RU2777718C1 - Method for non-destructive optical and visual testing of items by means of computer vision - Google Patents

Method for non-destructive optical and visual testing of items by means of computer vision Download PDF

Info

Publication number
RU2777718C1
RU2777718C1 RU2021124305A RU2021124305A RU2777718C1 RU 2777718 C1 RU2777718 C1 RU 2777718C1 RU 2021124305 A RU2021124305 A RU 2021124305A RU 2021124305 A RU2021124305 A RU 2021124305A RU 2777718 C1 RU2777718 C1 RU 2777718C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
product
item
camera
defects
Prior art date
Application number
RU2021124305A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Фарид Танурович Нигматуллин
Илья Игоревич Сорвин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью «ВИДЕОМАТРИКС» (ООО «ВИДЕОМАТРИКС»)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью «ВИДЕОМАТРИКС» (ООО «ВИДЕОМАТРИКС») filed Critical Общество с ограниченной ответственностью «ВИДЕОМАТРИКС» (ООО «ВИДЕОМАТРИКС»)
Application granted granted Critical
Publication of RU2777718C1 publication Critical patent/RU2777718C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: testing.
SUBSTANCE: invention relates to methods for non-destructive testing in the fields of mechanical engineering, production of home appliances and military machinery, building, metallurgy. Claimed method consists in forming a depth map for the surface of metal with reflective properties by means of a visible spectrum IP video camera and laser illumination for the purpose of detecting non-flatness defects. Method for non-destructive testing of sheet metal consists in the IP camera positioned at an angle of 15° to the surface of the tested item continuously filming the target with the reflection of the laser illumination lines from the surface of the product, directed at an angle of 30° to the surface of the tested item. The item is moved toward the target. If non-flatness defects are present in the item, the line on the screen of the target at the point corresponding to the location of the defect on the sheet deviates relative to the conditional "zero" line on the target, depending on the direction of strain. The reflected beam is recorded by the IP camera at such a set frame per second rate that allows filming with the required resolution and preprocessing the obtained data. As a result, a height map of the target is formed for each conventional unit surface of the item, determined by the speed of movement of the item.
EFFECT: simplicity of implementation and high accuracy of the results of non-destructive testing of sheet metal.
1 cl, 24 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля листового металла с отражающей поверхностью в областях машиностроения, производства бытовой техники и техники военного назначения, строительства, металлургии.The invention relates to methods for non-destructive testing of sheet metal with a reflective surface in the fields of mechanical engineering, production of household appliances and military equipment, construction, metallurgy.

Использование: для неразрушающего контроля изделий.Usage: for non-destructive testing of products.

Из существующего уровня техники известны контактные и бесконтактные методы определения неплоскостности поверхности. Основными недостатками упоминаемых известных методов неразрушающего контроля, в случае с металлическими листами толщиной до 1 мм, являются недостаточная чувствительность (и, как следствие, точность измерения) к дефектам, линейные размеры которых не превышают десятка микрон, а также высокая вероятность повреждения поверхности листа при проведении контроля.From the existing prior art, contact and non-contact methods for determining the non-flatness of a surface are known. The main disadvantages of the mentioned well-known methods of non-destructive testing, in the case of metal sheets up to 1 mm thick, are insufficient sensitivity (and, as a result, measurement accuracy) to defects whose linear dimensions do not exceed tens of microns, as well as a high probability of damage to the sheet surface during testing. control.

Известно устройство лазерного контроля заготовок деталей машин (патент на полезную модель RU 118737, G01B 11/00, 27.07.2012). Устройство включает в себя полупроводниковый лазер, анализатор изображения, управляющее устройство и микропроцессорный блок синтеза векторно-растровой модели. Полупроводниковый лазер освещает контролируемое изделие в различных плоскостях с помощью управляющего устройства, в это же время анализатор изображения регистрирует изображение изделия в фиксированной плоскости, которое затем поступает в микропроцессорный блок синтеза векторно-растровой модели, где информация преобразуется в трехмерное цифровое изображение изделия с учетом поверхностных дефектов, которое затем может быть экспортировано в любую CAD/CAM/CAE-систему для дальнейшего анализа поверхностных дефектов.A device for laser control of workpieces of machine parts is known (utility model patent RU 118737, G01B 11/00, 27.07.2012). The device includes a semiconductor laser, an image analyzer, a control device and a microprocessor unit for synthesizing a vector-raster model. A semiconductor laser illuminates the product under test in various planes with the help of a control device, at the same time, the image analyzer registers the image of the product in a fixed plane, which then enters the microprocessor-based synthesis unit of the vector-raster model, where the information is converted into a three-dimensional digital image of the product, taking into account surface defects. , which can then be exported to any CAD/CAM/CAE system for further analysis of surface defects.

