CN113218955A - 一种检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种检测装置及方法，所述装置包括：主光源，用于从顶部照射待测部件；至少两个辅助光源，发光面相对设置，用于从侧面照射所述待测部件；光源控制器，与所述主光源、至少两个辅助光源信号连接，用于调节所述主光源、至少两个辅助光源的光源亮度值，以使所述待测部件表面的照度均匀。该技术方案组合主光源与至少两个辅助光源，提供满足待测部件外观和尺寸联合检测的打光方式，对于轴类部件来说，除了能有效识别外观缺陷以及检测尺寸外，还扩大了其外观检测区域，减少了对轴类部件全表面分析的图像采集次数，减少了检测时间，提高了效率。

Description

一种检测装置及方法

技术领域

本公开涉及机器视觉检测技术领域，具体涉及一种检测装置及方法。

背景技术

机器加工生产得到的零件往往需要进行外观检测，例如是否有斑点、划痕、手印等缺陷，同时零件的尺寸也需要满足预先设定的规格，才能作为合格的零件出厂销售。现有技术中，利用机器视觉技术对零件的外观和尺寸检测的方式基本上都是分开进行的，即先对外观或者尺寸中的某一项做检测，然后再对另一项做检测。这种方式检测效率低下，无法满足自动化生产的需求。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种检测装置及方法。

第一方面，本公开提供一种检测装置。

具体地，所述检测装置包括：

主光源，用于从顶部照射待测部件；

至少两个辅助光源，发光面相对设置，用于从侧面照射所述待测部件；

光源控制器，与所述主光源、至少两个辅助光源信号连接，用于调节所述主光源、至少两个辅助光源的光源亮度值，以使所述待测部件表面的照度均匀。

可选地，所述主光源为同轴光源，所述辅助光源为面光源；所述面光源的发光面垂直于所述同轴光源的发光面设置；

其中，所述光源控制器调节所述面光源的光源亮度值一致，并大于所述同轴光源的光源亮度值。

可选地，所述辅助光源紧密贴合所述主光源。

可选地，所述面光源之间的距离s满足2d≤s≤4d；其中，d为待测部件的直径；和/或

所述面光源的高度hf满足hf＝5d，且30mm≤hf≤100mm。

可选地，还包括：

相机组件，位于所述主光源上方；所述相机组件至少包括面阵相机和镜头。

可选地，还包括：

吸光部件，位于所述辅助光源下方。

第二方面，本公开提供一种检测轴类产品的方法。

具体地，所述方法包括：

将轴类产品放入组合光源照射的中心区域，其中，所述组合光源由同轴光源、至少两个面光源组成；所述同轴光源用于从顶部照射所述轴类产品；所述至少两个面光源的发光面相对设置，用于从侧面照射所述轴类产品；

光源控制器调节所述同轴光源、面光源的光源亮度值，以使所述轴类产品表面的照度均匀；

相机组件拍摄得到所述轴类产品的图像；

处理器基于所述图像进行尺寸、外观缺陷联合检测。

可选地，还包括：

所述相机组件调节相机曝光时间、增益以及镜头光圈参数中的至少一种参数，重新拍摄得到所述轴类产品的图像；

所述处理器基于重新得到的图像进行尺寸、外观缺陷联合检测。

可选地，所述尺寸检测包括：长度、直径、倒角长度或者倒角角度；和/或

所述外观缺陷检测包括：斑点、锈迹、划痕、凹坑或者手印。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开实施例提供的检测装置，包括：主光源，用于从顶部照射待测部件；至少两个辅助光源，发光面相对设置，用于从侧面照射所述待测部件；光源控制器，与所述主光源、至少两个辅助光源信号连接，用于调节所述主光源、至少两个辅助光源的光源亮度值，以使所述待测部件表面的照度均匀。该技术方案组合主光源与至少两个辅助光源，提供满足待测部件外观和尺寸联合检测的打光方式，同时，在光源控制器的调节下，使得待测部件的表面照度均匀，这样在拍摄得到的图像中，待测部件的外观区域是明亮的，外观缺陷与周围区域的对比度高，便于识别出外观缺陷，而且，待测部件的边缘较为清晰，便于进行尺寸检测。对于轴类部件来说，除了能有效识别外观缺陷以及检测尺寸外，还扩大了其外观检测区域，减少了对轴类部件全表面分析的图像采集次数，减少了检测时间，提高了效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出现有技术中背光源检测零件尺寸得到的图像；

