域。然而，传统的光度立体法需要保证被测零件在静态条件下实现检测，难以实现在线检测。因此，开发一种能够应用于生产线的在线光度立体法具有重要的应用价值。

发明内容

本发明设计了一种基于光度立体法实现的在线表面缺陷检测方法，在检测过程中被测零件可以在流水线中运动，可以快速获取零件表面曲率图(包括零件的表面的二维和三维信息)，通过图像处理算法可以提取缺陷信息。本发明采取以下技术方案：

一种基于光度立体法的在线表面缺陷检测方法，所采用的装置由相机，传送带和光源三部分构成，检测过程中，零件随传送带持续运动，当到达检测区域，分布于检测区域四周的光源循环亮起，同时相机同步拍摄不同方向光源照明情况下的图片，在整个过程中零件随传送带持续运动，拍摄不同图片的过程中，零件位置发生了移动，表面缺陷检测步骤包括：

1)通过提取边缘信息制作模板，根据模板匹配实现多张图片中零件位置的统一，以满足后续光度立体法解算的前提条件；

2)通过光度立体法恢复不同工位下的零件表面梯度、曲率信息；

3)依次通过二值化、边缘检测、连通域检测特征提取手段提取零件表面缺陷，并根据阈值进行初步筛选以判断待测零件加工质量是否合格。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

(1)本发明实现零件表面缺陷在线检测，高速便捷；

(2)本发明装置结构简单，可实现低成本检测；

(3)本发明可以避免单一光源难以凸显不同方向缺陷的问题，鲁棒性更好。

(4)本发明可以避免传统检测方法可能会存在检测不到缺陷信息的问题，有效地控制误报率和漏检率；

(5)本发明可以检测零件表面划痕、车刀纹等微小缺陷。

附图说明

图1是本发明所提到的零件表面缺陷检测结构图。

图2是本发明涉及的图像处理流程图。

图中标号说明：1、2、3、4光源；5相机；6待测零件；7传送带。

具体实施方式

本发明设计了一种基于光度立体法实现的在线表面缺陷检测方法，在检测过程中被测零件可以在流水线中运动，可以快速获取零件表面曲率图(包括零件的表面的二维和三维信息)，通过图像处理算法可以提取缺陷信息。所采用的装置由相机，传送带和光源三部分构成。检测过程中，零件随传送带持续运动，当到达检测区域，分布于检测区域四周的光源循环亮起，同时相机同步拍摄不同方向光源照明情况下的照片。在整个过程中零件随传送带持续运动，由于拍摄不同图片的过程中，零件位置发生了移动，因此首先需要通过图像配准将所有图像中的零件统一到相同的位置，接下来通过光度立体法公式进行解算，得到零件曲率图。由于缺陷在曲率图中非常明显，因此通过一些常用图像处理手段即可实现缺陷提取。

下面结合附图和实例对本发明进行说明：

1)本发明提供的表面缺陷视觉检测方法需要的主要由相机5和光源1、2、3、4，和传送带7组成。其中光源可以分别控制亮和灭，光源数量可以选择4-8个，具体根据测量情况决定；

2)固定相机位置不变，调整好所有光源的照射角度并固定不变，由于零件大小不一，通常根据具体零件大小将零件划分为一个或多个工位；

3)当零件件运动依次运动到不同工位时，触发相机5和光源1、2、3、4依次单独亮，并触发相机同步拍摄不同光源照明时的图片，在不用暂停传送带的情况下采集得到图像处理所需图片；

4)由计算机采用必要的图像处理方法实时处理图片，获取零件表面曲率图，并进行表面缺陷分析和提取。

实施过程中提及的计算机图像处理方法流程如图2所示：

1)通过提取边缘信息制作模板，根据模板匹配实现多张图片中零件位置的统一，以满足后续光度立体法解算的前提条件；

2)通过光度法原理恢复不同工位下的零件表面梯度、曲率信息；

3)通过二值化、边缘检测、连通域检测等特征提取手段提取零件表面缺陷，并根据阈值进行初步筛选以判断待测零件加工质量是否合格。

Claims (1)

1.一种基于光度立体法的在线表面缺陷检测方法，所采用的装置由相机，传送带和光源三部分构成，检测过程中，零件随传送带持续运动，当到达检测区域，分布于检测区域四周的光源循环亮起，同时相机同步拍摄不同方向光源照明情况下的图片，在整个过程中零件随传送带持续运动，拍摄不同图片的过程中，零件位置发生了移动。表面缺陷检测步骤包括：

1)通过提取边缘信息制作模板，根据模板匹配实现多张图片中零件位置的统一，以满足后续光度立体法解算的前提条件；

2)通过光度立体法恢复不同工位下的零件表面梯度、曲率信息；

3)依次通过二值化、边缘检测、连通域检测特征提取手段提取零件表面缺陷，并根据阈值进行初步筛选以判断待测零件加工质量是否合格。

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