Недостатком способа является техническая сложность его реализации. В заявляемом способе бытовые IP-камеры высокого разрешения и программное обеспечение, анализирующее получаемые от IP-камер кадры, выполняют функцию анализатора изображения и микропроцессорный блок синтеза векторно-растровой модели. Также в заявляемом методе вместо трехмерного моделирования используется панорамное изображение (т. н. «карта вершин»).The disadvantage of this method is the technical complexity of its implementation. In the claimed method, high-resolution residential IP cameras and software that analyzes frames received from IP cameras perform the function of an image analyzer and a microprocessor block for synthesizing a vector-raster model. Also, in the proposed method, instead of three-dimensional modeling, a panoramic image is used (the so-called "vertex map").

Известна серия лазерных 3D сканеров LPX. LPX - серия бесконтактных лазерных сканеров, предназначенных для оцифровки трехмерных изделий. LPX-60/600/1200 сканирует объект лазерным лучом. Отраженный луч принимает приемник (матрица CCD). В матрице лазерный луч преобразовывается в электрический сигнал. В зависимости от размера луча определяется значение расстояния до объекта.A series of laser 3D scanners LPX is known. LPX is a series of non-contact laser scanners designed for digitizing 3D products. LPX-60/600/1200 scans an object with a laser beam. The reflected beam is received by the receiver (CCD matrix). In the matrix, the laser beam is converted into an electrical signal. Depending on the size of the beam, the value of the distance to the object is determined.

Недостатком лазерных сканеров LPX является невозможность определения наружных поверхностных дефектов деталей, таких как усадочные раковины, забоины, уступы.The disadvantage of LPX laser scanners is the impossibility of determining external surface defects of parts, such as shrinkage cavities, nicks, ledges.

Известно устройство для обнаружения и измерения поверхностных дефектов (патент на изобретение RU 2335734, МПК G01B 11/24, 10.10.2008), обеспечивающее возможность одновременного измерения поверхностных дефектов в двух взаимно перпендикулярных сечениях и получения цифровых изображений дефектов для компьютерной обработки, документирования и хранения результатов измерений.A device for detecting and measuring surface defects is known (patent for invention RU 2335734, IPC G01B 11/24, 10.10.2008), which makes it possible to simultaneously measure surface defects in two mutually perpendicular sections and obtain digital images of defects for computer processing, documentation and storage of results measurements.

Недостатком устройства для обнаружения и измерения поверхностных дефектов является отсутствие возможности выполнения оцифровки трехмерных изделий и невозможность индикации обнаруживаемых дефектов в течение короткого промежутка времени после получения кадров от IP-камеры.The disadvantage of the device for detecting and measuring surface defects is the inability to perform digitization of three-dimensional products and the inability to indicate the detected defects within a short period of time after receiving frames from the IP camera.

Известно устройство бесконтактного измерения шероховатости поверхностей деталей сложной формы (патент на полезную модель RU 104697, МПК G01B 11/30, 2011.05.20).A device for non-contact measurement of the surface roughness of parts of complex shape (utility model patent RU 104697, IPC G01B 11/30, 2011.05.20) is known.

Общим для известного и заявляемого способов является оптико-визуальный метод получения данных о текущей геометрии контролируемого изделия и состояния его поверхностей.Common to the known and claimed methods is an optical-visual method for obtaining data on the current geometry of the controlled product and the state of its surfaces.

Недостатком данного метода является необходимость монтажа корпуса с объективом и осветителем на штанге, жестко соединенной со стойкой, установленной на основании, при этом на штанге размещен привод вращения, кинематически связанный с корпусом. Преимуществом же заявляемого метода заключается в отсутствии необходимости перемещения объектива камеры и линейного лазера в окрестности контролируемого изделия и, как следствие, меньший объём работ по модернизации производственного оборудования.The disadvantage of this method is the need to mount the housing with a lens and an illuminator on a rod rigidly connected to a stand mounted on the base, while a rotation drive is placed on the rod, which is kinematically connected to the housing. The advantage of the proposed method lies in the absence of the need to move the camera lens and the linear laser in the vicinity of the controlled product and, as a result, a smaller amount of work to modernize the production equipment.

