[發(fā)明專利]基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110196727.1
• 申請(qǐng)日: 2021-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN112858321A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文建;姜愷文;李武森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/89
• 分類號(hào): G01N21/89
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

本發(fā)明公開了一種基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括：傳動(dòng)模塊，用于帶動(dòng)待測(cè)鋼板沿水平方向運(yùn)動(dòng)；照明模塊，用于為圖像采集模塊提供充分照明保證視場(chǎng)亮度；圖像采集模塊，用于通過線陣CCD相機(jī)配合圖像采集卡獲取高分辨率的待測(cè)鋼板表面圖像；曝光控制模塊，用于測(cè)量待測(cè)鋼板的運(yùn)動(dòng)速度，并將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)輸入到圖像采集卡中以控制線陣CCD相機(jī)的曝光；圖像處理模塊，用于基于采集到待測(cè)鋼板表面圖像進(jìn)行缺陷檢測(cè)與定位。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了采用線陣CCD相機(jī)對(duì)鋼鐵生產(chǎn)線上運(yùn)動(dòng)鋼板表面缺陷的非接觸檢測(cè)，采集到的鋼板表面圖像具有高分辨率和高精度的特點(diǎn)，能夠有效、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)缺陷的檢出和定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器視覺檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及鋼板表面質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在鋼板的實(shí)際生產(chǎn)過程中，受連鑄鋼坯、軋制技術(shù)和生產(chǎn)加工水平的影響，難以避免的會(huì)出現(xiàn)結(jié)疤、劃痕、壓痕和夾雜等不同類型的缺陷。這些缺陷使鋼板的耐磨性和抗腐蝕能力大大下降，如果將這類帶有缺陷的鋼板應(yīng)用在某些重要場(chǎng)合會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此鋼板的表面質(zhì)量檢測(cè)是鋼鐵生產(chǎn)過程中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

在鋼板表面檢測(cè)技術(shù)中，傳統(tǒng)檢測(cè)方法例如人工檢測(cè)、紅外檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法和渦流檢測(cè)法等都存在一定的局限性。隨著計(jì)算機(jī)圖像處理和機(jī)器視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，誕生了基于機(jī)器視覺的鋼板表面質(zhì)量檢測(cè)方法。該方法利用圖像傳感器采集鋼板表面圖像，再配合圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋼板表面質(zhì)量的檢測(cè)，具有非接觸、高效率等優(yōu)點(diǎn)。常用的圖像采集設(shè)備類型包括線陣式和面陣式相機(jī)兩種。相比較而言，線陣相機(jī)在一維方向上的精度和幀頻都更高，可以滿足工業(yè)檢測(cè)中高分辨率的要求，能夠完成對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的鋼板表面圖像的采集工作。所以將線陣CCD相機(jī)與圖像處理技術(shù)結(jié)合，來進(jìn)行鋼板表面質(zhì)量檢測(cè)，具有重要的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有非接觸性、檢測(cè)效率高、檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)的鋼板缺陷檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括傳動(dòng)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(dòng)模塊，用于帶動(dòng)待測(cè)鋼板沿水平方向運(yùn)動(dòng)；

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(chǎng)亮度；

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

所述曝光控制模塊，用于測(cè)量待測(cè)鋼板的運(yùn)動(dòng)速度，并將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)輸入到圖像采集卡中以控制線陣CCD相機(jī)的曝光；

所述圖像處理模塊，用于基于采集到待測(cè)鋼板表面圖像進(jìn)行缺陷檢測(cè)與定位。

基于線陣CCD的鋼板表面缺陷檢測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1，對(duì)圖像采集模塊中的線陣CCD相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，獲取線陣CCD相機(jī)的內(nèi)參矩陣和畸變參數(shù)矩陣；

步驟2，利用光電編碼器測(cè)量被測(cè)鋼板的運(yùn)動(dòng)速度，并將鋼板的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；

步驟3，利用FPGA對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行處理和計(jì)數(shù)，得到相機(jī)曝光控制信號(hào)和鋼板的運(yùn)動(dòng)里程；

步驟4，曝光控制模塊控制圖像采集模塊采集待測(cè)鋼板表面圖像，記兩臺(tái)線陣CCD相機(jī)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(nèi)參矩陣和畸變參數(shù)矩陣對(duì)步驟4中采集到的鋼板表面圖像A₁和A₂進(jìn)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(duì)畸變校正后的圖像B₁和B₂進(jìn)行預(yù)處理；