CN117871410A - 涂层外观质量的机器视觉自动检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统及方法，包括步骤S1：检查检测装置，将待检测的产品划分为不同的检测区域；步骤S2：采集各检测区域的数据，完成检测过程。本发明能够避免大尺寸涂层产品外观检测时的人眼不可达、容易错漏检的问题，保证了大尺寸产品全位置的100％可检测，能够广泛地应用于涂层检测领域中；提供的方法便于实施，不需要人工用肉眼去检测，大大降低了人力和物力成本。

Description

涂层外观质量的机器视觉自动检测系统及方法

技术领域

本发明涉及涂层检测技术领域，具体地，涉及一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统及方法。

背景技术

涂层是涂料经施涂所得的固态连续膜，是为了防护、绝缘等目的，在各行业均有广泛的应用。为满足热控功能需求，航天器的外漏产品通常需要喷涂热控防护涂层，以保证部组件在空间环境内具有良好的吸热、散热特性。涂层的喷涂是一个复杂的工艺过程，为了保证产品具有较高的质量可靠性，热控喷涂后，需要对涂层的外观质量进行检测，保证整个涂层的结构完整性。若涂层质量存在缺陷，将对后续的真空试验或空间服役后造成涂层脱落，严重影响整星热控性能的稳定性。

目前，对于涂层外观的质量检测一般是靠人眼观察、辅助以相机拍照记录的方式。对于小件产品，人眼可一次性完成检测实时，但对于大尺寸产品上大面积的涂层的外观质量检测，受检测空间的限制，存在较大的检测盲区；同时由于高反射特性，人眼长时间观察后容易产生视觉疲劳和视觉伤害，造成错漏检。

在公开号为CN219996141U的中国专利文献中，公开了一种涂层布涂层检测装置，包括底座，所述底座两侧均安装有机罩，所述底座顶部安装有传送带，两侧所述机罩顶部中央处安装有顶罩，所述顶罩顶部安装有存料盒，两侧所述机罩之间安装有调节机构，所述调节机构包括传动组件和限位组件，所述传动组件包括驱动电机、第一丝杆、第二丝杆、主齿轮、副齿轮、齿轮链条和调节块，其中一侧所述机罩内壁安装有驱动电机，所述驱动电机的驱动端安装有第一丝杆，所述第一丝杆外侧靠近驱动电机的一端安装有主齿轮。但该专利文献仅能检测小尺寸部件，仍然无法对大尺寸产品上大面积的涂层外观质量进行检测。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统及方法。

根据本发明提供的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，包括检测装置，所述检测装置包括：AGV小车、推杆支撑结构、推杆、拍摄装置、计算机和网线；

所述AGV小车装载蓄电池并供电；

所述推杆的一端与三维云台连接；

所述拍摄装置包括相机和三维云台，所述相机固定在三维云台上，且所述拍摄装置采集各检测位产品表面的质量数据；

所述计算机包括无线通信模块和数据采集处理软件；所述数据处理软件控制推杆的运动和照片数据采集及处理，且所述数据处理软件能够进行缺陷自动识别。

优选的，所述AGV小车能够平行移动，分别将两个尺寸相同的法兰盘安装于AGV小车上和推杆的底部；AGV小车与升降机构的连接基于所述两个尺寸相同的法兰盘的螺接完成。

优选的，所述推杆的另一端加装法兰盘并焊接连接，所述法兰盘基于长度相等的四根支撑杆固定于AGV小车的四个角的接口位置完成对整根推杆结构的支撑；二维平面上的连续遍历运动基于升降AGV小车和推杆完成；所述推杆包括上节、中节和下节，且所述推杆能够完成预设尺寸的涂层产品在竖立状态下的检测。

优选的，所述AGV小车包括12V电源输出接口，AGV小车能够进行无线通信并基于手柄完成移动控制。

优选的，所述推杆的电源插头与AGV小车的12V电源输出接口连接进行推杆的供电；所述推杆包括无线通信模块；所述无线通信模块与计算机连接传输运动控制信号完成推杆的上下运动控制。

