[發明專利]一種銅件表面缺陷檢測的機器視覺系統

在審

• 申請號: 201410472732.0
• 申請日: 2014-09-16
• 公開（公告）號: CN104280406A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 郭華芳;吳浩;柳青;林鎮榮;李家杰;林志賢
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 孔德超;莫瑤江

技術領域

本發明涉及機器視覺表面缺陷檢測技術領域，特別是涉及精密銅件的表面缺陷的圖像視覺檢測系統。

背景技術

電機精密銅件作為高鐵牽引電機的關鍵部件，高鐵對于電機精密銅件的表面質量有著嚴格要求。銅件的表面缺陷主要有夾雜，裂紋以及凹坑等，目前，工廠對精密銅件表面缺陷主要采用人工滲透探傷和人工目視檢測的方法。人工滲透探傷涉及到污水處理以及對環境造成污染，加之近年來勞動力成本持續上升和招工難的問題，以及人工檢測容易造成誤判和漏檢，所以采用機器視覺的檢測設備對電機精密銅件進行表面缺陷檢測是十分必要和迫切的。

發明內容

本發明的目的在于克服目前人工檢測方法造成后續污染以及人工檢測精度和效率都不高的缺點，提出一套對銅件的表面缺陷(夾雜，裂紋以及凹坑等)進行檢測的機器視覺圖像檢測解決方案。通過該圖像采集系統可以獲得滿意的銅件缺陷特征圖，從而在基于圖像的基礎上，可以對銅件進行檢測判定。

為實現本發明的目的，本發明采用的技術方案步驟如下：

一種銅件表面缺陷檢測的機器視覺系統，所述機器視覺系統包括：

皮帶傳送機構，用于將待檢測的銅件傳送到指定位置；

傳感器，用于當所述銅件到達傳感器固定位時，控制皮帶傳送機構停止運動，并同時觸發圖像采集系統的工作；

圖像采集系統，其包括用于對對銅件進行照射的同軸光光源以及對銅件進行拍照的相機組件；

所述機器視覺系統進行銅件表面缺陷檢測的方法是：

步驟1、確定好圖像采集系統各部分的工作參數；

步驟2、銅件通過皮帶傳送機構，傳送到傳感器固定位；

步驟3、開啟的同軸光光源檢測銅件表面的裂紋缺陷，然后相機組件拍攝銅件的圖像，通過圖像檢測算法判斷銅件的表面是否有裂紋缺陷；

步驟4、采用數字控制器調節同軸光光源的亮度，將同軸光光源調到更大的亮度閾值以表征銅件表面的夾雜、氣孔和凹坑缺陷，相機組件在該亮度下拍攝銅件的圖像，通過圖像檢測算法判斷銅件的表面是否有夾雜、氣孔或凹坑缺陷；

步驟5、取圖完畢后，根據銅件檢測判定是否為缺陷的結果進行分類，通過傳送帶將銅件運送到指定的位置完成分揀。

所述相機組件包括相機本體和鏡頭。

圖像采集系統各部分的工作參數包括：同軸光光源的亮度，相機本體的工作距離，鏡頭的光圈、焦距、工作距離以及視場大小。

所述傳感器為光電傳感器，通過銅件對光電傳感器的光信號進行阻擋引起光電傳感器輸出電信號的變化判斷銅件是否到達傳感器固定位。

所述該機器視覺系統進一步包括一控制器，所述光電傳感器的輸出信號連接于該控制器的輸入端，該控制器的輸出端分別與皮帶傳送機構、同軸光光源和相機組件電性連接，用于在銅件到達指定位置時，控制皮帶傳送機構停止工作、以及觸發同軸光光源和相機組件的工作，所述控制器并控制皮帶傳送機構的運行速度、以及在數字控制器對同軸光光源的亮度進行調節后再次觸發相機組件對銅件進行拍照。

所述圖像檢測算法的步驟包括：

將獲取的圖像進行中值濾波；

將中值濾波后的圖像動態閾值二值化進行分割圖像，形成二值化圖像；

將二值化圖像通過先膨脹再腐蝕的數學形態學開運算，以消除二值化圖像中的孤立點，在對進行數學形態學開運算后的圖像進行先腐蝕再膨脹的數學形態學閉運算，以消除匹配誤差而造成的缺陷區域分裂；

對進行數學形態學閉運算后的圖像通過Blob算法進行分析，提取該圖像中的色塊，所述色塊即對應裂紋缺陷、以及夾雜、氣孔或凹坑缺陷中的一種。

對于初始同軸光光源亮度下相機組件采集的圖像而言，所述色塊對應裂紋缺陷；

對于數字控制器調節同軸光光源的亮度下相機組件采集的圖像而言，所述色塊對應夾雜、氣孔或凹坑缺陷中的一種。

優選的，皮帶傳送系統以及光電傳感器指定位置屬于機械傳動部分，傳動的速度，傳感器的位置以及相機的選型三者之間都是相互關聯。

優選的，同軸光下檢測銅件是否存在裂紋缺陷，同軸光光源的亮度需要選得合適，然后對拍攝的圖片進行動態閾值分割二值化后，采用形態學和BLOB分析來檢測裂紋是否存在。

優選的，數字控制器調整同軸光源的亮度后，光源的亮度值使得銅件背景圖的其他夾雜、氣孔和凹坑等缺陷表征明顯。然后對所拍攝的圖片進行二值化后采用BLOB分析判定出缺陷。

本發明與現有技術相比具有以下的優勢：