專利名稱：利用掃光通過合并圖像來檢測表面中的缺陷的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在本專利中所保護的發(fā)明由針對通過利用掃光(light swe印ing)獲得的缺陷進 行放大的圖像合并來檢測表面中的缺陷的系統(tǒng)組成。 因此，質(zhì)量控制系統(tǒng)的問題是，檢測甚至直徑比0. 2毫米還要小的小尺寸的表面 缺陷，并且它們可能導致既沒有突破生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，也沒有實現(xiàn)滿足最終消費者。 該表面可以對應于小物體或者大物體，如家用電器或汽車車身。在這個意義上，已經(jīng)在機動 車輛的車身上對該系統(tǒng)進行了測試。
背景技術(shù)：
這樣，與其中照明是移動的本發(fā)明相比，已經(jīng)公知了MAZDA(馬自達)汽車的日 本專利JP63061374(198S)描述了一種方法，該方法根據(jù)通過固定的照明系統(tǒng)沿表面改變 照明所生成的陰影來辨別缺陷的類型。在本發(fā)明中，通過固定的車輛和移動照明的掃掠 (swe印)系統(tǒng)，實現(xiàn)了對最小缺陷的定位。通過前面的日本專利，車輛的運動生成使得無法 檢測缺陷的振動。與利用人工視覺來描述的本發(fā)明相比，如TOYOTA(豐田)汽車制造公司 的專利W02006/054962 (2006)的其他專利設法針對熱變化來檢測同樣的缺陷。
其中在完成車身制造之前在表面中執(zhí)行用于車體的缺陷檢測的SLING GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA(本田技研工業(yè)股份有限公司)的北美專利US5844801 (1998)尋 找可能的變形。該發(fā)明在完成車身制造之前僅檢測凹痕、刮痕和裝配缺陷的問題，而不檢測 在金屬表面中或同一表面中的微缺陷。 在CHUO ELECTRONIC MEASUREMENT (中央電子測量)的北美專利US639870 (2002) 中，通過移動的車輛來檢查缺陷，其中移動的車輛造成變形的問題，并且之前已經(jīng)描述了 該問題。而且，該專利集中于標記缺陷的過程，而并沒有過多的集中于檢測該缺陷的過 程，沒有提到尤其是用于缺陷檢測的照明系統(tǒng)(布置和光移動)。而且，CHUOELECTRONIC MEASUREMENT的W02005100960 (2005)論述了光和照相機同時移動情況下的多個發(fā)光元件。 該相對運動，即照相機相對于車身或相反，產(chǎn)生了重要的足以使得無法檢測微缺陷的變形。
使用人工視覺的GLOBAL FORD TECHNOLOGIES(福特全球科技公司)的北美專利 US6532066 (2003)設法包括目前公知的所有照明系統(tǒng)，提到利用定時照明、定向照明、結(jié)構(gòu) 化照明和漫射照明的可能性；它甚至提出了通過與不是照相機的系統(tǒng)來使用激光的可能 性。然而，該專利顯示它難以在干燥表面上進行使用，僅集中于幾乎相同的聚合物表面。具 有北美專利US20030139836(2003)的同一申請人以泛泛并且含糊的方式獲得了利用機器 人來檢測缺陷和修復該缺陷的一般原理的專利。它沒有指明檢測缺陷、定位或修復該缺陷 的任何方法。僅描述了流程的理念和指出的裝置信息，并且以排他的方式要求保護獲取信 息、處理和控制的任何系統(tǒng)。而且，與這里描述的本發(fā)明相比，它涉及需要用CAD模型來檢 驗物體。 作為用于本發(fā)明的背景技術(shù)出現(xiàn)的基于應用、使用或非常多樣的功能的所有這些 以及來自其的所有類似的發(fā)明證明存在功能上和操作性的局限，并且因此，對于本發(fā)明的
3裝置來說被排除。
技術(shù)問題 在生產(chǎn)過程中，由于特有生產(chǎn)過程中的不精確、材料中均勻性的缺乏、環(huán)境污染等
而導致在產(chǎn)品上生成了表面缺陷或微缺陷。特別是在噴涂表面中，環(huán)境污染有很大關(guān)系，同
時在完成噴涂之前，環(huán)境污染放大了在表面中已經(jīng)存在的缺陷。因此，對支持一些可接受的
質(zhì)量水平來說，在噴涂過程之前、期間和之后的缺陷檢測是至關(guān)重要的。還沒有出現(xiàn)檢測微
缺陷的自動系統(tǒng)，僅靠部分工人采取目視人工和視覺檢查。這是初級的、緩慢的和非系統(tǒng)性
的過程，該過程不允許確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量水平，同時這影響工人的健康。 技術(shù)解決方案 因此，證明有必要開發(fā)一種檢測微缺陷的自動化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠確保系統(tǒng)性地
