CN113495055A - 用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，包括：依次设置的光源、待测蜂窝结构工件、光学组件、译码器和图像检测系统，其中：光源发出强度均匀的平面光，经蜂窝结构工件，在光学组件上投射成像在光电转换器上，使之产生电信号，信号经过电路放大后产生模拟电压，再经过滤波、整形等信号处理，产生与模拟信号对应的方波信号，经译码器按照译码逻辑对数字脉冲进行译码处理，转换为计算机可以直接接受的数字信号，输出至图像检测系统经识别得到孔道通堵情况；本发明采用透射式扫描，一次成像、成像清晰、结构简单，成本低廉，易于操作，迅速便捷、容易维护，适于工业化生产和单个蜂窝结构产品的堵孔检测。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种催化剂制造领域的技术，具体是一种用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统。
背景技术
蜂窝结构广泛应用于各行各业，尤其是机动车尾气处理领域。蜂窝载体在生产过程中工艺复杂，极易出现孔道变形或者堵孔情况。在催化剂制备过程中，涂层涂覆过程也会出现孔道堵塞现象。在机动车尾气净化器生产过程中，涂覆后的催化剂控制堵孔率很重要，堵孔率过高，会影响系统的背压，更会影响催化剂的产品质量和催化效率。然而生产或品质人员在检验时主要是将产品对准灯光，依靠肉眼对所有孔道进行逐个仔细的检查。由于孔道微小，且数目庞大，这种检验方法靠操作人员用眼睛对着灯光检验，长时间操作会对眼睛造成伤害，且检测精度较低，而以测量光的透光率并提供精确的数据为主的设备投资费用昂贵。
蜂窝结构工件的蜂窝孔道为平行孔道，虽然现有设备都采用平面光源来模拟平行光线，但实际上由于蜂窝结构工件较大，高度较高，会使边缘孔道因成像光线强度分布不均而使边缘孔道图像失真，且较大的工件还需要多次拼接处理。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，采用透射式扫描，一次成像、成像清晰、结构简单，成本低廉，易于操作，迅速便捷、容易维护，适于工业化生产和单个蜂窝结构产品的堵孔检测。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，包括：依次设置的光源、待测蜂窝结构工件、光学组件、译码器和图像检测系统，其中：光源发出强度均匀的平面光，经蜂窝结构工件，在光学组件上投射成像在光电转换器上，使之产生电信号，信号经过电路放大后产生模拟电压，再经过滤波、整形等信号处理，产生与模拟信号对应的方波信号，经译码器按照译码逻辑对数字脉冲进行译码处理，转换为计算机可以直接接受的数字信号，输出至图像检测系统经识别得到孔道通堵情况。
所述的光学组件活动设置于待测蜂窝结构工件和译码器之间，包括：成像镜片组和CCD光电转换元件，其中：成像镜片组正对待测蜂窝结构工件中透过光源后的出射光以实现成像，CCD光电转换元件采集图像并生成电信号后输出至译码器。
附图说明
图1为下置光源的光学检测系统的结构示意图；
图2为上置光源的光学检测系统的结构示意图；
图中：1LED平面光源、2蜂窝结构工件、3透光玻璃、4遮光垫、5步进电动机、6移动拖架、7反射镜片、8聚光透镜、9CCD光电转换元件、10译码器、11图像处理系统、12金属框架、13调平水平调脚。
具体实施方式
如图1和图2所示，为本实施例涉及的光学检测系统，包括：LED平面光源1、蜂窝结构工件2、透光玻璃3、遮光垫4、步进电动机5、移动拖架6、反射镜片7、聚光透镜8、CCD光电转换元件9、译码器10、图像处理系统11、金属框架12、调平水平调脚13，其中：蜂窝结构工件2设置于透光玻璃3之上；反射镜片7、聚光透镜8和CCD光电转换元件9设置于移动托架6上；移动托架6通过步进电动机5驱动；LED平面光源1发出的平面光经蜂窝通孔2和透光玻璃3后在反射镜片7上投影成像；反射镜片7上的正投影像通过聚光透镜8折射、聚焦后，输入到CCD光电转换元件9转换成电信号，经译码器10后进入图像处理系统11进行通孔图像处理与识别，判断孔道的通堵情况。所有的设备都固定在金属框架12上，金属框架12底部的四个脚下面，安装调平水平调脚13，以调节平面光源1和透光玻璃3的水平。
所述的LED平面光源1是单色光冷光源。
所述的LED平面光源1为下置光源或者上置光源。
所述的蜂窝结构工件2的蜂窝通孔阵列中，通孔是方形、圆形或正六边形。
所述的反射镜片7、聚光透镜8和CCD光电转换元件9设置于移动托架6上；移动托架6通过步进电动机5驱动。
所述的步进电动机5为微步进电机技术，采用缩小电机拖动的运动步幅以达到传统步进电机步幅的三分之一或者四分之一，能精确控制扫描头的平稳运动，避免了往复运动中齿轮间的空隙所带来的缺陷，减少了不稳定移动所带来的锯齿波纹，使扫描速度加快，噪音减小，图像质量明显提高。
所述的透光玻璃3与金属框架12固定，并位于LED平面光源1的上方下置光源或下方上置光源。
所述的金属框架12为书桌形结构，所述的LED平面光源1和光学组件分别设置于书桌的桌面和书架上。
所述的接近LED平面光源的透光玻璃3上表面紧贴有遮光垫4，遮光垫的中部设有透光孔。
所述的遮光垫4的形状大小与透光玻璃3的形状大小以及蜂窝结构工件2端面的形状大小完全相同，以保证能从反射镜片7中清楚看到孔道的成像。
所述的反射镜片7与移动托架6固定，所在平面与透光玻璃3呈45°夹角。
