[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

本發明公開了一種基于機器視覺的注塑件表面缺陷檢測方法和裝置，該方法使用三維掃描儀分別掃描模板工件與待測工件表面，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，通過機器視覺處理二維圖像來判斷缺陷并統計。本發明的方法所獲得的數據具有精度高，缺陷顯示直觀的優點；獲得數據后，可以得到缺陷的具體形狀與大小，方便于總結缺陷特點，改進注塑工藝與修繕注塑模具。

技術領域

本發明涉及生產線產品實時檢測設備領域，尤其涉及一種基于機器視覺的注塑件表面缺陷檢測裝置，特別是一種基于三維掃描與深度圖匹配的注塑件表面缺陷檢測裝置。

背景技術

注塑件主要是由聚乙烯或聚丙烯等材料混合多種有機溶劑制成的工件。塑膠粒經過高溫熔化后被注入模板，經擠壓冷卻后成型。其成型過程受溫度、壓力及模板等因素影響，產出的注塑件表面可能會出現缺膠或者多膠的情況。因此通常產出后的注塑件需要進行人工檢測。

人工檢測會出現工人視覺疲勞，主觀誤判，耗時長及成本高等缺點。而利用二維圖像檢測表面缺陷難以獲得表面高度信息，精度過低；單純利用三維掃描獲得的點云數據量大，處理時間長且對硬件要求較高，難以實現實時檢測，且成本高不利于市場推廣。

目前使用三維與二維圖像相結合的缺陷檢測技術很少，如《基于機器視覺的注塑件Disc與電池外觀檢測研究》一文，只是簡單將整體的灰度圖進行匹配而未進行分層處理,精度低，同時檢測出來的缺陷不能量化展示。綜上，目前市場上檢測精度高，速度快的注塑件表面檢測設備較少。因此，有必要設計出一種結合二維圖像與三維掃描檢測的共同優點的注塑件表面缺陷檢測裝置。

發明內容

鑒于現有技術在現狀，本發明開發了一種基于三維掃描與二維圖像處理來檢測注塑件表面缺陷的方法和相應裝置。

具體來說，本發明采用了以下技術方案：

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。

優選地，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。

進一步，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。