[發明專利]基于多目視覺的剎車盤涂膠缺陷檢測裝置及方法

有效

• 申請號: 202111146179.8
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113916892B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 宋旸;曹政;蔡華俊
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

1.一種基于多目視覺的剎車盤涂膠缺陷檢測方法，其特征在于，基于檢測裝置實現，檢測裝置由棋盤格標定板、照明模塊、成像模塊和主控單元組成；

所述棋盤格標定板邊角設有不對稱的圓環特征點，用于計算各相機之間的變換矩陣；

所述照明模塊用于為檢測裝置提供光照條件；

所述成像模塊用于采集需要檢測的剎車盤圖像；

所述主控單元用于控制照明模塊、成像模塊，將采集到的圖像經過圖像處理步驟進行缺陷的檢測與定位，并通過IO卡與PLC通信，接收待檢信號、傳輸檢測結果；

所述檢測方法包括以下步驟：

(1)標定過程：對四個相機采集到的標定板圖像進行角點提?。灰該碛袃蓚€圓環特征點的邊角作為順時針方向的第三個邊角，按照一定的次序提取8x8個特征點；根據標定板構建8x8的標準點陣作為標準參考空間，求取四個相機到標準空間的成像透視變換矩陣H；

(2)根據(1)中計算的透視變換矩陣對采集到的剎車盤的圖像進行處理，映射到標準空間；

(3)對四副圖像做(4)-(6)相同的操作，獲取目標檢測區域上缺陷與非缺陷的黑白分割圖像，像素值255表示缺陷，像素值0表示非缺陷；

(4)根據剎車盤上固有的圓孔特征進行剎車盤的定位，獲得需要檢測的環形區域ROI；具體為：

(41)對圖像進行形態學梯度處理，獲得梯度圖；

(42)對梯度圖尋找輪廓，并按照輪廓的周長、外接矩形的長寬差來篩選出剎車盤上的特定輪廓；

(43)根據篩選出的輪廓的中心點組來進行圓環擬合，同時采用RANSAC剔除異常值；通過圓環擬合獲得剎車盤的中心和圓孔所在圓環的半徑，并以此中心和半徑獲得目標區域的圓環型MASK與原圖相與，獲得ROI；

(5)對ROI進行分區自適應直方圖分析，獲得異常像素值所在區域；具體為：

(51)計算ROI上的每一點與剎車盤中心點的之間的角度，按照角度將ROI劃分為特定的塊數進行(52)分區直方圖分析；

(52)分區進行直方圖分析，依據直方圖梯度變化條件，找到因未涂膠缺陷導致的在高像素值范圍形成的第二個峰值區域，并將像素值在該區域的像素點標記為缺陷；

(6)對ROI進行梯度直方圖分析，獲得異常邊界所包含的區域；具體為：

(61)對ROI進行形態學梯度處理；

(62)對梯度圖進行直方圖分析獲得梯度直方圖，并獲得該直方圖的峰值，按照峰值取一定的比例，在直方圖上找到數量小于該比例且梯度值大于峰值對應的梯度值的第一個梯度值；

(63)將(62)找到的梯度值作為閾值，對梯度圖進行二值化，并尋找輪廓，確定異常邊界；

(64)填充(63)獲得的異常邊界的內部，作為缺陷區域；

(7)對(5)和(6)獲得的黑白分割圖像進行相與，獲得每幅圖像上的可能缺陷區域；

(8)給(7)中獲得主相機缺陷圖和輔助相機獲得缺陷圖賦予不同的權重，進行缺陷區域融合分析，獲得最終缺陷圖，并標記在原圖上。

2.根據權利要求1所述的基于多目視覺的剎車盤涂膠缺陷檢測方法，其特征在于，所述棋盤格標定板四個邊角分布五個不對稱的圓環特征點，用于標定時判斷方向；棋盤格中的每個格子為正方形黑白棋盤格，格點數目為8x8。

3.根據權利要求1所述的基于多目視覺的剎車盤涂膠缺陷檢測方法，其特征在于，所述照明模塊由16個波長為850nm的紅外LED光源與光源控制器組成，用于檢測時的照明。

4.根據權利要求1所述的基于多目視覺的剎車盤涂膠缺陷檢測方法，其特征在于，所述成像模塊由4個黑白工業相機、紅外濾光片和相機支架組成；選擇8mm焦距的鏡頭，搭配850nm的紅外濾光片；所述的相機支架用于安裝4個黑白工業相機，主相機在正中，輔助相機分布在周圍。

5.根據權利要求1所述的基于多目視覺的剎車盤涂膠缺陷檢測方法，其特征在于，所述主控單元提供UI界面，由信號控制和圖像處理兩部分組成：所述的信號控制包含相機信號的控制、光源信號的控制和通過IO卡和PLC進行通信控制流水線的運作，該通信包括PLC向主控程序發送待檢信號和主控信號向PLC發送檢測結果信號；UI界面用于檢測結果的存取、信號的控制和圖像處理算法參數的修改。

6.根據權利要求1所述的基于多目視覺的剎車盤涂膠缺陷檢測方法，其特征在于，步驟(8)具體為：

(81)對四副黑白圖像進行相與，獲得必為缺陷的黑白圖像，其中缺陷像素值記為255，非缺陷像素值記為0；

(82)將(81)中獲得圖像與主相機標記的缺陷圖進行相減，獲得可疑缺陷標記圖，可疑缺陷像素值記為85；將(81)中獲得圖像與三個輔助相機標記的缺陷圖進行相減，獲得參考缺陷標記圖，標記區域像素值記為51；

(83)將(82)中獲得的四副圖像相加，再與(81)獲得的確定圖像相加，獲得結合圖；其中，像素值為0表示非缺陷像素點，像素值為51表示有一個輔助相機認為是缺陷的像素點，像素值為102表示有兩個輔助相機認為是缺陷的像素點，像素值為153表示有三個輔助相機認為是缺陷的像素點，像素值為85表示待確定的可疑缺陷像素點，像素值為136表示為主相機和一個輔助相機認為是缺陷的像素點，像素值為187表示為主相機和兩個輔助相機認為是缺陷的像素點，像素值為255表示為主相機和三個輔助相機認為是缺陷的像素點，即必為缺陷的像素點；

(84)以像素值為255的點作為種子點，任選69到118之間的值作為閾值，在結合圖上進行漫水填充，獲得最終缺陷圖，所填充的區域為與必為缺陷的像素點相鄰且有兩個輔助相機認為是缺陷的像素點，在漫水填充過程中，存在迭代過程，即所填充的區域也會被當作必為缺陷的像素點，與之相鄰的符合條件的像素點會被繼續填充。