[發明專利]一種基于機器視覺的定子表面缺陷檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 201911047866.7
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110766684B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 戴斌宇;吳靜靜
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/194;G06T7/187;G06T7/11;G01N21/88
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

1.一種定子端面缺陷檢測系統，其特征在于，所述系統包括硬件系統和軟件系統；其中，所述硬件系統包括光源、相機、檢測裝置和旋轉機械裝置；

所述軟件系統利用最小二乘法提取圓形ROI將背景與感興趣區域分離，采用基于連通域特征組合的干擾抑制算法快速抑制固有字符和槽孔干擾，并利用基于輪廓拓撲結構分析的掩模生成算法將掩模與待檢圖像差分提取工件表面缺陷特征，從而實現對定子的端面的缺陷檢測：

所述基于連通域特征組合的干擾抑制算法和基于輪廓拓撲結構分析的掩模生成算法對定子端面圖像進行缺陷檢測，包括：

Step1.對獲取的端面感興趣區域圖像進行連通域搜索，首先根據面積特征對感興趣區域進行填充，然后搜索ROI內部連通域，并計算連通域的最小外接矩形；

Step2.連通域最小外接矩形的特征如下：

a、形狀特征：最小外接矩形的寬W₀、高H₀、寬高比K₀，即：

b、位置特征：最小外接矩形中心(X₀，Y₀)相對定子工件旋轉中心(A,B)的距離R₀，即：

Step3.記錄滿足以下條件的連通域：

C1.W_min+ΔW＜W₀＜W_max+ΔW (5)

C2.K_min+ΔK＜K₀＜K_max+ΔK (6)

C3.R_min+ΔR＜R₀＜R_max+ΔR (7)

上式中：

W_max為最小外接矩形的寬度上限，W_min為寬度下限，△W為最小外接矩形的寬度的補償常數；

K_max為最小外接矩形的寬高比上限，K_min為寬高比下限，△K為最小外接矩形的寬高比補償常數；

R_max為連通域外接矩形中心到旋轉中心距離上限，R_min為距離下限，△R為連通域外接矩形中心到旋轉中心距離的補償常數；

通過上述Step1至Step3，得到字符與槽孔區域，填充該連通域，即完成干擾抑制，得到完成干擾抑制后的圖像M₀(x,y)；

S1.讀取完成干擾抑制后的圖像M₀(x,y)，提取目標輪廓C₀(x,y)；

S2.第一次拓撲轉換：先對C₀(x,y)進行輪廓膨脹，對輪廓各點沿其法線向外膨脹n₁個像素，以填充尺度較大的非凸性輪廓；然后提取輪廓C₁(x,y)，對其進行輪廓內縮，對輪廓各點沿其法線向內收縮n₁個像素，以逼近理想輪廓；

S3.第二次拓撲轉換：提取第一次拓撲轉換后的輪廓C₂(x,y)，再對該輪廓進行膨脹操作，對輪廓各點沿其法線向外膨脹n₂個像素，再次填充可能存在的非凸性輪廓；然后提取輪廓C₃(x,y)，對其進行輪廓內縮，對輪廓各點沿其法線向內收縮n₂個像素，以得到近似理想輪廓；

S4.掩模圖像生成：提取第二次拓撲轉換后的輪廓，即近似理想輪廓C(x,y)，并基于此輪廓填充目標區域生成掩模圖像M₁(x,y)；

得到的掩模圖像M₁(x,y)的輪廓與理想輪廓近似，即可對M₁(x,y)進行縮放還原得到理想掩模圖像M(x,y)；再將掩模圖像M(x,y)與原圖進行“與”操作獲取待檢圖像I(x,y)；最后利用圖像差分法，將待檢圖像I(x,y)與掩模圖像M(x,y)作差，得到差異圖像R₀(x,y)：

R₀(x,y)＝|I(x,y)-M(x,y)| (8)

定義閾值T₀，對差異圖像R₀(x,y)進行灰度閾值分割，得到端面二值圖像R(x,y)，再對端面二值圖像R(x,y)進行連通域搜索及分析即可判斷定子端面有無缺陷。