图2示出根据本公开的实施例的检测装置的结构示意图；

图3示出根据本公开的实施例的检测轴类产品的方法的流程图；

图4a-图4b示出从图像识别轴的尺寸的示意图；

图4c-图4e示出从图像识别轴的外观缺陷的示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。

在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

为至少部分地解决发明人发现的现有技术中的问题而提出本公开。

现有技术中，利用机器视觉技术对零件的外观和尺寸检测的方式基本上都是分开进行的，即先对外观或者尺寸中的某一项做检测，然后再对另一项做检测。这种方式检测效率低下，无法满足自动化生产的需求。

对于尺寸检测，一种方式是基于背光源打光下的面阵相机检测。如图 1所示，这种打光方式下得到的图像，背景为白色，零件呈现出纯黑的颜色，白与黑的对比，使得轴的边缘梯度更高，但是其外观缺陷的细节无法有效识别出。对于外观检测，可以追加光源进行光源频闪，或者追加一个工位单独进行外观检测，使得装置成本增加，检测效率降低以及控制复杂度增加。

图2示出根据本公开的实施例的检测装置的结构示意图。

如图2所示，检测装置包括：主光源11、至少两个辅助光源12、光源控制器13、相机组件和吸光部件16。其中，相机组件包括面阵相机14 和镜头15。主光源11用于从顶部照射待测部件10，至少两个辅助光源12 的发光面相对设置，用于从侧面照射所述待测部件10，光源控制器13与主光源11、至少两个辅助光源12信号连接，用于调节主光源11、至少两个辅助光源12的光源亮度值，以使所述待测部件10表面的照度均匀。相机组件位于主光源11上方，用于拍摄待测部件10的图像。吸光部件16 位于辅助光源12下方，充当图像背景。

拍摄图像前，将待测部件10置于吸光部件16上，主光源11与两个辅助光源12作为组合光源对待测部件10进行打光，光源控制器13调节组合光源的光源亮度值，使得照射在待测部件10表面的照度均匀。然后相机组件拍摄得到外围轮廓边缘清晰的图像，最后基于图像处理实现对待测部件10的尺寸和外观缺陷的联合检测。

根据本公开的实施例，待测部件10可以为轴类产品或者其他工业零件，本公开对此不做限制。

根据本公开的实施例，主光源11为同轴光源，辅助光源12为面光源；所述面光源的发光面垂直于所述同轴光源的发光面设置；其中，光源控制器13调节面光源的光源亮度值一致，并大于同轴光源的光源亮度值。

在本公开方式中，选取的同轴光源、面光源的波长及色温需趋于一致，色温误差允许在±200K之内。

在本公开方式中，由于同样发光亮度级别下，面光源在待测部件表面形成的亮度不及同轴光源，因此，光源控制器13需要调节面光源的光源亮度值大于同轴光源的光源亮度值，并调节两个面光源的光源亮度值一致，保证待测部件表面的照度均匀，以得到清晰的图像，减少后续图像处理的复杂度，提高了检测效率。

在本公开方式中，面光源的发光面朝内对称摆放，并在其上方设置同轴光源，同轴光源的发光面与面光源的发光面垂直设置。具体地，同轴光源发光面的中心至两个面光源发光面的垂直距离可以相同。拍摄图像时，将待测部件至于同轴光源发光面的中心区域，以进一步使得待测部件表面的照度均匀。

根据本公开的实施例，所述辅助光源紧密贴合所述主光源，以消除二者间隙阴影在待测部件表面形成的暗部条带。

根据本公开的实施例，所述面光源之间的距离s满足2d≤s≤4d；其中，d为待测部件的直径；和/或所述面光源的高度hf满足hf＝5d，且 30mm≤hf≤100mm。

在本公开方式中，根据待测部件的直径确定合适的面光源之间的距离。具体地，面光源之间的距离不能过小，否则容易造成待测部件边缘区域被强光侵蚀，而过大则会在待测部件表面形成暗痕，影响后续外观缺陷的识别。

