[發(fā)明專利]一種鋼化玻璃絕緣子缺陷檢測(cè)方法與裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310061850.8
• 申請(qǐng)日: 2013-02-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103149215A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳洪潭;葉含笑
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務(wù)所有限公司 33214
• 代理人: 張歡勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于鋼化玻璃絕緣子的缺陷檢測(cè)裝置和檢測(cè)方法，尤其是對(duì)于氣泡缺陷的檢測(cè)方法和裝置。

技術(shù)背景

絕緣子是架空輸電線路的重要組成部分，是電力系統(tǒng)中使用量最大的器件，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制造成本也相對(duì)較低，但重要性絕不亞于其他設(shè)備。鋼化玻璃絕緣子在制造過(guò)程中，由于許多因素，如配方、原料制取、設(shè)備工具的狀況、玻璃件的熱處理等問(wèn)題，玻璃件有時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣泡、裂紋、結(jié)石、毛糙、破損、變形等缺陷，這些缺陷必須嚴(yán)格控制、檢測(cè)和篩選，以保證鋼化玻璃絕緣子成品的質(zhì)量，提高玻璃絕緣子在電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

最原始的檢測(cè)和篩選方法就是通過(guò)人眼來(lái)一個(gè)一個(gè)的目測(cè)檢測(cè)絕緣子有無(wú)氣泡等缺陷，這種方式效率太低，而且工人在長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)工作之后誤檢就會(huì)大大增加。近幾年，電腦視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，在醫(yī)藥、農(nóng)作物缺陷檢測(cè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。電腦視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)具有其它檢測(cè)技術(shù)不具備的優(yōu)勢(shì)，首先，它不依賴于檢測(cè)者的經(jīng)驗(yàn)和關(guān)注點(diǎn)，能夠提高檢測(cè)效率，并最終提高廠家生產(chǎn)利潤(rùn)。其次，電腦視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)可以用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、可靠的缺陷產(chǎn)品檢測(cè)及分離，利于大規(guī)模的生產(chǎn)檢測(cè)。但是，由于缺陷部分圖像難以從背景圖像中分割出來(lái)，致使用電腦進(jìn)行自動(dòng)視覺(jué)檢測(cè)較為困難。因此，圖像分割是鋼化玻璃絕緣子質(zhì)量檢測(cè)中的技術(shù)關(guān)鍵。邊緣檢測(cè)是近些年來(lái)應(yīng)用廣泛的圖像分割方法，邊緣是指其周圍像素灰度變化不連續(xù)的那些像素的集合，它是背景圖像與缺陷圖像分離的重要依據(jù)。

但鋼化玻璃絕緣子是復(fù)雜的帶有多層凹槽的圓盤形玻璃件，相機(jī)拍攝到的圖片包含大量的圓環(huán)形背景光帶條紋信息，利用傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)或自適應(yīng)閾值分割的方法往往難以將存在缺陷從背景中有效的分離出來(lái)，從而無(wú)法進(jìn)行鋼化玻璃絕緣子的質(zhì)量檢測(cè)與控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種實(shí)現(xiàn)鋼化玻璃絕緣子缺陷檢測(cè)的裝置。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種能夠有效的將缺陷與背景光帶從圖像中分離開(kāi)來(lái)的鋼化玻璃絕緣子缺陷檢測(cè)方法。本發(fā)明根據(jù)絕緣子圖像呈現(xiàn)出規(guī)律排列的同心圓弧光帶，從傳統(tǒng)的逐行圖像掃描的方法變?yōu)橥膱A弧圖像掃描，并提出了后差分方法，抑制背景光帶圖像并突出缺陷部分圖像，實(shí)現(xiàn)圖像分割，最后識(shí)別出哪些是背景光帶圖像哪些是缺陷圖像。

本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種鋼化玻璃絕緣子缺陷檢測(cè)裝置，包括光學(xué)成像系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，其中：

所述光學(xué)成像系統(tǒng)包括透明托盤、光源，光源固定在旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)下方；

所述圖像采集系統(tǒng)包括工業(yè)相機(jī)，工業(yè)相機(jī)連接電腦；

所述旋轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)、PLC、電腦；PLC和步進(jìn)電機(jī)連接，由電腦通過(guò)PLC發(fā)出信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和停止；步進(jìn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸相連接，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)控制臺(tái)上的透明托盤轉(zhuǎn)動(dòng)；電腦控制工業(yè)相機(jī)對(duì)鋼化玻璃絕緣子拍照；

電腦讀入工業(yè)相機(jī)拍攝的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)中的待檢測(cè)絕緣子圖像后采用以下方法進(jìn)行處理：

1）FFT變換將圖像從空間域轉(zhuǎn)化到頻率域，再利用Butterworth低通濾波對(duì)圖像平滑去噪處理，最后FFT反變換；

2）邊緣提取，對(duì)圖像施加Canny算子以獲得玻璃絕緣子的邊緣圖像；

3）計(jì)算同心光環(huán)帶圓心坐標(biāo)，根據(jù)邊緣提取得到的光環(huán)帶邊緣，計(jì)算絕緣子中心坐標(biāo)位置；

4）極坐標(biāo)變換，根據(jù)光環(huán)帶圓心坐標(biāo)將原始圖像中各環(huán)帶像素點(diǎn)由直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，即轉(zhuǎn)換成極坐標(biāo)圖像；

5）建立數(shù)據(jù)庫(kù)檢索對(duì)照表，在極坐標(biāo)下，建立圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索對(duì)照表，使圖像的像素點(diǎn)在笛卡爾坐標(biāo)系下和在極坐標(biāo)系下的坐標(biāo)表示建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；

6）對(duì)極坐標(biāo)圖像進(jìn)行基于數(shù)據(jù)庫(kù)的同心弧掃描，利用光帶背景與缺陷部位的像素變化有明顯差別的特點(diǎn)，抑制光帶背景條紋；

7）在絕緣子的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，用拍到的最新一幀圖像減去前一幀圖像進(jìn)行后差分運(yùn)算，得到后差分后的圖像，進(jìn)一步抑制背景光帶條紋，同時(shí)若在光帶上存在缺陷，則后差分的作用將在缺陷后帶邊上產(chǎn)生空洞，空洞把缺陷從光帶上分割出來(lái)，這將極大地有利于下一步的圖像分割；

8）圖像分割，在經(jīng)過(guò)光帶背景抑制的后差分圖像中，利用自適應(yīng)閾值法實(shí)現(xiàn)圖像分割；

9）缺陷判斷識(shí)別，采用支持向量機(jī)智能識(shí)別方法，判斷分割出的圖像是否存在缺陷。

工業(yè)相機(jī)通過(guò)支架垂直固定在鋼化玻璃絕緣子上方，采集絕緣子圖像。

所述的光源為L(zhǎng)ED白光源，透明托盤采用透明有機(jī)玻璃托盤。