形成一些可接受的質(zhì)量水平，能夠被引入到生產(chǎn)過程中，使得它在實時缺陷檢測的情況下
不干擾生產(chǎn)線，這意味著在表面中高速地獲取和執(zhí)行信息。缺陷的檢測、記錄和系統(tǒng)性定位
允許我們利用機器人系統(tǒng)或者其他類似機制來對缺陷自動地進行后續(xù)的修正。 我們示出的檢測系統(tǒng)基于在待測表面上的掃光的生成，使物體的位置和利用人工
視覺來獲取圖像的系統(tǒng)的位置保持固定。待檢驗物體和獲取圖像的照相機之間的固定的相
對位置消除了由于與它們之間的相對運動相關(guān)聯(lián)的振動所引起的變形，這些變形會使缺陷
變得模糊并且可能使得無法檢測該缺陷。相反地，與移動照明相關(guān)聯(lián)的振動不會影響獲取圖像。 該照明由一組窄而平坦的光束組成(例如，高頻熒光照明)，能夠在照明邊緣的附 近，B卩，在由明亮轉(zhuǎn)變?yōu)殛幇岛陀申幇缔D(zhuǎn)變?yōu)槊髁撂?，由于光放大現(xiàn)象而突出缺陷。在這些 轉(zhuǎn)變中，特有的缺陷的尺寸從該缺陷周圍的光束邊緣獲取了具有高達io倍直徑的曲率。這 就是使得系統(tǒng)能夠利用有限數(shù)目的照相機來檢測微缺陷的現(xiàn)象。 進一步地，該處理在所有捕獲的圖像的合并圖像上被實現(xiàn)，而不是如其他系統(tǒng)和 處理所實現(xiàn)的在每一個捕獲的圖像上被實現(xiàn)。不消耗過多時間的情況下，通過簡單地重疊 圖像來在獲取圖像的特有系統(tǒng)中實現(xiàn)圖像合并。
有利效果 由于先前描述的缺陷的光學放大，因此該缺陷檢測系統(tǒng)具有高靈敏度。而且，由于 照相機和物體是固定的，即沒有相對運動，所以它是不受與運動相關(guān)聯(lián)的振動的影響的高 精度系統(tǒng)。由于代替對獲取的圖像的各個和每一個進行處理，該系統(tǒng)僅處理所有圖像的合 并圖像，因此它是高速系統(tǒng)。 因此，它是實時服務系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠被插入到生產(chǎn)線中，使其本身適應該生產(chǎn)線 的工作速度，而不干擾該生產(chǎn)過程。
最佳實施方式 可以在其中需要檢測可能的表面缺陷的所有點中沿著制造鏈設置該檢測系統(tǒng)。 即，在成形一個表面之后、在噴涂底漆之后、在噴涂面漆之后等。該位置將僅取決于檢測的 重要性和意義以及在制造鏈的該點中修正上述缺陷的便利性。 首先，將物體移到檢測區(qū)域，該檢測區(qū)域位于照相機組的觀測下的點。接下來，照 明系統(tǒng)生成可變數(shù)目的平面光束，該平面光束覆蓋表面，照亮能夠進行檢測的該表面的所 有部分。
該平面光束掃掠使獲取的圖像中的微缺陷最大化，并且使該缺陷能夠利用后面的
處理來檢測。由于我們先前已經(jīng)陳述了，因為在平面光束的邊緣附近(即，在由明亮轉(zhuǎn)變?yōu)?br> 陰暗和由陰暗轉(zhuǎn)變?yōu)槊髁撂?的放大機制，該照明突出缺陷。該能夠?qū)⑷毕莸某叽绶糯蟾?br> 達10倍的值的現(xiàn)象使得該系統(tǒng)能夠利用有限數(shù)目的照相機來檢測微缺陷。 在該過程期間，獲取單元的每一個都獲取并且合并與其視野可相對應的圖像。在
圖像獲取的過程之后，待檢驗的物體保持可自由離開檢查區(qū)域，它們同時繼續(xù)處理由合并
產(chǎn)生的并且與單元的每一個相關(guān)聯(lián)的圖像的每一個。 接下來，對所檢測到的缺陷按其尺寸、形式等來進行分類，將所述缺陷定位在物體 上，使其接受在制造鏈中的未來的修正。該檢測和精確定位允許我們利用機器人系統(tǒng)或者 類似的機制來自動地進行修正缺陷的后續(xù)步驟。
權(quán)利要求
一種通過利用掃光以合并具有放大的缺陷的圖像來檢測表面中的缺陷的系統(tǒng)，其特征在于，通過觀測相機檢驗的區(qū)域，其中，通過運動的平面光束的照明來掃掠被檢驗的物體，所述平面光束將所獲取的圖像中的所述缺陷的尺寸放大，由相應的照相機捕獲的物體的確定部分的所有圖像被合并在單個圖像中，以供進行其后續(xù)的處理。
全文摘要
利用掃光通過合并圖像來檢測表面中的缺陷的系統(tǒng)，通過由觀測相機檢驗的區(qū)域，其中，通過運動的平面光束的照明來掃掠被檢驗的物體，該平面光束將獲取的圖像中的缺陷的尺寸放大。由相應的照相機捕獲的物體的預定部分的所有圖像被合并在單個圖像中，以供進行其后續(xù)的處理。
文檔編號G01N21/89GK101755200SQ200780052603
公開日2010年6月23日 申請日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者何塞普·托內(nèi)羅·蒙特塞拉特, 尼古拉斯·蒙特斯·桑切斯, 瑪爾塔·科瓦東加·莫拉·阿吉拉爾, 阿爾瓦羅·埃賴斯·馬丁內(nèi)斯 申請人:何塞普·托內(nèi)羅·蒙特塞拉特