Общим преимуществом заявляемого способа в сравнении с известными способами является относительно меньшая сложность технической реализации метода. Оборудование, используемое в методе (мишень, линейные лазеры и IP-камеры), имеет достаточно широкий спектр применения и более распространено на рынке аналогичных устройств, при этом в совокупности обеспечивая высокую точность оптико-визуального контроля за счёт глубокого анализа программным обеспечением получаемых кадров с изображением поверхности контролируемого изделия.The general advantage of the proposed method in comparison with known methods is the relatively less complexity of the technical implementation of the method. The equipment used in the method (target, line lasers and IP cameras) has a fairly wide range of applications and is more common on the market of similar devices, while together providing high accuracy of optical-visual control due to in-depth software analysis of received frames with an image surface of the controlled product.

Основным общим отличием заявляемого метода от описываемых известных методов является использование отражающих свойств поверхности контролируемого изделия, метод получения развертки изображения его поверхности, совокупность используемого оборудования, алгоритмический анализ изображений контролируемого изделия и гибкая настройка параметров фильтрации обнаруживаемых дефектов по допуску.The main common difference of the proposed method from the described well-known methods is the use of the reflective properties of the surface of the controlled product, the method for obtaining a scan of the image of its surface, the set of equipment used, the algorithmic analysis of the images of the controlled product and the flexible setting of the filtering parameters for detected defects according to tolerance.

Известно устройство дефектоскопии и лазерного контроля для станков с ЧПУ (патент на полезную модель RU 162587, МПК G01B 11/30, 20.06.2016). Способ, реализуемый указанным устройством, выбран в качестве наиболее близкого аналога. Общим для известного и заявляемого способов является оптико-визуальный метод получения данных о текущей геометрии контролируемого изделия и состояния его поверхностей. Однако реализация этого способа сопряжена со значительной, в сравнении с заявляемым методом, сложностью технической эксплуатации и невозможностью индикации обнаруживаемых дефектов в течение короткого промежутка времени после получения кадров от IP-камеры.A device for flaw detection and laser control for CNC machines is known (utility model patent RU 162587, IPC G01B 11/30, 06/20/2016). The method implemented by the specified device is selected as the closest analogue. Common to the known and claimed methods is an optical-visual method for obtaining data on the current geometry of the controlled product and the state of its surfaces. However, the implementation of this method is associated with significant, in comparison with the proposed method, the complexity of technical operation and the impossibility of indicating the detected defects within a short period of time after receiving frames from the IP camera.

В заявляемом способе используется IP-камера бытового назначения вместо анализаторов изображения, которые используются в известном способе. Анализаторы изображений более дорогие и сложные в эксплуатации, чем IP-камеры. IP-камера передаёт изображения отраженных линий лазерного луча на мишени непосредственно программному обеспечению, установленному и работающему на отдельной ЭВМ. Функцию анализатора выполняет программное обеспечение на ЭВМ, построенной на базе классических комплектующих.The claimed method uses a residential IP camera instead of image analyzers that are used in the known method. Image analyzers are more expensive and more difficult to operate than IP cameras. The IP camera transmits images of the reflected lines of the laser beam on the target directly to software installed and running on a separate computer. The function of the analyzer is performed by software on a computer built on the basis of classical components.

Кадры, получаемые от IP-камер, образуют в совокупности карту вершин, которая обрабатывается программным обеспечением. Это не является полноценным трехмерным моделированием, т. е. операция менее ресурсоёмкая.The frames received from the IP cameras collectively form a vertex map, which is processed by the software. This is not a full-fledged 3D modeling, i.e. the operation is less resource-intensive.

Выполнение неразрушающего контроля изделий сложной формы с использованием описываемого комплекса невозможно вследствие появления теней. Однако, возможность организации контроля геометрически сложных изделий существует, для чего должны быть выполнены следующие требования:Performing non-destructive testing of products of complex shape using the described complex is impossible due to the appearance of shadows. However, the possibility of organizing the control of geometrically complex products exists, for which the following requirements must be met:

а) поверхность изделия должна иметь отражающие свойства;a) the surface of the product must have reflective properties;

б) должна существовать техническая возможность установки линейного лазера и IP-камеры под требуемым углом к контролируемой поверхности;b) it must be technically possible to install a line laser and an IP camera at the required angle to the controlled surface;

в) поверхность контролируемого изделия возможно описать сложной функцией и выполнить аппроксимацию при необходимости.c) it is possible to describe the surface of the controlled product with a complex function and perform an approximation if necessary.

Сходством заявляемого способа и известного из RU 162587 U1 являются возможность проведения неразрушающего контроля без съёма контролируемого изделия со станка и использование лазеров различных типов, предназначенных для определения различных дефектов.The similarity of the proposed method and known from RU 162587 U1 is the possibility of non-destructive testing without removing the controlled product from the machine and the use of lasers of various types designed to identify various defects.

