[發明專利]一種基于顯微機器視覺的金剛線顆粒在線檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202110685003.3
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113310899A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 孫凱明;寧峰;劉彤軍
• 申請（專利權）人: 黑龍江省科學院智能制造研究所;黑龍江省通控智能科技有限公司
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/84
• 代理公司: 哈爾濱三目知識產權代理事務所(普通合伙) 23214
• 代理人: 劉冰

一種基于顯微機器視覺的金剛線顆粒在線檢測裝置及方法，涉及金剛線檢測技術以及機器視覺領域。本發明包括2套顯微視覺系統在滑軌（13）上相對設置，且2套顯微視覺系統的光軸重合，通過位置調節組件調整顯微視覺系統的位置及角度；另1條滑軌（13）安裝2個LED點光源，利用金剛線和背景的像素灰度統計特征對顯微機器視覺系統采集的金剛線原始圖像進行ROI裁剪，保留金剛線信息，對ROI裁剪后的圖像進高斯差分濾波方法處理，對濾波后的圖像進行形態學處理，通過輪廓檢測特征確定金剛線顆粒數，得到金剛線顆粒的參數統計。本方法對粘連顆粒也有一定的處理能力。金剛線運動狀態下就可以實現對其質量的在線檢測，提高了金剛線生產的自動化水平。

技術領域

本發明涉及金剛線的檢測技術和機器視覺領域，特別涉及一種基于顯微機器視覺的金剛線顆粒在線檢測裝置及方法。

背景技術

金剛線是一種鋼絲表面電鍍了金剛石的切割線鋸，主要用于切割太陽能硅材料、玻璃、寶石等硬脆的材料。金剛線表面的顆粒分布特征，特別是顆粒的大小和分布均勻程度決定了金剛線的質量。傳統方法是利用高倍顯微攝像機獲取金剛線圖像，再經過人工或計算機分析獲得金剛線質量參數。周波等用科波爾KBXJ-I型金剛石線鋸分析儀進行了離線金剛線質量檢測和三維形貌分析。這種離線檢測方法速度慢，抽檢率低，阻礙了生產線的智能化水平的提高。因此，有必要開發基于機器視覺的金剛線質量檢測技術及裝置。

目前，基于機器視覺的金剛線顆粒檢測的關鍵技術瓶頸是如何實現金剛線顆粒的精確分割。東野長旭等人給出了檢測系統設備組成，并著重介紹了金剛線運動大于15m/s的情況下，采用Lucy-Richardson方法對金剛線運動圖像復原，提高了金剛線顆粒分割的精度。王飛陽提出了基于游程碼表搜索的連通區域標記算法，提高了金剛線顆粒幾何參數統計精度。劉明宇等人不加以驗證的還原了金剛線的三維表面形貌。張文曄等人采用凹點配對、支持向量機方法解決了金剛線粘連顆粒分割問題，但這幾種方法比較復雜，不能滿足在線檢測的需要。

基于機器視覺的檢測方法中，大多采用平滑濾波后二值化處理，由于金剛線顆粒大小不一，形狀各異，灰度值差距大，無論采用固定閾值還是最大類間方差法(Ostu)，都不能得到最佳的處理效果，而二值化處理直接影響到后續金剛線顆粒提取的質量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何解決目前基于機器視覺的金剛線顆粒檢測方法中，既能實現在線快速檢測，又能克服金剛線顆粒分割不精確而造成顆粒統計誤差大的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于顯微機器視覺的金剛線顆粒在線檢測裝置，所述裝置包括2套顯微視覺系統、2套位置調節組件、高速以太網工業相機、遠心鏡頭、第一LED點光源、支架、高度調節螺絲、水平偏角調節螺絲、俯仰調節螺絲、滑塊、2個光源支架、金剛線、底板、2條滑軌、第一相機支架、第二相機支架、第二LED點光源、基體；

每一套顯微視覺系統包括高速以太網工業相機和遠心鏡頭；每一套位置調節組件包括高度調節螺絲、水平偏角調節螺絲、俯仰調節螺絲、滑塊，基體下方連接高度調節螺絲，基體上方連接水平偏角調節螺絲，基體通過俯仰調節螺絲連接第一相機支架或第二相機支架，滑塊設置在第一相機支架或第二相機支架的一側；

2條滑軌平行排布在底板上；其中1條滑軌用于安裝2套位置調節組件，2套位置調節組件對應安裝第一相機支架和第二相機支架，第一相機支架和第二相機支架上分別安裝1套顯微視覺系統，2套顯微視覺系統相對設置，且2套顯微視覺系統的光軸重合；另1條滑軌用于安裝2個光源支架，2個光源支架上分別安裝第一LED點光源和第二LED點光源，

支架設置在底板上，且位于2套顯微視覺系統之間，支架用于固定標定板和金剛線位置參考。

一種金剛線顆粒在線檢測裝置的金剛線顆粒在線檢測方法，所述方法包括以下步驟：