CN114509442A - 应用于物品表面缺陷检测的3d形貌获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物品表面缺陷检测技术领域，具体的说是一种能够获得待测物表面完整的3D形貌，进而有效提高缺陷检测精度的应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法及装置，使待测物和拍摄机构(包含相机和光源)的相对空间位置按设定参数连续调整，获取若干张待测物表面图像，获取到的图像进行图像合成，获取到待测物表面的3D形貌信息；所述待测物空间位置按设定参数连续调整包括待测物在平面上与相机按设定角度相对旋转或待测物在平面上与相机按设定角度抬升/下降；所述获取到的图像通过尺度不变特征变换SIFT完成图像合成处理。
Description
技术领域：
本发明涉及物品表面缺陷检测技术领域，具体的说是一种能够获得待测物表面完整的3D形貌，进而有效提高缺陷检测精度的应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法及装置。
背景技术：
目前表面缺陷检测多采用人工目检，效率低、成本高。尽管市面上存在部分采用机器视觉技术进行表面缺陷检测的设备，但由于部分待测物表面并非二维平面结构，存在正常的具有功能性的3D形貌和小尺寸无规律的缺陷3D形貌，现有的表面缺陷检测系统采用单个角度直接获取图像或者多个相机获取到的图像进行差分处理的方式，不能获取到表面缺陷的完整特征信息，因此存在漏检率趋高的问题。
少数设备考虑到待检测物品的3D形貌，但是采用的是明暗差分的方式，实际只能获得待测物部分表面3D形貌信息，因此采用现有技术的表面缺陷系统大多存在漏检率趋高的问题。
发明内容：
本发明针对现有技术中存在的缺陷和不足，提出了一种能够获得待测物表面完整的3D形貌，进而有效提高缺陷检测精度的应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法及装置。
本发明通过以下措施达到：
一种应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法，其特征在于，使待测物和拍摄机构(包含相机和光源)的相对空间位置按设定参数连续调整，获取若干张待测物表面图像，获取到的图像进行图像合成，获取到待测物表面的3D形貌信息；所述待测物空间位置按设定参数连续调整包括待测物在平面上与相机按设定角度相对旋转或待测物在平面上与相机按设定角度抬升/下降；所述获取到的图像通过尺度不变特征变换SIFT完成图像合成处理。
本发明具体包括以下内容：将待测物置于相机下方，相机和光源经可在0-360°范围内水平旋转的支架悬挂固定，相机和光源按每次偏转5°，连续完成相机与待测物的相对位置的调整，并在每次位置调整后，摄取待测物表面图像数据。
本发明还可以采用如下方式：将待测物置于载物台上，载物台上方固定线扫相机和同轴平行光源，其中线扫相机下方为同轴平行光源，同轴光源的下方为载物台；载物台的一侧边可在载物台内部的伺服丝杆升降装置的作用下实现相对底面的高度精确调节，从而实现上表面相对底面的设定角度的倾斜，以便对待测物进行不同角度拍摄；待测物固定于载物台上，载物台沿垂直线扫相机单行扫描的方向进行往复运动；线扫相机通过连接线连接存储与运算单元，在该单元中装载了图像合成算法。
本发明还提出了一种应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取装置，其特征在于，设有载物台、用于驱动载物台做直线往复运动的传送机构、挂接于载物台上方的相机和光源。
本发明中，相机与光源分体设置，当采用同轴光源时，相机位于光源上方。
本发明在工作时，通过载物台固定待测物，经传送机构驱动载物台完成一次相对往复运动，相机在此过程中完成载物台上待测物两张图像获取，通过多次调节相机与待测物的相对空间角度，并完成各个相对往复运动过程中的图像获取后，对获取到的图像进行图像合成，获取到待测物表面的3D形貌信息。
本发明与现有技术相比，能够准确的覆盖待测物表面复杂的3D形貌特征，避免微小形貌特征的丢失，具有检测精度高、可靠性好等显著的优点。
附图说明：