所述的移动托架6为矩形、方形、圆形、椭圆形。
所述的聚光透镜8对反射镜片7上的正投影像进行折射、聚焦后，输入到CCD光电转换元件9转换成电信号。
所述的CCD元件9采用彩色CCD或黑白CCD，优先采用黑白CCD。
所述的CCD元件9采用可选用隔行扫描或逐行扫描的扫描方式，优选采用逐行扫描的方式。
所述的译码器10按照译码逻辑对数字脉冲进行译码处理，转换为计算机可以直接接受的数字信号。
所述的图像处理系统11使用huang算法对获取到的高清图像进行中值滤波操作，在去除噪点的同时，有效保护图像的边缘特征不会被破坏，具体为：在计算中值时，使用像素直方图，记录像素值的哈希。首先设定阈值threshold，这个threshold就是窗口的中心位置，即ksize×ksize/2+1，kisze为窗口尺寸。每次在计算中值的过程中，从小到大累加像素直方图的值，当该值大于等于，此时对应的像素值即为中值。
1)对获取的图像进行旋转处理，得到水平位置的载体图，直接对旋转产生的边缘以纯黑色RGB(0,0,0)填充。
2)对旋转后的图像使用Canny算法，提取图像边缘轮廓，将载体有效部分裁剪出来，并实现对图像的二值化处理，具体为：使用16x16模板对图像进行高斯模糊处理，用一阶偏导有限差分计算梯度幅值和方向，进而对梯度幅值进行非极大值抑制，最后使用双阈值算法检测和连接边缘。
3)对裁剪后的二值化图像进行放缩处理：与来模板进行比对，对图像进行放缩处理，使图像中孔大小与模板大小相近。
4)根据模板中已知通孔像素大小，在最终图像中查找孔洞数量，记录识别后的孔洞数量，计算得到堵孔数量(堵孔数量＝实际孔数量-识别后的孔洞数量)，并与实际孔数量(已知)进行比对，得到堵孔率，堵孔率超过限值时，认为不合格，并报警处理。识别结果和图片保存供回溯使用。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (10)
1.一种用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征在于，包括：依次设置的光源、待测蜂窝结构工件、光学组件、译码器和图像检测系统，其中：光源发出强度均匀的平面光，经蜂窝结构工件，在光学组件上投射成像在光电转换器上，使之产生电信号，信号经过电路放大后产生模拟电压，再经过滤波、整形等信号处理，产生与模拟信号对应的方波信号，经译码器按照译码逻辑对数字脉冲进行译码处理，转换为计算机可以直接接受的数字信号，输出至图像检测系统经识别得到孔道通堵情况；
所述的光学组件活动设置于待测蜂窝结构工件和译码器之间，包括：成像镜片组和CCD光电转换元件，其中：成像镜片组正对待测蜂窝结构工件中透过光源后的出射光以实现成像，CCD光电转换元件采集图像并生成电信号后输出至译码器。
2.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的蜂窝结构工件的蜂窝通孔阵列中，通孔是方形、圆形或正六边形。
3.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的反射镜片、聚光透镜和CCD光电转换元件设置于移动托架上；移动托架通过步进电动机驱动。
4.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的步进电动机为微步进电机技术，采用缩小电机拖动的运动步幅以精确控制扫描头的平稳运动。
5.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的金属框架为书桌形结构，光源和光学组件分别设置于书桌的桌面和书架上。
6.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的光源和待测蜂窝结构工件之间设有透光玻璃和遮光垫，遮光垫的中部设有透光孔且该遮光垫的形状大小与透光玻璃的形状大小以及蜂窝结构工件端面的形状大小完全相同，以保证能从反射镜片中清楚看到孔道的成像。
7.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的光学组件包括反射镜片、聚光透镜和CCD光电转换元件，其中：反射镜片与移动托架固定且所在平面与透光玻璃呈45°夹角，聚光透镜对反射镜片上的正投影像进行折射聚焦后输入到CCD光电转换元件转换成电信号。
8.根据权利要求7所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的CCD元件采用彩色CCD或黑白CCD，采用可选用隔行扫描或逐行扫描的扫描方式。
9.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的译码器按照译码逻辑对数字脉冲进行译码处理，转换为计算机可以直接接受的数字信号。
10.根据权利要求1所述的用于蜂窝结构堵孔检测的光学检测系统，其特征是，所述的图像处理系统使用huang算法对获取到的高清图像进行中值滤波操作，在去除噪点的同时，有效保护图像的边缘特征不会被破坏，具体为：在计算中值时，使用像素直方图，记录像素值的哈希，首先设定阈值threshold，即窗口的中心位置ksize×ksize/+，其中：kisze为窗口尺寸，每次在计算中值的过程中，从小到大累加像素直方图的值，当该值大于等于，此时对应的像素值即为中值。
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