[發明專利]一種基于計算機視覺的金屬工件加工面缺陷檢測方法

在審

• 申請號: 202010950104.4
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112102278A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 林麗媛;吉書林;王穎;陳靜瑜;郭羽;申川
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/30;G06T5/00;G06T7/13;G06T7/62;G01N21/95;G01N21/88
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本發明公開一種基于計算機視覺的工件加工面缺陷檢測方法。檢測的缺陷包括：砂眼，劃痕，磕碰傷痕。該方法以計算機視覺為基礎，無需人工可以自動判斷檢測工件的加工面是否符合標準。通過CCD攝像機拍攝工件加工面的圖像，送入計算機，對其進行圖像預處理，并對檢測的缺陷進行分類，不同的缺陷之后使用的檢測算法不同。將預處理后的圖像經過缺陷檢測算法得到工件加工面磕碰傷痕、砂眼、劃痕的有效信息的特征提取圖像。以此特征提取圖像得到砂眼，劃痕，磕碰傷痕的大小信息，通過與設定的閾值比較，檢測工件加工面是否存在缺陷以及缺陷是否導致工件不合格。該檢測方法成本低，效率高，可應用于工廠生產的各種環形工件的加工面缺陷檢測。

技術領域

本發明涉及計算機視覺領域，是一種基于計算機視覺的金屬工件加工面缺陷檢測方法。

背景技術

計算機技術在工業方面應用廣泛，例如：自動裝配線中檢測零件的質量、并對零件進行分類，印刷電路板疵病檢查，彈性力學照片的應力分析，流體力學圖片的阻力和升力分析，郵政信件的自動分揀。并且計算機視覺技術對工業和工程方面的自動化生產有重要作用。在現代的工業自動化生產中，檢測零件是否合格是極為重要的一點。若零件有缺陷未被檢測出，被用于實際生活中，可能會造成嚴重的后果。這種工作的特點是高度重復性和智能性，并且在一些特殊情況下，如對微小尺寸的精確快速測量、形狀匹配以及顏色辨識等，無法依靠肉眼穩定的完成。這樣的背景下，基于計算機視覺的缺陷檢測技術的意義就顯得尤為重要了。計算機視覺檢測技術是建立在計算機視覺和圖像處理的基礎上的一門測試技術。如果工廠都采用自動化檢測，不僅僅可以節約人力資源，而且判斷的精準度也會提高，可以全天候的檢測判斷，而不用人為操控，可以極大程度地提高生產效率。

發明內容

本發明提出基于計算機視覺技術的金屬工件加工面的缺陷檢測，利用計算機視覺技術和圖像處理技術，檢測工件是否存在不合格情況。

本發明主要的技術步驟實現過程為：

1.砂眼以及劃痕的缺陷檢測。

1)：將采集裝置固定在5-10cm的水平高度，置于工件正上方，然后使用碗形光源照明，自上而下拍攝出工件正上方的清晰彩色圖片。

2)：經過繪制，以及填充操作后得到包含工件需檢測部位的小圖片，去除部分干擾，屏蔽掉大量無關信息。

3)：將圖片進行灰度化處理，根據各部分灰度值的不同把灰度圖像轉換成二值圖像。

4)：通過腐蝕膨脹等圖像形態學處理，然后使用圖像加法和減法從原圖中得到僅僅包含工件加工面的圖片，即去除圖像上跟缺陷檢測無關的信息。

5)：進行圖像取反，圖像灰度化，以及圖像二值化，得到包含劃痕和砂眼及加工面輪廓的二值化圖像。

6)：經過多個圖像取反及疊加操作，去除加工面的輪廓，只保留加工面內部信息。

7)：將第六步得到的二值圖像作為輸入圖像，使用OpenCV中的函數計算得到劃痕長度以及砂眼的面積。

8)：根據精度需求，給定劃痕長度和砂眼面積的閾值，大于此閾值的即為不合格原件，小于此閾值的即為合格原件。

2.磕碰傷痕的缺陷檢測。

1)：將采集裝置固定在5-10cm的水平高度，置于工件正上方，然后使用環形光源照明，自上而下拍攝出工件正上方的清晰彩色圖片。

2)：經過繪制，以及填充操作后得到包含工件需檢測部位的小圖片，去除部分干擾，屏蔽掉大量無關信息。

3)：將圖片進行灰度化處理，根據各部分灰度值不同把灰度圖像轉換成二值圖像。

4)：然后進行邊緣提取，得到加工平面的輪廓圖。

5)：再經過凸包檢測和形態學運算得到只包含磕碰傷痕信息的圖片。