附图1是本发明实施例1中检测装置的结构示意图。
附图2是本发明实施例2中检测装置的结构示意图。
附图3是本发明实施例2中载物台的调整示意图。
附图标记：旋转平台1、旋转可调支架2、线扫相机3、线扫光源4、待测物5、载物台6、存储与运算单元7、同轴光源8。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的说明。
实施例1：
本例涉及的一种3D形貌获取装置，如图1所示，非同轴光源3D形貌获取装置包含旋转平台1、旋转可调支架2、线扫相机3、线扫光源4、载物台6、存储与运算单元7；其中，旋转平台1下方连接旋转可调支架2，旋转平台1可在其内部的电动旋转台的带动下使旋转可调支架2实现0-360°的水平旋转；线扫相机3和光源安装在旋转可调支架2的两端，可在线扫相机3和线光源相对位置保持不变的情况下，整体随旋转可调支架旋转，旋转的角度与旋转平台内部的电动旋转台的角度一致；同时，线扫相机3和线光源可分别通过连接处的多维调节机构实现任意角度的调节；待测物固定于载物台6上，载物台6可在固定于表面缺陷检测设备上的丝杆导轨上进行往复运动；线扫相机3通过连接线连接存储与运算单元7，在该单元中装载了图像合成算法；多个角度拍摄的图像经存储与运算单元7中的图像合成算法处理，将所有图像合成一张图像，从而获得待测物的表面3D形貌；
本例在工作时，待测物的表面3D形貌获取方法具体为：
步骤一：待测物固定在载物台上，载物台固定于表面缺陷检测设备上的丝杆导轨上，在伺服电机的驱动下进行往复运动，在此过程中线扫相机获取到待测物的两张完整的图像，并将该图像传送到存储运算模块；
步骤二：通过控制电动旋转台带动旋转可调支架旋转使得线扫相机和线光源整体沿顺时针旋转5°，重复步骤一；
步骤三：在步骤二的基础上，通过控制电动旋转台带动旋转可调支架旋转使得线扫相机和线光源整体沿顺时针旋转继续旋转5°，并重复步骤一；
步骤四：在步骤三的基础上，通过控制电动旋转台带动旋转可调支架旋转使得线扫相机和线光源整体沿逆时针旋转15°，并重复步骤一；
步骤五：在步骤三的基础上，通过控制电动旋转台带动旋转可调支架旋转使得线扫相机和线光源整体沿逆时针继续旋转5°，并重复步骤一；
步骤六：计算和存储模块将获取到的10张图片，通过图像合成算法合成一张图像；
本例中优选的，可调支架旋转的角度、拍摄次数、载物台往复相对运动一次的拍摄次数，可根据待测物的大小、3D相貌的复杂复杂程度进行调整。
本例中优选的，也可以采用载物台不动而由旋转平台、旋转可调支架、线扫相机、线光源组成的拍摄机构整体往复相对运动的方式实现多角度拍摄。
实施例2：
本例涉及的另一种3D形貌获取装置，如图2所示，同轴光源3D形貌获取装置包含线扫相机、同轴光源、载物台、存储与运算单元。
其中，线扫相机3下方为同轴平行光源，同轴光源8的下方为载物台6，载物台6的上表面承载待测物5；载物台6的上表面的CD边可在载物台6内部的伺服丝杆升降装置的作用下实现这一条边相对底面的高度精确调节，从而实现上表面相对底面的一定角度的倾斜，以便对待测物进行不同角度拍摄；待测物固定于载物台6上，载物台6可沿垂直线扫相机3单行扫描的方向(与AC边平行)进行往复运动；线扫相机3通过连接线连接存储与运算单元7，在该单元中装载了图像合成算法。
多个角度拍摄的图像经计算存储模块中的算法处理，将所有图像合成一张图像，从而获得待测物的表面3D形貌。
表面3D形貌获取方法，如下：
步骤一：待测物固定在载物台上，载物台固定在表面缺陷检测设备上的丝杆导轨上，在伺服电机的驱动下沿箭头方向做一次往复运动，在此过程中线扫相机获取到待测物的两张完整的图像，并将该图像传送到存储运算模块；
步骤二：通过载物台内部的伺服丝杆升降装置将载物台上表面CD边升高0.5mm，重复步骤一；
步骤三：在步骤二的基础上，通过载物台内部的伺服丝杆升降装置将载物台上表面CD边继续升高0.5mm，并重复步骤一；
步骤四：在步骤三的基础上，通过载物台内部的伺服丝杆升降装置将载物台上表面CD边降低1.5mm，并重复步骤一；
步骤五：在步骤三的基础上，通过载物台内部的伺服丝杆升降装置将载物台上表面CD边继续降低0.5mm，并重复步骤一；
步骤六：计算和存储模块将获取到的10张图片，通过图像合成算法合成一张图像。
