[發明專利]一種基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法

在審

• 申請號: 202011224823.4
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112326671A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 曹彬;胡江洪;袁帥鵬
• 申請（專利權）人: 菲特（天津）檢測技術有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/89;G01N21/892
• 代理公司: 天津盈佳知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 12224
• 代理人: 孫寶蕓

本發明公開是關于一種基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，涉及數字圖像處理技術領域。將紅色條紋光投射到板材表面，使凹坑、凸起、劃痕等缺陷被突顯出來，使用CCD攝像機采集條紋投影圖像；將彩色圖像分解，突顯光源的色彩信息，突顯光源的色彩信息；提取條紋中心，通過算法判斷線條的畸變情況，反映缺陷的大小。采用條紋的打光方式，消除鏡面反射效應影響的同時，能夠增強對板材表面缺陷的顯現力，得到具有高質量的缺陷圖像。針對不同類型、不同形態、不同位置的板材缺陷，檢出效果100％適應，說明此方式適應于金屬板材表面缺陷檢測。

技術領域

本發明公開涉及數字圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法。

背景技術

金屬板材在汽車車身的生產中有著重要的應用，汽車行業的快速發展帶動了金屬板材的大批量生產，在板材需求量顯著提高的同時，其質量也越來越受到人們的重視。軋制過程中由于連鑄鋼坯、軋制設備和軋制工藝等原因，軋制后板材表面會形成缺陷，這樣既不美觀也影響板材壽命和性能。因此，國內外眾多科研機構和學者展開了對板材表面缺陷檢測的研究。

從20世紀開始，至今大致經歷3個檢測階段，分別是人工目視與離線抽檢相結合、單純機電技術或光學技術(渦流檢測等)、光機電一體化的機器視覺。在長期的單一重復性工作中，工人容易產生疲勞，導致不合格的產品流入到應用市場中。且不同的工人操作的手法力度寬嚴也不盡相同，對于極限件合格性的判斷會產生相對應的差異。

隨著計算機視覺技術的發展，逐步出現了一些基于計算機視覺的缺陷檢測方法，起初主要是利用CCD對鋼板生產過程中的圖像進行采集，利用相關的信號處理程序實現對表面缺陷的定位。接著出現了一些基于圖像處理的表面缺陷閾值分割，靜態檢測與識別的研究。隨后有學者將數據挖掘技術與表面缺陷檢測結合起來，并建立了相應的表面缺陷數據挖掘關聯規則系統。近些年來出現了一些新的檢測方法，例如蔣蕓等通過分析灰度圖像在三維空間中的特點，提出了一種基于三維灰度矩陣的表面缺陷圖像分割算法，胡聯亭利用模式識別技術對缺陷進行了有效的分割與分類，崔潔將隨機森林算法與傳統的超聲檢測法相結合，通過提取特征的方式，對表面缺陷進行了檢測及分類。雖然這些現有的方法都可以檢測鋼板表面的缺陷，但由于檢測結果很大程度上依賴于圖像處理結果的好壞，并且步驟繁瑣，因此只能應用于靜態的金屬表面缺陷檢測，無法實時地對生產過程進行監控。但金屬板材表面反光強烈，缺陷成因復雜，使得缺陷檢測系統性能的進一步提升遇到了瓶頸。

鑒于上述分析，現有技術中存在的問題是：

(1)在長期的單一重復性工作中，工人容易產生疲勞，導致不合格的產品流入到應用市場中

(2)不同的工人操作的手法力度寬嚴也不盡相同，對于極限件合格性的判斷會產生相對應的差異。

(3)金屬板材表面反光強烈，缺陷成因復雜，在機器視覺檢測中也存在諸多問題。

解決上述技術問題的難度在于：

板材表面缺陷類別眾多，有凹坑、凸起、劃痕等缺陷，位置存在板材表面任意地方、缺陷的狀態、大小均不同。本文提出一種基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法，適應不同類型、不同形態、不同位置的缺陷。通過條紋畸變情況，間接反映缺陷的大小，為現場員工提供了一個參考的依據。

解決上述技術問題的意義在于：

考慮到傳統人工檢測方式以及傳統視覺的檢測方式，采用本文提出的檢測方法可以適應不同類型、不同形態、不同位置的缺陷，降低了傳統方式的檢出要求，提高了檢測的效率，并且根據缺陷處圖像中曲率變化程度，計算出缺陷的大小。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本發明公開實施例提供了一種基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法。所述技術方案如下：

該基于機器視覺的金屬板材表面缺陷檢測方法包括以下步驟：