專利名稱：光伏鋁型材壓痕在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在線檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用反射式光電開關(guān)以及攝像機(jī)對應(yīng)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的鋁型材工件上是否存在符合標(biāo)準(zhǔn)的壓痕進(jìn)行自動檢測的方法。
背景技術(shù)：
鋁型材是光伏發(fā)電系統(tǒng)中大量采用的結(jié)構(gòu)件，隨著光伏系統(tǒng)的發(fā)展，光伏鋁型材的需要量越來越大。鋁型材的表面需要加工出符合標(biāo)準(zhǔn)的壓痕，在光伏發(fā)電系統(tǒng)的車間現(xiàn)場，需要對鋁型材上是否形成了合格的壓痕進(jìn)行在線檢測。目前國內(nèi)大多數(shù)光伏發(fā)電企業(yè)對鋁型材的檢測還是采用人工觀察，在鋁型材傳送帶旁設(shè)若干工人進(jìn)行目測和處理，按照壓痕是否合格將鋁型材工件分為合格品和不合格品。人工檢測存在的缺點主要有車間現(xiàn)場灰塵多、噪聲大，工人檢測工作環(huán)境惡劣； 正常人眼長時間不間斷觀測運動物體會產(chǎn)生眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，容易發(fā)生漏檢、錯檢現(xiàn)象；對于高尺寸精度的檢測，人眼很難準(zhǔn)確判斷，誤差大，無法保證檢測質(zhì)量；人工觀測的速度有限，對生產(chǎn)效率有極大限制。因此，根據(jù)不同長度鋁型材要求，研究基于機(jī)電控制技術(shù)的在線檢測系統(tǒng)，研究對壓痕的檢測方法，實現(xiàn)鋁型材的快速在線檢測，為鋁加工產(chǎn)業(yè)的自動化生產(chǎn)提供技術(shù)與裝備支撐是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，提高鋁型材檢測的效率和準(zhǔn)確性，攻克人工觀察導(dǎo)致的漏檢、錯檢現(xiàn)象難點，實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)鋁型材，從鋁型材的加工到檢測完全依靠機(jī)器來完成，為鋁型材安全可靠生產(chǎn)提供技術(shù)與裝備支撐。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特征在于包括如下步驟
1)構(gòu)建檢測系統(tǒng)
在鋁型材傳送帶上安裝起始光電開關(guān)、結(jié)束光電開關(guān)和攝像機(jī)，將所述起始光電開關(guān)、 結(jié)束光電開關(guān)分別與攝像機(jī)相連接，并將所述起始光電開關(guān)、結(jié)束光電開關(guān)和攝像機(jī)與工控機(jī)相連接；
2)鋁型材工件快速經(jīng)過鋁型材傳送帶上的檢測區(qū)域，先后觸發(fā)所述起始光電開關(guān)、攝像機(jī)、結(jié)束光電開關(guān)、攝像機(jī)，采集鋁型材工件兩端的壓痕圖像；
2. 1)起始光電開關(guān)和攝像機(jī)的第一次圖像采集
當(dāng)鋁型材工件進(jìn)入檢測區(qū)域時，觸發(fā)起始光電開關(guān)，起始光電開關(guān)從低電平變?yōu)楦唠娖?；此時攝像機(jī)采集一幅包含壓痕的圖像；
2. 2)結(jié)束光電開關(guān)和攝像機(jī)的第二次圖像采集
當(dāng)鋁型材工件即將離開檢測區(qū)域時，觸發(fā)結(jié)束光電開關(guān)，結(jié)束光電開關(guān)從高電平變?yōu)榈碗娖剑淮藭r攝像機(jī)采集一幅包含壓痕的圖像；3)攝像機(jī)將圖像采集到工控機(jī)的內(nèi)存中，工控機(jī)對圖像中的壓痕進(jìn)行識別，綜合前后兩幅圖像的壓痕識別結(jié)果，確定工件是否合格，具體步驟如下