在本公开方式中，面光源的高度与待测部件的直径相关，同时也会影响同轴光源与待测部件之间的距离。高度过低，则同轴光源的高度也随之降低，导致组合光源在待测部件表面的照射区域不对称，而过高则会导致同轴光源的光强度降低，不利于外观缺陷的识别。

根据本公开的实施例，面阵相机14采用高分辨率、全局快门模式，以测量及校准的方式保证其位于组合光源上方p毫米处与组合光源保持同一水平。考虑到外观存在诸如斑点、锈迹、划痕、凹坑、手印等可检测的对象，在不改变增益的前提下，适当调节曝光时间来对这些对象进行有效识别以满足实际需求。视不同情况，高曝光下对于斑点、锈迹、凹坑的识别较为清晰，低曝光下则能对划痕及手印进行有效区分。

根据本公开的实施例，镜头15可以采用采用长焦距、超低畸变的FA 镜头，且保证选取镜头的像面尺寸大于或等于面阵相机14的靶面尺寸。使用低畸变镜头来减少视野边缘区域的畸变问题，以此来提高尺寸检测的精度。

根据本公开的实施例，吸光部件16可以是植绒布。植绒布的优点在于，其颜色纯正吸光能力强，附着于其表面的光线较为均匀，且不易反光。具体地，可以选用高密度植绒布，高密度的特性使光线呈现柔和的效果。更具体地，可以选取纯白色，用于对轴类产品的边缘轮廓进行有效区分，从而在外观检测的基础上进一步完成对于尺寸的检测任务。

本公开实施例提供的检测装置，组合主光源与至少两个辅助光源，提供满足待测部件外观和尺寸联合检测的打光方式，同时，在光源控制器的调节下，使得待测部件的表面照度均匀，这样在拍摄得到的图像中，待测部件的外观区域是明亮的，外观缺陷与周围区域的对比度高，便于识别出外观缺陷，而且，待测部件的边缘较为清晰，便于进行尺寸检测。

图3示出根据本公开的实施例的检测轴类产品的方法的流程图。

如图3所示，检测轴类产品的方法包括步骤S110-S160：

在步骤S110中，将轴类产品放入组合光源照射的中心区域，其中，所述组合光源由同轴光源、至少两个面光源组成；所述同轴光源用于从顶部照射所述轴类产品；所述至少两个面光源的发光面相对设置，用于从侧面照射所述轴类产品；

在步骤S120中，光源控制器调节所述同轴光源、面光源的光源亮度值，以使所述轴类产品表面的照度均匀；

在步骤S130中，相机组件拍摄得到所述轴类产品的图像；

在步骤S140中，处理器基于所述图像进行尺寸、外观缺陷联合检测。

在步骤S150中，相机组件调节相机曝光时间、增益以及镜头光圈参数中的至少一种参数，重新拍摄得到所述轴类产品的图像；

在步骤S160中，处理器基于重新得到的图像进行尺寸、外观缺陷联合检测。

本公开实施例的检测轴类产品的方法的技术细节可以参照图2所示的检测装置的实施例的具体技术内容。本公开在此不予赘述。

根据本公开的实施例，使用相机组件拍摄出一张外围轮廓呈现黑色或淡黑色且边缘较为清晰的图像，从该图像中，完成对轴类产品的尺寸检测，所述尺寸检测包括：长度、直径、倒角长度或者倒角角度等。在剔除了上述检测的外围黑色区域后，剩余的轴中心的白色区域即作为外观检测区域，用于进行外观缺陷检测，所述外观缺陷检测包括：斑点、锈迹、划痕、凹坑或者手印等。

本公开实施例提供的检测轴类产品的方法，组合主光源与至少两个辅助光源，提供满足轴类产品外观和尺寸联合检测的打光方式，同时，在光源控制器的调节下，使得轴类产品的表面照度均匀，这样在拍摄得到的图像中，轴类产品的外观区域是明亮的，外观缺陷与周围区域的对比度高，便于识别出外观缺陷，而且，轴类产品的边缘较为清晰，便于进行尺寸检测。此外，除了能有效识别外观缺陷以及检测尺寸外，还扩大了其外观检测区域，减少了对轴类部件全表面分析的图像采集次数，减少了检测时间，提高了效率。

