[發明專利]基于機器視覺的鋁型材表面缺陷實時檢測系統

在審

• 申請號: 201310443002.3
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN104458749A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 潘福成;張宜弛;周曉鋒;吳陽;史海波
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及表面缺陷檢測領域，特別涉及一種基于機器視覺的鋁型材表面缺陷實時檢測系統。

背景技術

近幾年來，隨著我國大規模的基建投資和工業化進程的快速推進，鋁型材全行業的產量和消費量迅猛增長，而我國也一躍成為世界上最大的鋁型材生產基地和消費市場。中國鋁型材約有300種合金、1500個品種，是世界上產品品種最豐富的國家之一。雖然我國技術與裝備已進入國際先進行列，但廣大中小企業的技術與裝備多還停留在20世紀90年代水平，由此形成了我國鋁型材加工工業大而不強、小而不精的現狀。

表面質量是鋁型材質量的一項重要指標，在加工過程中，由于原材料、設備和工藝等原因，導致鋁型材表面會出現各種不同類型的缺陷，隨著科學技術的不斷發展，對鋁型材表面質量的要求越來越高。在市場的激烈競爭條件下，其質量不僅代表企業的形象，而且還是贏得市場的首要條件。如何有效檢測鋁型材表面缺陷的同時加快檢測速度是當前鋁型材缺陷實時檢測技術的一個很重要的課題。當前的質量檢測工作全部由人工完成，檢測工人通過用肉眼觀察鋁型材表面來進行缺陷查找，并對存在缺陷的鋁材進行手工標記和分揀，但人工檢測存在很多不足，容易受檢測人員經驗、情緒、勞累強度等主觀因素影響，檢測速度慢且很難檢測到小的缺陷。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有檢測技術的不足，提出一種基于機器視覺的鋁型材表面缺陷實時檢測系統。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種基于機器視覺的鋁型材表面缺陷實時檢測系統，包括

通訊設置模塊，用于設置與上位機通訊的各個相機的IP地址、UDP監聽端口號、TCP監聽端口號和上位機的UDP監聽端口號、TCP監聽端口號，使上位機與各個相機通訊連接；

相機設置模塊，用于設置各個相機采用的邊緣檢測算法和相機參數；

對焦調節模塊，用于調節各個相機的對焦情況，以使相機采集到清晰圖像；

電氣控制模塊，用于控制電機的啟動，以帶動鋁型材勻速運動；并根據光電開關檢測到的鋁型材運動位置信息控制光源的開關狀態以及電機何時停止；在電機出現異常時，控制電機狀態的復位；

狀態顯示模塊，用于實時顯示缺陷檢測結果；

數據統計模塊，記錄每種鋁型材的型號，當檢測某根鋁型材的某幀時，根據缺陷信息統計當前根鋁型材的缺陷數量，各個缺陷的類別，當檢測完當前根鋁型材時，統計這種鋁型材的缺陷數量、各種缺陷的數量、缺陷鋁材數目以及缺陷率；

故障檢測模塊，用以檢測整個系統的運行狀態，包括傳送帶故障、光電傳感器故障、鋁材卡住、照明故障和異物遮擋鏡頭/光源，如果出現其中一種故障則發出報警提示。

上位機通過UDP協議向指定IP地址和端口號的某相機發送控制命令，用于實現相機參數的設置，控制相機進行圖像采集、處理；相機執行完相應命令后通過UDP協議向上位機指定端口發送應答信息，將設置結果、圖像處理結果反饋給上位機。

上位機通過TCP協議向指定IP地址和端口號的某相機發起連接請求，成功建立TCP連接后，相機通過TCP協議將圖片結構體及圖像數據信息發送到上位機指定端口。

所述邊緣檢測算法，包括canny算法、sobel算法、prewitt算法和laplace算法；用戶根據實際情況，針對檢測速度和效率要求靈活多樣的選擇。

所述相機參數包括相機ID、檢測范圍、快門時間、是否上傳圖像、顯示原圖或二值圖以及算法參數。

所述狀態顯示模塊顯示的內容包括設備狀態、數據采集單元狀態、電機運行狀態、光電開關狀態、光源狀態和相機狀態；所述設備狀態和數據采集單元狀態包含正常和故障兩種狀態；所述電機運行狀態是指電機的運行與停止；所述光電開關狀態是指光電開關是否檢測到鋁型材；所述光源狀態是指光源的開或關；所述相機狀態是指相機是否與上位機正常通訊。

所述圖像顯示模塊，通過四個不同位置的相機分別檢測一根鋁型材的四個面，采用四方格分別顯示四個相機采集的四幅圖像。

本發明具有以下優點及有益效果：

1.本發明實現了鋁型材表面缺陷的實時無損檢測，將機器視覺技術應用到鋁型材表面缺陷檢測中，與現有人工檢測方法相比，提高了自動化程度，減輕了勞動強度，能更快速、準確的定位缺陷部位，該系統結構簡單，易于維護，實用性強。

2.利用機器視覺技術對鋁型材產品表面缺陷進行檢測，可針對客戶的不同要求對產品的缺陷進行等級分類，實現定量的缺陷檢測，并能保證質量檢測結果的穩定性和可靠性。