當(dāng)攝像機(jī)拍攝到圖像時，首先通過轉(zhuǎn)換算法將其轉(zhuǎn)換為灰度圖，并進(jìn)行濾波和圖像平滑處理；之后，將圖像上所有的像素點進(jìn)行二值化處理，處理方法為根據(jù)工件情況選擇此點周圍的某一鄰域，將此鄰域內(nèi)所有的點的灰度值進(jìn)行直接平均值計算或按高斯分布加權(quán)后計算平均值，若平均值大于此點灰度值，則此點判定為黑色，否則判定為白色，同時將圖像反色；其后，根據(jù)工件表面情況再進(jìn)行一次或多次圖像的形態(tài)學(xué)膨脹或收縮后，尋找白色連通區(qū)域；對白色連通區(qū)域進(jìn)行判定，若符合壓痕圖像規(guī)則則判定有壓痕，若不符合則判定為無壓痕，并將壓痕標(biāo)記在圖像上；最后將該壓痕標(biāo)記置于原始圖像上相應(yīng)位置并顯示； 若攝像機(jī)所采集的兩幅圖像經(jīng)過上述步驟后都判斷為有壓痕，則確定工件為合格品。所述起始光電開關(guān)和結(jié)束光電開關(guān)的安裝位置如下當(dāng)鋁型材工件處于檢測區(qū)域時，所述起始光電開關(guān)和結(jié)束光電開關(guān)位于鋁型材工件有壓痕的表面下方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。所述攝像機(jī)的安裝位置如下當(dāng)鋁型材工件處于檢測區(qū)域時，攝像機(jī)位于鋁型材工件有壓痕的表面上方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。所述始光電開關(guān)和結(jié)束光電開關(guān)與攝像機(jī)的相對位置如下所述起始光電開關(guān)與攝像機(jī)的水平距離等于右側(cè)壓痕到鋁型材工件右邊沿的距離，所述結(jié)束光電開關(guān)與攝像機(jī)的水平距離等于左側(cè)壓痕到鋁型材工件左邊沿的距離。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是
一、本發(fā)明將檢測裝置固定于鋁型材傳送帶上，光電開關(guān)和相機(jī)固定于檢測裝置上，實現(xiàn)無接觸檢測；當(dāng)鋁型材快速經(jīng)過監(jiān)測區(qū)域，先后觸發(fā)起始光電開關(guān)、攝像機(jī)、結(jié)束光電開關(guān)、攝像機(jī)，再由工控機(jī)通過對圖像采集信息的處理，進(jìn)而判斷鋁型材是否合格。安裝方式簡單，檢測方法可靠，比起目前其它的現(xiàn)有檢測方式，更加可靠、便捷。二、本發(fā)明攝像機(jī)拍攝的原始圖像，經(jīng)過濾波及二值化變換后即可對壓痕的存在區(qū)域進(jìn)行識別，由于壓痕存在位置在圖像上相對固定，可只對圖像中出現(xiàn)壓痕部分進(jìn)行分析以提高速度和減小誤差，識別后的圖像上標(biāo)記好壓痕位置與分析區(qū)域，為使圖像更直觀將標(biāo)記置于原始圖像上并顯示。三、本發(fā)明所設(shè)計的光電開關(guān)，選擇紅外LED作為紅外發(fā)光二極管，光電接收三極管作為紅外接收管，抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長。考慮鋁型材檢測時空間位置的關(guān)系，選擇反射式接收方式。攝像機(jī)選擇高速攝像機(jī)，能保證圖像清晰度在可接受范圍內(nèi)。


圖1是起始光電開關(guān)、結(jié)束光電開關(guān)、攝像機(jī)的安裝位置圖。圖2-1是壓痕灰度圖像。圖2-2是將圖2-1做二值化變換后反色的圖像。圖2-3是在圖2-2上做壓痕標(biāo)記的圖像。圖2-4是將圖2-3上的壓痕標(biāo)記轉(zhuǎn)移到圖2-1上的圖像。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進(jìn)一步說明。首先，構(gòu)建如圖1所示的壓痕在線檢測系統(tǒng)。在鋁型材傳送帶的檢測裝置上安裝起始光電開關(guān)1、結(jié)束光電開關(guān)2以及攝像機(jī)3。始光電開關(guān)1、結(jié)束光電開關(guān)2分別與攝像機(jī)3相連接。