[發明專利]一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法

在審

• 申請號: 202011125464.7
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112304954A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 張周強;劉永治;胥光申;郭忠超;周玲
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

1.一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1，對相機進行標定，獲取相機的內外參數，并拍攝一張無激光照射下的圖像作為參照圖像；

步驟2，利用圖像采集系統采集圖像；

步驟3，對圖像依次進行高斯濾波、圖像差分、高斯平滑、條紋中心線提取、坐標轉換，得到待測零件表面的三維點云數據；

步驟4，針對表面無缺陷的標準零件，執行步驟1～3的操作，獲得表面無缺陷的標準零件的三維點云數據圖像；

步驟5，將步驟3得到的數據與步驟4得到的數據進行做差，取差值的絕對值，將所得該絕對值與設定的閾值之間進行比較，根據比較結果，判斷待測零件表面是否存在缺陷。

2.根據權利要求1所述的一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟1中的相機標定的具體過程如下：

用相機拍攝10-20張棋盤的圖像，用opencv自帶的角點檢測函數，檢測每一張圖片含有的角點個數，對比角點坐標的三維坐標和像素坐標，完成相機的標定過程，標定結果包括相機的內參數矩陣，畸變系數以及每一幅圖像的旋轉向量和平移向量。

3.根據權利要求2所述的一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟2中，圖像采集系統包括帶動零件做勻速運動的移動位移平臺，移動位移平臺上放置有待測零件，待測零件的正上方設有CCD工業相機，待測零件的斜上方設有線激光發射器，CCD工業相機依次連接計算機和單片機。

4.根據權利要求2所述的一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟3中，高斯濾波的具體過程如下：

用一個模板掃描圖像中的每一個像素，用模板確定的鄰域內像素的加權平均灰度值去替代模板中心像素點的值。

5.根據權利要求4所述的一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟3中，圖像差分的具體過程如下：

步驟a，遍歷圖像像素點，將圖像中的每一個像素點的R、G、B分離出來；

步驟b，采用如下公式(1)將有條紋的圖像與無條紋的圖像的對應位置的像素點做差：

dst(x，y，z)＝src1(x，y，z)-src2(x，y，z) (1)；

其中，dst(x，y，z)為差分后圖像某像素點的R、G、B值，src1(x，y，z)為有條紋圖案的圖像中對應像素點的R、G、B值，src2(x，y，z)為無條紋圖案的圖像中對應像素點的R、G、B值

步驟c，重復步驟b直至所有像素點都完成做差計算，則得到差分后的圖像dst。

6.根據權利要求4所述的一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟3中，條紋中心線的提取的具體過程如下：

步驟a，按列遍歷圖像中的每一個像素點，找出每列中最亮的像素點。

步驟b，采用Hough變換檢測直線。

7.根據權利要求1所述的一種基于線激光掃描及機器視覺的零件表面缺陷檢測方法，其特征在于：所述步驟5的具體過程為：

步驟5.1，取待測零件表面三維點云數據和標準零件的三維點云數據在相同X、Y坐標下的對應的Z坐標值進行做差，如果公式(2)所示：

H_i＝Z(X_i，Y_i)-Z₁(X_i，Y_i) (2)；

其中，Z(X_i，Y_i)是表面無缺陷的標準零件上點(X_i，Y_i)處的Z坐標，Z₁(X_i，Y_i)是待測零件上點(X_i，Y_i)處的Z坐標，H_i是相同X，Y，坐標下表面無缺陷的標準零件的Z坐標值與待測零件表面的Z坐標值的差值；

步驟5.2，將H_i的絕對值|H_i|與設定的閾值Δ對比；若|H_i|＜＝Δ，即在閾值確定的誤差范圍內，則判定待測零件表面無缺陷；若|H_i|＞Δ，即在閾值確定的誤差范圍外，則判定待測零件表面有缺陷。