优选的，所述三维云台能够俯仰、旋转和倾斜；所述相机包括工业相机；所述工业相机能够自动调焦并装有自供电电池；所述工业相机的数据输出接口基于网线与计算机的网口连接，在数据采集处理软件内实时查看拍照图像；所述工业相机的拍照姿态的调整基于手动调节各调节旋钮完成。

根据本发明提供的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测方法，包括：

步骤S1：检查检测装置，将待检测的产品划分为不同的检测区域；

步骤S2：采集各检测区域的数据，完成检测过程。

优选的，所述步骤S1包括以下子步骤：

步骤S1.1：检查检测装置中各部分设备是否供电正常，使用网线连接相机与计算机，在数据采集处理软件内查看照片数据传输功能是否正常；

步骤S1.2：根据相机的视场大小对产品进行检测分区；所述分区的宽度小于视场宽度，且两次拍照的重叠区域不小于10cm；

其中，FOV表示视场，WD表示工作距离，f表示焦距。

优选的，所述步骤S2包括以下子步骤：

步骤S2.1：操作手柄，移动AGV小车至第一个检测位置并在相机的焦距位置固定，移动升降推杆并手动调整三维云台的姿态使第一个分区显示在视野内，以此位置为该列的拍照零位；调节相机参数，所述参数包括焦距、色彩和亮度；

步骤S2.2：基于数据采集处理软件采集该位置的数据点，并命名保存；

步骤S2.3：控制升降推杆以升高相机位置，依次完成该列其他各分区的采集；

步骤S2.4：该列采集完毕后，推杆下降至拍照零位位置；

步骤S2.5：控制AGV小车平移至下一列分区的拍照零位位置，依次进行图像采集，直至所有区域都完成采集；

步骤S2.6：基于上位机软件内的缺陷识别软件，完成对图像缺陷的自动评判。

优选的，所述缺陷识别软件基于Halcon缺陷检测方法中的模板匹配与差分的方法完成识别；所述识别包括基于相机采集的一张图像创建一个涂层的标准模板，将模板的旋转角度改为0度和360度，匹配模板后求差集，根据差集部分的面积判断该物品是否有缺陷。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明能够避免大尺寸涂层产品外观检测时的人眼不可达、容易错漏检的问题，保证了大尺寸产品全位置的100％可检测，能够广泛地应用于涂层检测领域中。

2、本发明提供的方法便于实施，不需要人工用肉眼去检测，大大降低了人力和物力成本。

本发明的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中的检测装置示意图。

图2为本发明实施例中推杆及AGV小车上的法兰盘的主视图。

图3为本发明实施例中推杆及其附件的主视图。

图4为本发明实施例中产品检测分区的示例图。

图5为本发明提供的方法流程图。

附图标记说明：

AGV小车1 相机及三维云台4

推杆支撑结构2 计算机5

推杆3 网线6

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1和图2所示，一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，包括检测装置；检测装置包括：AGV小车1、推杆支撑结构2、推杆3、拍摄装置4、计算机5及数据采集处理软件、网线6。

其中，AGV小车1作为平行移动装置，其上安装一法兰盘，推杆3的底部安装一相同尺寸的法兰盘，通过推杆3底部的法兰盘与AGV小车1的法兰盘螺接实现AGV与升降机构的连接。AGV小车1具备蓄电池及供电功能，并具备12V电源输出接口；还具备无线通信功能，其运动控制通过手柄实现移动控制。

为保证推杆3升降机构的稳定性，在推杆3最下面一节的上端加装法兰盘，法兰盘与推杆3焊接连接，通过等长度的四根支撑杆固定在AGV小车1四个角的接口位置，实现对整根推杆3结构的稳定支撑。通过AGV和推杆3的升降，实现二维平面上的连续遍历运动。