Задачей заявляемого изобретения является создание простого в реализации и надёжного способа, чувствительного к отдельным микродефектам и участкам с любой плотностью микродефектов, обеспечение результатов высокой точности оптико-визуального контроля качества сырья и готовой продукции и отсутствие необходимости в неподвижности контролируемого изделия.The objective of the claimed invention is to create an easy-to-implement and reliable method that is sensitive to individual microdefects and areas with any density of microdefects, providing high-precision results for optical-visual quality control of raw materials and finished products, and no need for immobility of the controlled product.

Технический результат: обеспечение простоты реализации, высокой точности результатов неразрушающего контроля листового металла.EFFECT: ensuring ease of implementation, high accuracy of the results of non-destructive testing of sheet metal.

Способ состоит в формировании карты глубины для поверхности металла с отражающими свойствами посредством IP-видеокамеры видимого спектра и лазерной подсветки с целью выявления дефектов неплоскостности.The method consists in forming a depth map for a metal surface with reflective properties using an IP video camera of the visible spectrum and laser illumination in order to detect non-flatness defects.

Заявляется способ неразрушающего контроля листового металла, заключающий в том, что IP-камера, размещённая под углом 15° к поверхности контролируемого изделия, осуществляет непрерывную съемку мишени с отражением линий лазерной подсветки от поверхности изделия, направленной под углом 30° к поверхности контролируемого изделия. Изделие перемещается в направлении к мишени. При наличии дефектов неплоскостности изделия линия на экране мишени в точке, соответствующей точке расположения дефекта на листе, отклоняется относительно условной «нулевой» линии на мишени, в зависимости от направления деформации. Отраженный луч фиксируется IP-камерой с такой установленной частотой кадров в секунду, что позволяет выполнять съёмку с требуемым разрешением и предобработку полученных данных. В результате на каждую условную единицу поверхности изделия, определяемой скоростью движения изделия, формируется карта высот на мишени.A method for non-destructive testing of sheet metal is claimed, which consists in the fact that an IP camera, placed at an angle of 15° to the surface of the controlled product, continuously captures the target with reflection of laser illumination lines from the surface of the product, directed at an angle of 30° to the surface of the controlled product. The product moves towards the target. If there are defects in the non-flatness of the product, the line on the target screen at the point corresponding to the location of the defect on the sheet deviates relative to the conditional "zero" line on the target, depending on the direction of deformation. The reflected beam is recorded by the IP camera at such a set frame rate per second, which allows you to shoot with the required resolution and pre-process the received data. As a result, for each conventional unit of the surface of the product, determined by the speed of movement of the product, a map of heights on the target is formed.

Итоговое разрешение изображения зависит от:The final image resolution depends on:

• количества пикселей по горизонтали в матрице камеры (ось Х, ширина изделия);• number of horizontal pixels in the camera matrix (X-axis, product width);

• количества пикселей по вертикали в матрице камеры (ось Z, глубина отклонений);• number of vertical pixels in the camera matrix (Z-axis, deviation depth);

• скорости перемещения изделия и количества кадров, фиксируемых камерой, за секунду (ось Y, длина изделия).• product movement speed and the number of frames captured by the camera per second (Y-axis, product length).

Последовательность выявления дефектов следующая:The sequence for detecting defects is as follows:

1. Выполняется предобработка изображений, содержащих карту высот, в ходе которой устанавливаются координаты точек поверхности. На основании координат выполняется построение изображения карты глубины по следующим правилам:1. Pre-processing of images containing a height map is performed, during which the coordinates of surface points are established. Based on the coordinates, the image of the depth map is constructed according to the following rules:

• положение точки по оси Х на изображении, полученном от камеры, соответствует положению точки на карте глубины;• the position of the point along the X axis on the image received from the camera corresponds to the position of the point on the depth map;

• положение точки по оси Y на изображении, полученном от камеры, соответствует значению пикселя на карте глубины. Здесь же задаются базис и смещение для юстировки после монтажа оборудования;• position of a point along the Y-axis on the image received from the camera corresponds to the pixel value on the depth map. The basis and offset for adjustment after the installation of the equipment are also set here;

• положение точки по оси Y на карте глубины соответствует порядку изображений, полученных от камеры.• The position of the point along the Y axis on the depth map corresponds to the order of the images received from the camera.