下面通过一个具体实例来说明轴类产品的外观、尺寸联合检测的方法。

首先进行光源亮度级别调节。

光源控制器选择数字光源控制器。利用同轴光源作为主光源从顶部照射轴的正面，两个面光源分为作为第一及第二辅助光源从侧面照射轴。

先调节主光源亮度级别，以255为最高级别为例，先调节主光源到128 级别，即视为完成主光源设定。然后调节辅助光源，在主光源与辅助光源最高亮度能量相同的情况下，将第一辅助光源的亮度级别调节到大于128 级别，待第一辅助光源在待测产品上形成的照射区域的发光强度基本与主光源照射区域的发光强度吻合时，即视为完成第一辅助光源设定，接着调节第二辅助光源亮度级别与第一辅助光源亮度级别一致，即视为完成第二辅助光源设定。

其次进行图像拍摄。

针对轴上的不同缺陷，无需再次改变主光源及辅助光源的亮度级别，相反，尽可能保证光源亮度级别恒定。通过调节相机曝光时间、增益以及镜头光圈参数中的至少一种参数来提高缺陷在轴的图像中的对比度，以此来简化操作以及分离不同缺陷类型。

再次进行尺寸检测和外观缺陷识别。

以某一个具体轴类产品为例，该产品要求对其长度、外径及外观进行同时检测。确定转换比例系数：0.022213mm/pixel(像素)。

如图4a所示，对轴长度即AB端距离以点点距离工具进行测绘，得 1112.337pixel，即实际长度24.708mm；

如图4b所示，对轴外径D以线线距离工具进行测绘，得44.653pixel，即实际长度0.992mm；

如图4c所示，对轴外观检测区域Q进行范围限定；

图4d为图4c中轴底部区域放大的局部区域图，图4e为图4d中E部区域的放大图，从中可以大致看出该区域存在多个较为暗淡的黑色斑点，在0.12至0.17mm见方之间，然后通过阈值分割工具进行缺陷筛选，处理后将得到较为明显的黑色斑点。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (9)

1.一种检测装置，其特征在于，包括：

主光源，用于从顶部照射待测部件；

至少两个辅助光源，发光面相对设置，用于从侧面照射所述待测部件；

光源控制器，与所述主光源、至少两个辅助光源信号连接，用于调节所述主光源、至少两个辅助光源的光源亮度值，以使所述待测部件表面的照度均匀。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主光源为同轴光源，所述辅助光源为面光源；所述面光源的发光面垂直于所述同轴光源的发光面设置；

其中，所述光源控制器调节所述面光源的光源亮度值一致，并大于所述同轴光源的光源亮度值。

3.根据权利要求2所述的装置，所述辅助光源紧密贴合所述主光源。

4.根据权利要求1-3任一项所述的装置，其特征在于，所述面光源之间的距离s满足2d≤s≤4d；其中，d为待测部件的直径；和/或

所述面光源的高度hf满足hf＝5d，且30mm≤hf≤100mm。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

相机组件，位于所述主光源上方；所述相机组件至少包括面阵相机和镜头。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

吸光部件，位于所述辅助光源下方。

7.一种检测轴类产品的方法，其特征在于，包括：

将轴类产品放入组合光源照射的中心区域，其中，所述组合光源由同轴光源、至少两个面光源组成；所述同轴光源用于从顶部照射所述轴类产品；所述至少两个面光源的发光面相对设置，用于从侧面照射所述轴类产品；

光源控制器调节所述同轴光源、面光源的光源亮度值，以使所述轴类产品表面的照度均匀；

相机组件拍摄得到所述轴类产品的图像；

处理器基于所述图像进行尺寸、外观缺陷联合检测。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

所述相机组件调节相机曝光时间、增益以及镜头光圈参数中的至少一种参数，重新拍摄得到所述轴类产品的图像；

所述处理器基于重新得到的图像进行尺寸、外观缺陷联合检测。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述尺寸检测包括：长度、直径、倒角长度或者倒角角度；和/或

所述外观缺陷检测包括：斑点、锈迹、划痕、凹坑或者手印。

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