优选的，每次上表面其中的一条边变动的距离、拍摄次数、载物台往复相对运动一次的拍摄次数，可根据待测物的大小、3D相貌的复杂复杂程度进行调整。
优选的，也可以采用载物台不动而由线扫相机、线光源组成的拍摄机构整体往复相对运动的方式实现多角度拍摄。
本发明与现有技术相比，通过仅采用一组线扫相机和线扫光源，能够实现多角度拍摄和图像合成，可以对任何待测物的表面3D形貌结构信息完整获取，从而解决针对任意待测物的表面缺陷检测的漏检率趋高的问题。
Claims (5)
1.一种应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法，其特征在于，使待测物和拍摄机构的相对空间位置按设定参数连续调整，获取到的图像进行图像合成，获取到待测物表面的3D形貌信息；所述待测物空间位置按设定参数连续调整包括待测物在平面上与相机按设定角度相对旋转或待测物在平面上与相机按设定角度抬升/下降；所述获取到的图像通过尺度不变特征变换SIFT完成图像合成处理。
2.根据权利要求1所述的一种应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法，其特征在于，包括以下内容：将待测物置于相机下方，相机和光源经可在0-360°范围内水平旋转的支架悬挂固定，相机和光源按每次偏转5°，连续完成相机与待测物的相对位置的调整，并在每次位置调整后，摄取待测物表面图像数据。
3.根据权利要求1所述的一种应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法，其特征在于，具体包括：将待测物置于载物台上，载物台上方固定线扫相机和同轴平行光源，其中线扫相机下方为同轴平行光源，同轴光源的下方为载物台；载物台的一侧边可在载物台内部的伺服丝杆升降装置的作用下实现相对底面的高度精确调节，从而实现上表面相对底面的设定角度的倾斜，以便对待测物进行不同角度拍摄；待测物固定于载物台上，载物台沿垂直线扫相机单行扫描的方向进行往复运动；线扫相机通过连接线连接存储与运算单元，在该单元中装载了图像合成算法。
4.一种基于如权利要求1-3中任意一项所述应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法的装置，其特征在于，设有载物台、用于驱动载物台做直线往复运动的传送机构、挂接于载物台上方的相机和光源。
5.根据权利要求4所述的一种基于应用于物品表面缺陷检测的3D形貌获取方法的装置，其特征在于，相机与光源分体设置，当采用同轴光源时，相机位于光源上方。
Priority Applications (1)
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| CN202111617098.1A CN114509442A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 应用于物品表面缺陷检测的3d形貌获取方法及装置 |
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| CN202111617098.1A CN114509442A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 应用于物品表面缺陷检测的3d形貌获取方法及装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116106330A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-05-12 | 武汉名杰模塑有限公司 | 一种汽车保险杠漆面缺陷检测装置及其检测方法 |
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- 2021-12-27 CN CN202111617098.1A patent/CN114509442A/zh active Pending
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