[發明專利]基于機器視覺的注塑件表面缺陷檢測方法和裝置

有效

• 申請號: 202011270053.7
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112326673B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 王連哲;徐貴力;程月華;王正盛;董文德;馬櫟敏
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/95;G01B11/06;G06T7/00;G06T7/30
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

1.一種基于機器視覺的注塑件表面缺陷檢測方法，包括以下步驟：

(a)使用三維掃描儀分別掃描模板工件與待測工件表面；

(b)將掃描得到的三維點云數據按高度分層轉化為若干個二維深度圖像；

(c)提取模板與待測工件的二維深度圖的外輪廓，匹配的時候將外輪廓圖像旋轉平移及縮放，直至二者外輪廓圖像精準匹配上，之后根據獲得轉換矩陣對分層后的二維深度圖像旋轉平移及縮放，完成圖像配準；

(d)對比精確匹配后得到的模板工件與待測工件，找出二者有差異的地方即是表面存在高度差的位置，高度差超出允許閾值則視為表面缺陷；

(e)將判定為缺陷的位置標記在模板的二維深度圖片上，統計所有缺陷的數量及缺陷高度并提示，

其中，所述步驟(b)中的分層提取深度圖具體包括以下步驟：

(b1)前一步驟掃描得到的點云圖由一系列包含xyz坐標信息的空間點構成，首先對這些點的高度信息進行篩選，由檢測臺基座開始向上每隔H um提取出一組z坐標在此范圍內的點；

(b2)將三維空間的點分組之后，將其轉換成二維深度圖，其中將掃描得到的點按照其X與Y坐標放置在二維圖像上，由于三維掃描出來的相鄰點距離相同，因此在繪制深度圖的時候選擇將以該掃描點為中心邊長為相鄰點距離的正方形區域以z坐標為比例賦予灰度值，進而將三維的點云數據轉換為二維深度圖像；

(b3)在賦予灰度值時，若掃描點的z方向坐標為Za，所屬分組z坐標下限為Zm，則賦予其附近區域灰度平均值為N=[(Za-Zm)/H]×256，

所述步驟(d)中的缺陷提取包括以下步驟：

(d1)將(c)步驟配準后的兩幅深度圖像求差，獲得差異圖像；

(d2)對差異圖像二值化處理，閾值選取與表面缺陷判定有關，由于灰度信息由高度信息按比例轉換而來，因此選取合適的閾值可以將誤差允許范圍內的高度差濾除，留下超過允許范圍外的高度差，即為表面缺陷；

(d3)注塑件表面缺陷多為塑膠粒融化后在模版內填充不完全或者溢膠，因此缺陷多為長條形，受工作環境影響，設備在掃描的時候可能會出現小面積噪點，因此需要對二值化后的差異圖像進行連通域濾波，留下的部分即為表面缺陷。

2.如權利要求1所述的基于機器視覺的注塑件表面缺陷檢測方法，其特征在于，在所述步驟(b)將三維點云數據按高度分層轉換成若干個二維深度圖的過程中，裝置選用的三維掃描儀掃描的輪廓點的間隔為L um，在后續將三維點云轉為具有深度信息的灰度圖時灰度值為0-255的情況下，對于不同三維掃描儀選取分層高度為：H=(L×256)um。

3.如權利要求1所述的基于機器視覺的注塑件表面缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟(e)中的缺陷信息提取包括以下步驟：

(e1)在(d)步驟中二值化獲得缺陷區域后，返回到差異圖像中的缺陷區域，提取該位置的灰度平均值，其中該區域中灰度平均值為N，則高度差Havr=(N/256)×H，之后將缺陷位置標記在模板工件的二維深度圖上，并將該圖與缺陷高度共同顯示在反饋系統中；

(e2)在(d)步驟中獲得缺陷區域后，收集得到的缺陷形狀、缺陷高度并進行統計，用于后續缺陷分類，并改進模板構造避免類似的缺陷出現。