2. Выполняется определение контура листа, для чего используется пороговый алгоритм, с помощью которого обнаруживаются контрастные переходы от «фона» к контролируемому изделию. Результат - массив, описывающие положение изделия в кадре, соответствующий интересующей области.2. The sheet contour is determined, for which a threshold algorithm is used, which detects contrast transitions from the “background” to the controlled product. The result is an array describing the position of the product in the frame, corresponding to the region of interest.

3. Выполняется маркирование точек, потенциально соответствующих дефектам неплоскостности, в результате построения карты высот поверхности и обработки ее программным обеспечением.3. Points are marked, potentially corresponding to non-flatness defects, as a result of building a surface height map and processing it with software.

4. Сортировка и формирование сегментов с точками по заданным правилам фильтрации. Сегменты подвергаются классификации на основании их геометрических характеристик.4. Sorting and forming segments with points according to the specified filtering rules. The segments are classified based on their geometric characteristics.

Способ поясняется иллюстрациями.The method is illustrated with illustrations.

На фиг.1 представлено схематичное изображение реализации способа, где 1 - мишень с контрольными линиями, 2 - контрольный образец, 3 - IP-камера,Figure 1 shows a schematic representation of the implementation of the method, where 1 is a target with control lines, 2 is a control sample, 3 is an IP camera,

на фиг.2 представлен кадр, получаемый от IP-камеры,figure 2 shows the frame received from the IP camera,

на фиг.3 - зоны съёмки поверхности изделий,figure 3 - zone shooting the surface of products,

на фиг.4 - образец 1, зона 2, исходное изображение без подсветки,figure 4 - sample 1, zone 2, the original image without illumination,

на фиг.5 - образец 1, зона 2, изображение с подсветкой,figure 5 - sample 1, zone 2, image with backlight,

на фиг.6 - образец 1, зона 2, изображение с подсветкой, укрупненно в одной точке,figure 6 - sample 1, zone 2, image with illumination, enlarged at one point,

на фиг.7 - образец 1, зона 6, изображение с подсветкой,figure 7 - sample 1, zone 6, backlit image,

на фиг.8 - образец 2, зона 1, исходное изображение без подсветки,figure 8 - sample 2, zone 1, the original image without illumination,

на фиг.9 - образец 2, зона 1, изображение с подсветкой,figure 9 - sample 2, zone 1, image with backlight,

на фиг.10 - образец 2, зона 2, исходное изображение без подсветки,figure 10 - sample 2, zone 2, the original image without illumination,

на фиг.11 - образец 2, зона 2, изображение с подсветкой,figure 11 - sample 2, zone 2, image with backlight,

на фиг.12 - образец 2, зона 3, исходное изображение без подсветки,figure 12 - sample 2, zone 3, the original image without illumination,

на фиг.13 - образец 2, зона 3, изображение с подсветкой,in Fig.13 - sample 2, zone 3, image with backlight,

на фиг.14 - образец 2, зона 4, исходное изображение без подсветки,in Fig.14 - sample 2, zone 4, the original image without illumination,

на фиг.15 - образец 2, зона 4, изображение с подсветкой,in Fig.15 - sample 2, zone 4, image with backlight,

на фиг.16 - образец 2, зона 5, исходное изображение без подсветки,in Fig.16 - sample 2, zone 5, the original image without illumination,

на фиг.17 - образец 2, зона 5, изображение с подсветкой,in Fig.17 - sample 2, zone 5, image with backlight,

на фиг.18 - образец 2, зона 6, исходное изображение без подсветки,Fig.18 - sample 2, zone 6, the original image without illumination,

на фиг.19 - образец 2, зона 6, изображение с подсветкой,Fig.19 - sample 2, zone 6, backlit image,

на фиг.20 - образец 3, исходное изображение без подсветки,figure 20 - sample 3, the original image without illumination,

на фиг.21 - образец 3, изображение с подсветкой,figure 21 - sample 3, image with backlight,

на фиг.22 - образец 4, исходное изображение без подсветки,Fig.22 - sample 4, the original image without illumination,

на фиг.23 - образец 4, изображение с подсветкой,Fig.23 - sample 4, image with backlight,

на фиг.24 показаны трехмерные изображения поверхностей листов с различными дефектами. Программное обеспечение в зависимости от настроек чувствительности выявляет любые локальные отклонения и следы - мятость, излом, гофра, наддав.Fig.24 shows three-dimensional images of the surfaces of sheets with various defects. The software, depending on the sensitivity settings, detects any local deviations and traces - wrinkling, fracture, corrugation, pressure.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Согласно фиг. 1 мишень с контрольными линиями 1 закрепляют перпендикулярно к отражающей поверхности образца. Контрольный образец 2 располагается на плоской горизонтальной поверхности и освещается линейным лазером под углом 30° к поверхности образца. IP-камера бытового назначения 3 с разрешением 1920×1080 пикс. закрепляется со стороны линейного лазера.According to FIG. 1 target with control lines 1 is fixed perpendicular to the reflective surface of the sample. Control sample 2 is placed on a flat horizontal surface and illuminated by a line laser at an angle of 30° to the sample surface. Residential IP camera 3 with a resolution of 1920×1080 pixels. fixed on the side of the line laser.