并將起始光電開關(guān)1、結(jié)束光電開關(guān)2以及攝像機(jī)3與對檢測信號進(jìn)行處理判斷的工控機(jī)為核心的電控系統(tǒng)連接(工控機(jī)在圖1中未示出)。起始光電開關(guān)1，可以檢測工件的到來，同時給攝像機(jī)3拍攝命令；結(jié)束光電開關(guān)2，可以檢測工件的結(jié)束，同時給攝像機(jī) 3拍攝命令；攝像機(jī)3，可以檢測壓痕的情況。如圖1所示，起始光電開關(guān)1、結(jié)束光電開關(guān)2以及攝像機(jī)3的安裝位置分別為 當(dāng)鋁型材工件4處于檢測區(qū)域時，用于起始位置判斷的起始光電開關(guān)1和用于結(jié)束位置判斷的結(jié)束光電開關(guān)2安裝于鋁型材工件4的有壓痕的表面下方，且與鋁型材工件4的有壓痕的表面垂直，并且距離鋁型材工件4的有壓痕的表面一段距離，該距離可按照光電開關(guān)的設(shè)計要求進(jìn)行調(diào)整。攝像機(jī)3安裝于鋁型材工件4有壓痕的表面上方，且與鋁型材工件4的有壓痕的表面垂直，攝像機(jī)3距離工件表面的距離由采用的攝像機(jī)鏡頭焦距決定，并調(diào)節(jié)好焦距。接下來，調(diào)整好起始光電開關(guān)1、結(jié)束光電開關(guān)2與攝像機(jī)3的相對位置，使得有信號變化時攝像機(jī)3恰好能采集到壓痕圖像。具體來說，即圖1中的起始光電開關(guān)1與攝像機(jī)3的水平距離等于壓痕5到鋁型材工件4右邊沿的距離，而結(jié)束光電開關(guān)2與攝像機(jī) 3的水平距離等于壓痕6到鋁型材工件4左邊沿的距離。起始光電開關(guān)1和結(jié)束光電開光 2的位置相對于攝像機(jī)3位置對稱。當(dāng)上述起始光電開關(guān)1、結(jié)束光電開關(guān)2以及攝像機(jī)3按照圖1的位置安裝好且處于工作狀態(tài)，即可對每個經(jīng)過的鋁型材工件4進(jìn)行檢測。具體來說，一個工件的檢測步驟為當(dāng)鋁型材工件4進(jìn)入檢測區(qū)域時，先觸發(fā)起始光電開關(guān)1，起始光電開關(guān)1從低電平變?yōu)楦唠娖?；此時攝像機(jī)3位于壓痕5正上方，采集一幅包含壓痕5的圖像；當(dāng)鋁型材工件4 即將離開檢測區(qū)域時，觸發(fā)結(jié)束光電開關(guān)2，結(jié)束光電開關(guān)2從高電平變?yōu)榈碗娖?，此時攝像機(jī)3位于壓痕6正上方，采集一幅包含壓痕6的圖像；最后鋁型材工件4離開起始開關(guān)， 使起始光電開關(guān)1從高電平變?yōu)榈碗娖?，至此一個工件檢測完畢。如圖2-廣2-4所示，由黑白或彩色攝像機(jī)3將圖像采集到工控機(jī)的內(nèi)存中后，在工控機(jī)內(nèi)采用機(jī)器視覺技術(shù)來對圖像中壓痕進(jìn)行識別，綜合前后兩幅壓痕圖像的判斷結(jié)果確定工件是否合格。具體包括四個步驟
當(dāng)攝像機(jī)拍攝到圖像時，首先通過轉(zhuǎn)換算法將其轉(zhuǎn)換為灰度圖，并進(jìn)行濾波和圖像平滑處理，此時壓痕處的灰度值明顯降低(見圖2-1)。之后通過灰度值平均值來識別壓痕， 將圖像上所有的像素點進(jìn)行二值化處理，處理方法為根據(jù)工件情況選擇此點周圍的某一鄰域，將此鄰域內(nèi)所有的點的灰度值進(jìn)行直接平均值計算或按高斯分布加權(quán)后計算平均值，若平均值大于此點灰度值，則此點判定為黑色，否則判定為白色，同時將圖像反色(見圖 2-2)。其后，根據(jù)工件表面情況再進(jìn)行一次或多次圖像的形態(tài)學(xué)膨脹或收縮后，尋找白色連通區(qū)域。對白色連通區(qū)域進(jìn)行判定，若符合壓痕圖像規(guī)則則判定有壓痕，若不符合則判定為無壓痕，并將壓痕標(biāo)記在圖像上(見圖2-3)。最后為使圖像更直觀，將該壓痕標(biāo)記置于原始圖像上相應(yīng)位置并顯示(見圖2-4)。若攝像機(jī)所采集的兩幅圖像經(jīng)過上述步驟后都判斷為有壓痕，則確定工件為合格品。 