[發明專利]一種用于金屬線材生產的在線檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 201310190125.0
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103308525A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 高陽;常紅星;夏衛平;李書曉;朱承飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于機器視覺技術領域，尤其涉及一種用于金屬線材生產的在線檢測方法和裝置。

背景技術

作為金屬線材中的一類主要產品，電工扁線大量的用于制造電機、電器設備繞組、安裝配電設備等工程，主要材質是銅、鋁等電阻率低的有色金屬，一般要求表面光亮度較高。由于原材料、生產設備、生產工藝等原因，在線材表面經常出現氣泡、氧化皮、劃傷等缺陷，降低產品的抗腐蝕性、抗磨性、疲勞極限等使用性能。

傳統檢測方式為人工目測抽檢，效率低、實時性差、置信度低，不能滿足實際需求。而一些接觸式檢測手段又會對金屬線材造成損傷，故只能作為抽檢手段，而不能作為在線檢測手段。

隨著圖像處理技術的成熟，大家逐漸把注意力放在用機器視覺技術解決金屬線材生產過程中的檢測問題。但是由于生產速度較快，獲取的數據量非常巨大，難以實時處理，往往在檢測后需要大量時間對數據進行分析，導致檢測結果的滯后，最終難以得到良好的應用。

圖形芯片最初用作固定功能圖形管線。隨著時間的推移，這些圖形芯片的可編程性日益增加，在此基礎之上NVIDIA推出了第一款GPU(圖形處理器)。1999-2000年間，計算機科學家，與諸如醫療成像和電磁等領域的研究人員，開始使用GPU(圖形處理器)來運行通用計算應用程序。他們發現GPU(圖形處理器)具備的卓越浮點性能可為眾多科學應用程序帶來顯著的性能提升。開發人員需要使其科學應用程序看起來像圖形應用程序，并將其關聯到需要繪制三角形和多邊形的問題上。這一方法限制了GPU(圖形處理器)的卓越性能在科學領域的充分發揮。NVIDIA意識到，如果將這種強大的性能運用到更廣泛的科學領域中，那么將能夠發揮出巨大的潛力。該公司因此投入力量修改GPU，使開發人員能夠針對科學應用程序而充分對GPU進行編程。

一顆CPU包含四到八個CPU核心，而一顆GPU卻包含數百個尺寸更小的核心，它們在應用程序中共同處理數據。正是這種大規模并行架構讓GPU能夠擁有極高的計算性能。獲得這個計算能力并不是沒有代價的，GPU的硬件架構決定了處理算法要是小粒度并行計算模型。本發明以GPU的計算能力為核心，設計了并行化的數據處理方法，并圍繞著該方法，設計了整個系統。本發明方法的提出，解決了長期以來金屬線材檢測存在的難題。本發明能夠實時的、直觀的、智能的對被測目標進行檢測，并自動的對檢測結果進行分析，以恰當的方式對用戶進行提醒。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種通過機器視覺技術對金屬線材進行在線無損檢測的系統和方法。其主要思想是：用定制光源對被測物照明；通過線陣相機采集被測物的圖像數據；利用GPU強大的數學計算能力，通過圖像分割、模式識別等方法，實時檢測目標所存在的缺陷或損傷。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于金屬線材生產的在線檢測系統，該系統包括：光源、恒流控制器、CCD相機、計算機，其中：所述光源是環形LED光源，套在被測金屬線材外側，光線照射角度與被測金屬線材運行方向平行，通過對被測金屬線材底角度強流明的照明，使缺陷明顯顯現，該光源與恒流控制器連接，亮度受恒流控制器控制；所述恒流控制器安裝在光源邊上，與光源相連，通過控制電流來控制亮度和穩定亮度，其同時與計算機相連，接受計算機的亮度控制指令；所述CCD相機是線陣高速CCD相機，與被測金屬線材運行方向成一定度數的夾角安裝，所述CCD相機與計算機相連，將圖像數據傳送給計算機；所述計算機與恒流控制器、CCD相機、PLC相連，接收CCD相機傳送過來的圖像數據，進行識別處理，將處理結果反饋給生產控制PLC。