Образец перемещается в направлении к мишени. Контрольные линии проецируются на поверхность образца. В случае наличия выпуклостей и других дефектов неплоскостности отражаемые контрольные линии искажаются, что фиксируется IP-камерой. На фиг. 2 представлен кадр, получаемый от IP-камеры. Получаемый поток кадров предварительно обрабатывается программным обеспечением с формированием карты глубины, после чего результат отображается в рабочем окне интернет-браузера.The sample moves towards the target. Control lines are projected onto the surface of the sample. In the case of bulges and other non-flatness defects, the reflected control lines are distorted, which is recorded by the IP camera. In FIG. 2 shows a frame received from an IP camera. The resulting frame stream is pre-processed by the software with the formation of a depth map, after which the result is displayed in the working window of the Internet browser.

Для индикации отклонений от плоскостности программное обеспечение подсвечивает точки линий мишени, тренд-линии фактически отражаемых изделием кривых и локальные отклонения на тренд-линиях от линий мишени, так называемые «точки излома» тренд-линии.To indicate deviations from flatness, the software highlights the points of the target lines, the trend lines of the curves actually reflected by the product, and local deviations on the trend lines from the target lines, the so-called “break points” of the trend line.

Для индикации нарушений поверхности с сохранением плоскостности изделия программное обеспечение выделяет, фильтрует, сегментирует и агрегирует линии и группы линий по заданным свойствам при условии, что дефекты достаточно контрастны. Для обнаружения дефектов с минимальным контрастом агрегация отключается.To indicate surface irregularities while maintaining the flatness of the product, the software selects, filters, segments and aggregates lines and groups of lines according to specified properties, provided that the defects are sufficiently contrasting. To detect defects with minimal contrast, aggregation is disabled.

Испытания проводились с использованием металлических листов размером 210 × 297 мм из проката марки 23Х15Н5AМ3-Ш (ВНС9-Ш, h = 0,3 мм). The tests were carried out using metal sheets 210 × 297 mm in size from rolled products of grade 23Kh15N5AM3-Sh (VNS9-Sh, h = 0.3 mm).

В таблице 1 представлены дефекты неплоскостности листа - отпечаток от гильзы, расположенный перпендикулярно к направлению проката, и продольные полосы с ответвлениями по направлению проката.Table 1 shows the non-flatness defects of the sheet - an imprint from the sleeve, located perpendicular to the direction of rolling, and longitudinal stripes with branches in the direction of rolling.

Таблица 1 - Рассматриваемые дефекты неплоскостностиTable 1 - Non-flatness defects considered Дефекты неплоскостности листаSheet flatness defects Образцы 1, 2Samples 1, 2 Отпечаток от гильзы, расположенный перпендикулярно к направлению прокатаSleeve imprint located perpendicular to the rolling direction Образцы 3, 4Samples 3, 4 Продольные полосы с ответвлениями по направлению прокатаLongitudinal strips with branches in the direction of rolling

Для выявления дефектов неплоскостности применено следующее решение: контролируемый образец находится на плоской горизонтальной поверхности. Линейный лазер установлен и направлен под углом 30° к поверхности изделия, IP-камера и мишень размещены в соответствии с фиг. 1. Линии мишени отражаются поверхностью изделия. В точках неплоскостности листа отражение искажается.To detect non-flatness defects, the following solution was applied: the controlled sample is located on a flat horizontal surface. The line laser is installed and directed at an angle of 30° to the surface of the product, the IP camera and the target are placed in accordance with Fig. 1. Target lines are reflected by the surface of the product. Reflection is distorted at non-flatness points of the sheet.

В соответствии с фиг. 2, отраженные линии не имеют локальных отклонений или разрывов от тренд-линии для ровных участков листа, тогда как на участках неплоскостности, с учетом угла обзора, видны изломы.In accordance with FIG. 2, the reflected lines do not have local deviations or breaks from the trend line for flat areas of the sheet, while breaks are visible in areas of non-flatness, taking into account the viewing angle.

