[發(fā)明專利]一種小口徑內(nèi)壁微米級別缺陷檢測方法、檢測裝置、應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111348411.6
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114113145B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁帥鵬;張效棟;閆寧;朱琳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N21/954
• 分類號: G01N21/954;G01N21/01
• 代理公司: 天津盈佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 12224
• 代理人: 孫寶蕓

本發(fā)明屬于筒狀類待測內(nèi)壁表面缺陷檢測技術(shù)，公開了一種小口徑內(nèi)壁微米級別缺陷檢測方法、檢測裝置、應(yīng)用。通過待測內(nèi)壁的尺寸的大小進(jìn)行視覺環(huán)境的搭建，將條紋光源放置于待測內(nèi)壁底部，CCD相機(jī)從另一端獲取條紋光源在內(nèi)壁中的內(nèi)壁成像，當(dāng)內(nèi)壁存在缺陷時，對應(yīng)位置缺陷圖像發(fā)生偏折；通過設(shè)計(jì)條紋形狀、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及CCD相機(jī)圖像處理方法，對發(fā)生偏折的缺陷圖像基于光線追跡方法實(shí)現(xiàn)小口徑內(nèi)壁微米級缺陷在線檢測。本發(fā)明可以進(jìn)行高效率檢測，解決現(xiàn)有設(shè)備節(jié)拍慢的問題，在原先基礎(chǔ)上提升了數(shù)十倍的檢測效率。檢測的成本均有降低，本發(fā)明解決了企業(yè)針對小直徑內(nèi)壁缺陷的高精度在線檢測，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于筒狀類待測內(nèi)壁表面缺陷檢測技術(shù)，具體屬于小口徑內(nèi)壁表面微米級缺陷檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的小口徑內(nèi)壁微米級別缺陷檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，全球工業(yè)化水平、高端制造業(yè)等領(lǐng)域得到了飛速發(fā)展，各種工業(yè)設(shè)備的機(jī)械構(gòu)造與功能向多元化復(fù)雜化趨勢發(fā)展，越來越多的筒狀類工件在機(jī)械、汽車、航空航天、軍事等現(xiàn)代化高端制造領(lǐng)域中被加工予以使用，常見的應(yīng)用案例如汽車發(fā)動機(jī)缸體和軸套、渦流變壓器、液力變矩器、航空發(fā)動機(jī)的鼓筒等，通過與其他零部件進(jìn)行裝配實(shí)現(xiàn)滑動、消除裝配間隙、保護(hù)裝配件等重要功能。

由于筒狀類工件在沖壓、熱處理、運(yùn)輸?shù)倪^程中不可避免地出現(xiàn)一些缺陷，例如：內(nèi)壁鼓包、劃傷、裂紋。特別是針對高精度的工業(yè)設(shè)備，工件內(nèi)壁缺陷的大小直接決定其功能的正常實(shí)現(xiàn)與使用壽命，并且還會影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如果此類陷沒有及時發(fā)現(xiàn)，將會帶來不可估量的損失。現(xiàn)階段，生產(chǎn)型企業(yè)往往通過有經(jīng)驗(yàn)的員工目檢的方式對筒狀類待測內(nèi)壁進(jìn)行檢測，雖然有相關(guān)的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)文件，規(guī)定了缺陷的檢測的方法和環(huán)境，但是人工目檢依舊面臨主觀性強(qiáng)、重復(fù)性差、效率低、無法精確量化、可靠性低等問題，往往還難以對檢測的標(biāo)準(zhǔn)形成一套統(tǒng)一性的標(biāo)準(zhǔn)。

隨著機(jī)器視覺的廣泛應(yīng)用，無論是在企業(yè)的加工方還是使用方都對筒狀類內(nèi)壁表面缺陷檢測的自動化、定量化、客觀化提出了迫切的檢測需求，而現(xiàn)在的人工目檢的方式無法滿足現(xiàn)階段的工業(yè)化的要求。因此亟需一種筒狀類內(nèi)壁微米級缺陷在線檢測方法，提高待測內(nèi)壁的檢測精度以及效率。

針對表面微米級別的缺陷檢測的方法通常分為接觸式與非接觸式兩種。接觸式檢測主要是利用高分別率位移傳感測頭對待檢測面進(jìn)行離散測量或者連續(xù)測量獲得空間位姿坐標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行缺陷的檢測，如三坐標(biāo)測量儀，依靠探針頂部的球形或針狀觸點(diǎn)與零件表面接觸，通過運(yùn)動軌跡變化數(shù)據(jù)得出檢測結(jié)果，這種方式檢測精度高并且不受外界光照強(qiáng)度、待測內(nèi)壁表面顏色等因素的影響，但是對檢測的環(huán)境要求較高、檢測速度較慢并且對待測內(nèi)壁造成二次傷害。非接觸式檢測主要是利用非接觸傳感器針對待檢測面進(jìn)行掃描，如內(nèi)窺成像法、顯微成像法、干涉法、結(jié)構(gòu)光法、條紋反射法等。內(nèi)窺成像法得益于工業(yè)內(nèi)窺鏡大視角和創(chuàng)新光學(xué)設(shè)計(jì)，專為拍攝內(nèi)孔底部及其垂直內(nèi)壁而設(shè)計(jì)，可用于拍攝各種直徑的待測內(nèi)壁，可用于內(nèi)壁的異物檢測，如生銹、黑斑等帶有顏色特征的缺陷，針對存在微小高度并且沒有明顯顏色特征的缺陷，因鏡頭成像原理導(dǎo)致不具備一定的識別能力。