[發明專利]基于反射定律的管筒類內壁微米級缺陷在線檢測方法

在審

• 申請號: 202210559580.2
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN114660077A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 袁帥鵬;陳濤;王敏雪
• 申請（專利權）人: 菲特（天津）檢測技術有限公司
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N21/954;G06F17/11;G06T7/00
• 代理公司: 天津知曉邦知識產權代理事務所(普通合伙) 12253
• 代理人: 丁曉玥

本發明公開了基于反射定律的管筒類內壁微米級缺陷在線檢測方法，包括以下步驟：步驟一，構建云紋面光源；步驟二，搭建硬件環境；步驟三，圖像采集；步驟四，確定最理想圖像；步驟五，圖像處理；步驟六，缺陷判斷；所述步驟二中，在實際生產中，將管筒類產品放在兩個橡膠輪中間，通過鏈條帶動進行移動，實現了管筒類產品的自轉和橫向運動，采用小分辨率黑白CCD相機進行拍攝；本發明基于光學反射原理和機器視覺檢測原理搭建出檢測模型，利用反射式條紋偏折法實現小口徑內壁缺陷檢測，并且可以通過條紋的畸變情況對缺陷的大小進行判斷，解決了現有行業中管筒類產品內壁缺陷檢測難點，實現內壁微米級別的缺陷在線檢測。

技術領域

本發明涉及零件檢測技術領域，具體為基于反射定律的管筒類內壁微米級缺陷在線檢測方法。

背景技術

在汽車、航空航天等領域，管筒狀零件的應用比例越來越大，如航空發動機鼓筒、結晶器、液力變矩器等，此類零件的檢測往往是通過人工目檢的方法進行檢測，該方法主要是聘請有豐富經驗、強烈責任心的專業人員，通過在特定光源，特定角度下進行觀察；此方法無法對產品產生一個客觀的評價，在很大程度上，是由工作經驗和責任心等因素的影響，人力物力投入大，產出比低；管筒類內壁微米級的鼓包檢測在自動化檢測行業一直是未解決的難題，也未提出一套穩定的在線實時檢測的有效方法；

在現有技術中，基于微米級鼓包缺陷檢測方法主要分為以下三類：第一類是投影法，Duran O利用特定的光環投射器將光環投影到內壁上，通過改變光環投射器在管筒軸向上的位置，通過CCD相機獲取每一個位置的圖像，獲取內壁的形狀，但是該方法適用于靜態檢測；Hao等利用薄膜晶體管向被測物投射結構光，通過對比標準面與待測面中條紋的相位偏移實現了對鏡面物體的檢測，該方法中標準面的選取對檢測結果的影響比較大，也只適用于靜態；第二類是相位偏折束，相位測量偏折術(Phase Measuring Deflectometry,PMD)通過向鏡面類物體表面投射相位編碼的圖像，利用反射圖像對被測表面微小變化敏感的特點，通過解算反射圖像相位實現缺陷的檢測；Zhao等提出一種基于相位偏折技術的光學表面疵病檢測方法，利用水平和垂直兩個方向上的正弦條紋，采用移相技術提取相位分布圖，此方法需要采集多個相位的圖像，操作復雜，且在非理想鏡面下相位解析達不到理論；第三類是激光三角法，WEI等利用激光三角法進行檢測，通過驅動結構使管筒進行自轉，CCD相機拍攝投影到內壁的線激光圖像，結合相機標定獲取內壁的三維點云圖，完成內壁缺陷的檢測，僅適應于內壁大缺陷的檢測；

綜上所述，現有技術暫且無法實現小口徑內壁微米級別的缺陷檢測，主要受限于機械結構、產品的直徑大小以及檢測缺陷的尺寸大小；由于內壁為回轉結構，因此測量系統往往難以通過單次測量實現內壁整體信息獲取，造成檢測效率下降；其次，管筒類產品內壁尺寸往往較小，限制了測量系統深入其中進行測量；最后，內壁缺陷檢測對檢測精度要求比較高，一般測量手段難以滿足微米級快速測量的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供基于反射定律的管筒類內壁微米級缺陷在線檢測方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：基于反射定律的管筒類內壁微米級缺陷在線檢測方法，包括以下步驟：步驟一，構建云紋面光源；步驟二，搭建硬件環境；步驟三，圖像采集；步驟四，確定最理想圖像；步驟五，圖像處理；步驟六，缺陷判斷；

其中在上述步驟一中，包括以下步驟：

1）以底面圓心為原點，管筒軸向為z軸建立坐標系，管筒內壁半徑為R；因CCD相機中心、管筒軸和云紋面光源中心三者位于同一軸線上，因此CCD相機M位于z軸上，設其坐標為，云紋上的物點，假設像點，求的反射點為，并且位于內壁上，所以

（1）

由幾何光學可知，當以曲面作為反射面時，入射光線、反射光線以及法線位于同一平面，該平面垂直于過曲面上成像點的切平面，且法線一定于管筒軸線垂直相交，其交點，所以點、、、和均位于同一平面，該平面方程為：

（2）