参照图3所示，推杆3是一种可程序控制的升降机构，其升降高度为3节，每节升高高度为2米，可满足6米及以下尺寸涂层产品在竖立状态下的检测要求。推杆3的上端与三维云台连接，相机固定在三维云台上，组成拍照系统，实现对各检测位置上产品表面质量数据的采集。推杆3电源插头与AGV的12V电源接口连接，实现推杆3供电；推杆3具备无线通信模块，通过无线模块与计算机5的无线通信模块连接，传输运动控制信号，实现推杆3的上下运动控制。

拍摄装置4由云台和相机组成；云台具备俯仰、旋转、倾斜的三维运动功能，通过手动调节各调节旋钮，实现相机拍照姿态的调整。相机为工业相机，其具备自动调焦功能和自供电电池，其数据输出接口通过网线6与计算机5网口连接，拍照图像可实时在计算机5的数据采集处理软件内查看。

数据采集处理软件具备推杆3机构的运动控制功能、照片数据采集及处理功能、缺陷自动识别功能。

一种涂层外观质量的机器视觉自动检测装置的主要组成如下表：

序号	主要零部件名称	数量	备注
				1	AGV小车	1	标准品
2	推杆	1	标准品
				3	推杆支撑结构	4	非标件
4	相机	1	标准品
				5	云台	1	标准品
6	计算机	1	标准品
				7	数据采集处理软件	1	非标件
8	法兰盘	2	非标件

参照图5所示，基于上述检测装置，本发明还提供一种涂层外观质量的机器视觉自动检测方法，包括以下步骤：

步骤一：检查各部分设备是否供电正常，用网线6连接相机与计算机5，并在数据采集处理软件内查看照片数据传输功能是否正常。

步骤二：参照图4所示，根据相机视场大小，对大尺寸产品进行检测分区，分区宽度小于视场宽度，要求两次拍照的重叠区域要求不小于10cm；其中：

步骤三：操作手柄，移动AGV小车1至第一个检测位置并在相机的焦距位置固定，移动升降杆，手动调整三维云台的姿态，使得第一个分区显示在视野内并以此位置为该列的拍照零位，调节通过自动调焦等调节相机焦距，并调节相机色彩及亮度等参数，使得在数据采集处理软件内显示清晰的图像。

步骤四：在数据采集与处理软件内进行该位置数据点采集，并命名保存。

步骤五：控制升降推杆3升高相机位置，依次实现对该列其他各分区的采集。

步骤六：该列采集结束后下降至拍照零位位置。

步骤七：控制AGV小车1平移至下一列分区的拍照零位位置，并依次进行图像采集，直至所有区域都完成采集。

步骤八：通过上位机软件内缺陷识别软件，实现对图像内缺陷的自动评判。

其中，数据采集处理软件中的缺陷识别功能是通过Halcon缺陷检测方法中的模板匹配+差分的方法实现缺陷的检测。

具体思路及方法如下：

1)首先创建一个涂层的标准模板create_shape_model：使用相机采集一张无缺陷的图像作为标准模板，为了达到好的识别效果，需要把模板的旋转角度改为rad(0)和rad(360)；

2)匹配模板find_shape_model：由于涂层的缺陷类型及大小不同，需要把MinScore设置小一点设置为较小的值；

3)模板区域仿射变换到匹配成功的区域。由于差集运算是在相同的区域内作用的，所以必须把模板区域转换到匹配项的区域。

4)匹配之后求差集，根据差集部分的面积判断该物品是否有缺陷。

本发明能够避免大尺寸涂层产品外观检测时的人眼不可达、容易错漏检的问题，保证了大尺寸产品全位置的100％可检测，能够广泛地应用于涂层检测领域中；提供的方法便于实施，不需要人工用肉眼去检测，大大降低了人力和物力成本。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，包括检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：AGV小车(1)、推杆支撑结构(2)、推杆(3)、拍摄装置(4)、计算机(5)和网线(6)；