Зоны съёмки поверхности изделий - в соответствии с фиг. 3.Areas for shooting the surface of products - in accordance with Fig. 3.

Точки линий мишени - желтые линии, тренд-линии отражений кривых мишени - розовые линии, локальные отклонения на тренд-линиях отражённых кривых от мишени - красные окружности.The points of the target lines are yellow lines, the trend lines of the reflection curves of the target are pink lines, local deviations on the trend lines of the curves reflected from the target are red circles.

Программное обеспечение выделило участки локальных отклонений выше допуска на тренд-линиях обнаруженных кривых от мишени. Фактические линии дефекта проходят на образце горизонтально по центрам красных окружностей. Обнаруженные точки излома линий соответствуют указанным маркером границам участка на образце.The software highlighted areas of local deviations above the tolerance on the trend lines of the detected curves from the target. The actual defect lines run horizontally on the sample along the centers of the red circles. The detected break points of the lines correspond to the boundaries of the section on the sample indicated by the marker.

Для образца 2 метод обнаружения дефектов аналогичен методу, примененному при контроле образца 1.For sample 2, the method for detecting defects is similar to the method used in the control of sample 1.

Дефекты образца 3 явно выражены в условной зоне, ограниченной чёрными прямыми.Sample 3 defects are clearly expressed in the conditional zone bounded by black straight lines.

Дефекты образца 4 обнаружены методом, применённым в случаях контроля образцов 1 и 2. Дефект менее четко выражен.Defects in sample 4 were detected by the method used in cases of control of samples 1 and 2. The defect is less pronounced.

Результатом работ является подтверждение эффективности описываемого изобретения и классификация дефектов с указанием способов их обнаружения и методов распознавания.The result of the work is the confirmation of the effectiveness of the described invention and the classification of defects, indicating the methods for their detection and recognition methods.

Изобретение было реализовано в программно-аппаратном комплексе, обеспечивающем следующие функциональные возможности:The invention was implemented in a hardware and software system that provides the following functionality:

• автоматическую подачу листа в блок инспекции и возврат для визуального осмотра;• automatic sheet feeding to the inspection unit and return for visual inspection;

• лазерную подсветку;• laser illumination;

• обнаружение дефектов неплоскостности;• detection of nonflatness defects;

• визуализацию (местоположение, деталь и класс) обнаруженных дефектов;• visualization (location, part and class) of detected defects;

• возможность просмотра истории инспекции (как текущего листа, так и ранее прошедшего инспекцию);• the ability to view the inspection history (both the current sheet and the previously passed inspection);

• автоматическое принятие решения на основании установленных оператором допусков дефектов и информирование оператора о пригодности продукции к выпуску;• automatic decision-making based on the tolerances of defects set by the operator and informing the operator about the suitability of products for release;

• формирование отчетов по обнаруженным дефектам за заданный период;• generation of reports on detected defects for a specified period;

• автоматическая фотофиксация (сохранение изображений с подсветкой дефектов или без них, совместно с расчетными данными);• automatic photographic recording (saving images with or without highlighting defects, together with calculated data);

• передача данных в любую информационную систему;• data transfer to any information system;

• возможность тестового управления приводом стола и линейного лазера.• Possibility of test control of table drive and line laser.

Таким образом, заявляемый способ:Thus, the claimed method:

а) прост в технической реализации, т.к. используется распространенное оборудование и область применения его шире, чем в известных способах;a) simple in technical implementation, because common equipment is used and its scope is wider than in known methods;

б) позволяет получить высокую точность результатов неразрушающего контроля листового металла за короткий промежуток времени;b) allows to obtain high accuracy of the results of non-destructive testing of sheet metal in a short period of time;

в) обеспечивает низкую трудоемкость считывания и анализа результатов работы программного обеспечения.c) provides low labor intensity of reading and analyzing the results of the software operation.

Claims (1)

