[發明專利]基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統及方法

在審

• 申請號: 202110196727.1
• 申請日: 2021-02-22
• 公開（公告）號: CN112858321A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 陳文建;姜愷文;李武森
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N21/89
• 分類號: G01N21/89
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統，其特征在于，所述系統包括傳動模塊、照明模塊、圖像采集模塊、曝光控制模塊和圖像處理模塊；

所述傳動模塊，用于帶動待測鋼板沿水平方向運動；

所述照明模塊，用于為圖像采集模塊提供充分照明保證視場亮度；

所述圖像采集模塊，用于通過線陣CCD相機配合圖像采集卡獲取高分辨率的待測鋼板表面圖像；

所述曝光控制模塊，用于測量待測鋼板的運動速度，并將其轉換為脈沖信號輸入到圖像采集卡中以控制線陣CCD相機的曝光；

所述圖像處理模塊，用于基于采集到待測鋼板表面圖像進行缺陷檢測與定位。

2.根據權利要求1所述的基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統，其特征在于，所述照明模塊采用線形LED光源并采用暗場照明的方式。

3.根據權利要求1或2所述的基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統，其特征在于，所述圖像采集模塊采用兩臺線陣CCD相機對待測鋼板進行圖像采集，使用的線陣CCD相機的型號為DALSA V3-CC-04K009彩色工業相機。

4.根據權利要求3所述的基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統，其特征在于，所述圖像采集模塊的控制通過圖像采集卡實現，采用的圖像采集卡型號為Xtium-CL MX4，圖像采集卡與線陣CCD相機間通過camera link數據線纜連接。

5.根據權利要求4所述的基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統，其特征在于，所述曝光控制模塊采用光電編碼器測量傳動模塊傳送鋼板的速度，產生的脈沖信號經FPGA處理后輸出至圖像采集卡作為線陣CCD相機的曝光控制信號。

6.根據權利要求5所述的基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統，其特征在于，所述光電編碼器的型號為E6B2-CWZ1X，其采用DH27M-DLS-IDTS的27芯專用線纜將脈沖信號傳輸至圖像采集卡。

7.根據權利要求6所述的基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測系統，其特征在于，所述圖像處理模塊用于基于采集到待測鋼板表面圖像進行缺陷檢測與定位，包括以下步驟：

步驟1，對采集到的圖像進行預處理，包括畸變校正、盲元補償、亮度不均勻校正、感興趣區域檢測和濾波去噪；

步驟2，通過SURF特征點匹配算法和像素加權平均融合法進行圖像拼接；

步驟3，采用平均灰度差和灰度值閾值結合的方法，從拼接的圖像中提取包含缺陷的區塊圖像；

步驟4，對所述區塊圖像進行形態學處理；

步驟5，采用基于Canny算子的邊緣檢測算法，從圖像中分割出缺陷；

步驟6，獲取缺陷區域輪廓的最小外接矩形，由此提取缺陷的尺寸和位置信息。

8.基于權利要求1至7任意一項所述系統的基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，對圖像采集模塊中的線陣CCD相機進行標定，獲取線陣CCD相機的內參矩陣和畸變參數矩陣；

步驟2，利用光電編碼器測量被測鋼板的運動速度，并將鋼板的運動速度轉換為脈沖信號；

步驟3，利用FPGA對脈沖信號進行處理和計數，得到相機曝光控制信號和鋼板的運動里程；

步驟4，曝光控制模塊控制圖像采集模塊采集待測鋼板表面圖像，記兩臺線陣CCD相機采集到的圖像分別為A₁和A₂；

步驟5，利用步驟1中獲得的內參矩陣和畸變參數矩陣對步驟4中采集到的鋼板表面圖像A₁和A₂進行畸變校正，獲得畸變校正后的鋼板表面圖像B₁和B₂；

步驟6，對畸變校正后的圖像B₁和B₂進行預處理；

步驟7，對預處理后的兩幅圖像進行拼接，得到一幅大尺寸鋼板表面圖像C；

步驟8，對拼接后的鋼板表面圖像C進行缺陷檢測與定位，分割出缺陷區域，獲取并保存缺陷的位置和尺寸信息。