所述AGV小车(1)装载蓄电池并供电；

所述推杆(3)的一端与三维云台连接；

所述拍摄装置(4)包括相机和三维云台，所述相机固定在三维云台上，且所述拍摄装置(4)采集各检测位产品表面的质量数据；

所述计算机(5)包括无线通信模块和数据采集处理软件；所述数据处理软件控制推杆(3)的运动和照片数据采集及处理，且所述数据处理软件能够进行缺陷自动识别。

2.根据权利要求1所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，其特征在于，所述AGV小车(1)能够平行移动，分别将两个尺寸相同的法兰盘安装于AGV小车(1)上和推杆(3)的底部；AGV小车(1)与升降机构的连接基于所述两个尺寸相同的法兰盘的螺接完成。

3.根据权利要求1所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，其特征在于，所述推杆(3)的另一端加装法兰盘并焊接连接，所述法兰盘基于长度相等的四根支撑杆固定于AGV小车(1)的四个角的接口位置完成对整根推杆(3)结构的支撑；二维平面上的连续遍历运动基于升降AGV小车(1)和推杆(3)完成；所述推杆(3)包括上节、中节和下节，且所述推杆(3)能够完成预设尺寸的涂层产品在竖立状态下的检测。

4.根据权利要求1所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，其特征在于，所述AGV小车(1)包括12V电源输出接口，AGV小车(1)能够进行无线通信并基于手柄完成移动控制。

5.根据权利要求4所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，其特征在于，所述推杆(3)的电源插头与AGV小车(1)的12V电源输出接口连接进行推杆(3)的供电；所述推杆(3)包括无线通信模块；所述无线通信模块与计算机(5)连接传输运动控制信号完成推杆(3)的上下运动控制。

6.根据权利要求1所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，其特征在于，所述三维云台能够俯仰、旋转和倾斜；所述相机包括工业相机；所述工业相机能够自动调焦并装有自供电电池；所述工业相机的数据输出接口基于网线(6)与计算机(5)的网口连接，在数据采集处理软件内实时查看拍照图像；所述工业相机的拍照姿态的调整基于手动调节各调节旋钮完成。

7.一种涂层外观质量的机器视觉自动检测方法，基于权利要求1-6任一项所述的涂层外观质量的机器视觉自动检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：检查检测装置，将待检测的产品划分为不同的检测区域；

步骤S2：采集各检测区域的数据，完成检测过程。

8.根据权利要求7所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：

步骤S1.1：检查检测装置中各部分设备是否供电正常，使用网线(6)连接相机与计算机(5)，在数据采集处理软件内查看照片数据传输功能是否正常；

步骤S1.2：根据相机的视场大小对产品进行检测分区；所述分区的宽度小于视场宽度，且两次拍照的重叠区域不小于10cm；

其中，FOV表示视场，WD表示工作距离，f表示焦距。

9.根据权利要求7所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：

步骤S2.1：操作手柄，移动AGV小车(1)至第一个检测位置并在相机的焦距位置固定，移动升降推杆(3)并手动调整三维云台的姿态使第一个分区显示在视野内，以此位置为该列的拍照零位；调节相机参数，所述参数包括焦距、色彩和亮度；

步骤S2.2：基于数据采集处理软件采集该位置的数据点，并命名保存；

步骤S2.3：控制升降推杆(3)以升高相机位置，依次完成该列其他各分区的采集；

步骤S2.4：该列采集完毕后，推杆(3)下降至拍照零位位置；

步骤S2.5：控制AGV小车(1)平移至下一列分区的拍照零位位置，依次进行图像采集，直至所有区域都完成采集；

步骤S2.6：基于上位机软件内的缺陷识别软件，完成对图像缺陷的自动评判。

10.根据权利要求9所述的一种涂层外观质量的机器视觉自动检测方法，其特征在于，所述缺陷识别软件基于Halcon缺陷检测方法中的模板匹配与差分的方法完成识别；所述识别包括基于相机采集的一张图像创建一个涂层的标准模板，将模板的旋转角度改为0度和360度，匹配模板后求差集，根据差集部分的面积判断该物品是否有缺陷。