Способ неразрушающего контроля листового металла, заключающий в том, что посредством IP-камеры, размещённой под углом 15° к поверхности контролируемого изделия, осуществляют непрерывную съемку мишени с отражением линий лазерной подсветки от поверхности изделия, направленной под углом 30° к поверхности контролируемого изделия, при этом изделие перемещают в направлении к мишени, при наличии дефектов неплоскостности изделия линия на экране мишени в точке, соответствующей точке расположения дефекта на листе, отклоняется относительно условной «нулевой» линии на мишени, в зависимости от направления деформации, отраженный луч фиксируют IP-камерой с такой установленной частотой кадров в секунду, что позволяет выполнять съёмку с требуемым разрешением и предобработку полученных данных, в результате на каждую условную единицу поверхности изделия, определяемой скоростью движения изделия, формируют карту высот на мишени.A method for non-destructive testing of sheet metal, which consists in the fact that by means of an IP camera placed at an angle of 15° to the surface of the controlled product, a continuous shooting of the target is carried out with the reflection of laser illumination lines from the surface of the product directed at an angle of 30° to the surface of the controlled product, with In this case, the product is moved towards the target, in the presence of defects in the non-flatness of the product, the line on the target screen at the point corresponding to the location of the defect on the sheet deviates relative to the conditional "zero" line on the target, depending on the direction of deformation, the reflected beam is fixed by an IP camera with such a set frame rate per second, which allows you to perform shooting with the required resolution and pre-process the received data, as a result, for each conventional unit of the surface of the product, determined by the speed of the product, a height map is formed on the target.
RU2021124305A 2021-08-17 Method for non-destructive optical and visual testing of items by means of computer vision RU2777718C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2777718C1 true RU2777718C1 (en) 2022-08-08

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1742015A2 (en) * 2005-07-09 2007-01-10 Rolls-Royce plc Arrangement for in-situ component monitoring
RU104697U1 (en) * 2010-11-16 2011-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" DEVICE FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF THE Roughness of the SURFACES of ITEMS of COMPLEX FORM
US9003846B2 (en) * 2010-05-18 2015-04-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for measuring flatness of sheet material and method for manufacturing steel sheet using the same
RU2551396C1 (en) * 2013-11-06 2015-05-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation
RU162587U1 (en) * 2015-10-27 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" DEFECTOSCOPY AND LASER CONTROL DEVICE FOR CNC MACHINES
EP3696537A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-19 SXT Retina Lab GmbH & Co. KG Device and method for detecting damage to a moving vehicle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1742015A2 (en) * 2005-07-09 2007-01-10 Rolls-Royce plc Arrangement for in-situ component monitoring
US9003846B2 (en) * 2010-05-18 2015-04-14 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Method for measuring flatness of sheet material and method for manufacturing steel sheet using the same
RU104697U1 (en) * 2010-11-16 2011-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" DEVICE FOR NON-CONTACT MEASUREMENT OF THE Roughness of the SURFACES of ITEMS of COMPLEX FORM
RU2551396C1 (en) * 2013-11-06 2015-05-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation
RU162587U1 (en) * 2015-10-27 2016-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" DEFECTOSCOPY AND LASER CONTROL DEVICE FOR CNC MACHINES
EP3696537A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-19 SXT Retina Lab GmbH & Co. KG Device and method for detecting damage to a moving vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1995553B1 (en) System and method for identifying a feature of a workpiece
US5933231A (en) Method and system for measuring cavities and probe for use therein
CN108332689A (en) A kind of optical measuring system and method for detection surface roughness and surface damage
Lahajnar et al. Machine vision system for inspecting electric plates
US7649545B2 (en) Inspection system and method
CN115852763A (en) Method and system for detecting defect position of steel rail through visual control
CN114280073A (en) Tile defect detection device adopting laser and camera composite detection mode and classification method
RU2777718C1 (en) Method for non-destructive optical and visual testing of items by means of computer vision
US5606410A (en) Method for controlling the surface state of one face of a solid and the associated device
CN114113145B (en) Detection method, detection device and application of micron-level defects of small-caliber inner wall
JP4523310B2 (en) Foreign matter identification method and foreign matter identification device
Lei et al. Automated vision inspection system for the size measurement of workpieces
CN109632815A (en) Surface defect on-line detecting system and method
Akhtar et al. A robotics inspection system for detecting defects on semi-specular painted automotive surfaces
Kee et al. A simple approach to fine wire diameter measurement using a high-resolution flatbed scanner
JP2018091801A (en) Method and device for surface shape inspection
Liao et al. Application of the structured illumination method for automated visual inspection of the loudspeaker cones
Gupta et al. Vision-Based Precision Deburring and Edge Breaking Process Quality Control
JP3932169B2 (en) Hole inspection method
Perng et al. A novel vision system for CRT panel auto-inspection
JPH03100424A (en) Automatic indicator reading device
Świłło et al. Industrial Application of Surface Crack Detection in Sheet Metal Stamping Using Shift-and-Add Speckle Imaging
CN117630010A (en) Three-dimensional precision detection method, assembly and system for surface defects of metal plate
JPH08304054A (en) Method for evaluating abnormal state of object surface
Sarathy Modern Inspection Techniques for Computer Aided Quality Control