以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進(jìn)和變化， 均應(yīng)認(rèn)為包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特征在于包括如下步驟1)構(gòu)建檢測系統(tǒng)在鋁型材傳送帶上安裝起始光電開關(guān)、結(jié)束光電開關(guān)和攝像機(jī)，將所述起始光電開關(guān)、 結(jié)束光電開關(guān)分別與攝像機(jī)相連接，并將所述起始光電開關(guān)、結(jié)束光電開關(guān)和攝像機(jī)與工控機(jī)相連接；2)鋁型材工件快速經(jīng)過鋁型材傳送帶上的檢測區(qū)域，先后觸發(fā)所述起始光電開關(guān)、攝像機(jī)、結(jié)束光電開關(guān)、攝像機(jī)，采集鋁型材工件兩端的壓痕圖像；2.1)起始光電開關(guān)和攝像機(jī)的第一次圖像采集當(dāng)鋁型材工件進(jìn)入檢測區(qū)域時，觸發(fā)起始光電開關(guān)，起始光電開關(guān)從低電平變?yōu)楦唠娖?；此時攝像機(jī)采集一幅包含壓痕的圖像；2. 2)結(jié)束光電開關(guān)和攝像機(jī)的第二次圖像采集當(dāng)鋁型材工件即將離開檢測區(qū)域時，觸發(fā)結(jié)束光電開關(guān)，結(jié)束光電開關(guān)從高電平變?yōu)榈碗娖剑淮藭r攝像機(jī)采集一幅包含壓痕的圖像；3)攝像機(jī)將圖像采集到工控機(jī)的內(nèi)存中，工控機(jī)對圖像中的壓痕進(jìn)行識別，綜合前后兩幅圖像的壓痕識別結(jié)果，確定工件是否合格，具體步驟如下當(dāng)攝像機(jī)拍攝到圖像時，首先通過轉(zhuǎn)換算法將其轉(zhuǎn)換為灰度圖，并進(jìn)行濾波和圖像平滑處理；之后，將圖像上所有的像素點進(jìn)行二值化處理，處理方法為根據(jù)工件情況選擇此點周圍的某一鄰域，將此鄰域內(nèi)所有的點的灰度值進(jìn)行直接平均值計算或按高斯分布加權(quán)后計算平均值，若平均值大于此點灰度值，則此點判定為黑色，否則判定為白色，同時將圖像反色；其后，根據(jù)工件表面情況再進(jìn)行一次或多次圖像的形態(tài)學(xué)膨脹或收縮后，尋找白色連通區(qū)域；對白色連通區(qū)域進(jìn)行判定，若符合壓痕圖像規(guī)則則判定有壓痕，若不符合則判定為無壓痕，并將壓痕標(biāo)記在圖像上；最后將該壓痕標(biāo)記置于原始圖像上相應(yīng)位置并顯示； 若攝像機(jī)所采集的兩幅圖像經(jīng)過上述步驟后都判斷為有壓痕，則確定工件為合格品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特征在于所述起始光電開關(guān)和結(jié)束光電開關(guān)的安裝位置如下當(dāng)鋁型材工件處于檢測區(qū)域時，所述起始光電開關(guān)和結(jié)束光電開關(guān)位于鋁型材工件有壓痕的表面下方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特征在于所述攝像機(jī)的安裝位置如下當(dāng)鋁型材工件處于檢測區(qū)域時，攝像機(jī)位于鋁型材工件有壓痕的表面上方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特征在于所述始光電開關(guān)和結(jié)束光電開關(guān)與攝像機(jī)的相對位置如下所述起始光電開關(guān)與攝像機(jī)的水平距離等于右側(cè)壓痕到鋁型材工件右邊沿的距離，所述結(jié)束光電開關(guān)與攝像機(jī)的水平距離等于左側(cè)壓痕到鋁型材工件左邊沿的距離。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，在鋁型材傳送帶上安裝起始光電開關(guān)、結(jié)束光電開關(guān)和攝像機(jī)，當(dāng)鋁型材快速經(jīng)過監(jiān)測區(qū)域，先后觸發(fā)起始光電開關(guān)、攝像機(jī)、結(jié)束光電開關(guān)、攝像機(jī)，由工控機(jī)對攝像機(jī)采集的圖像信息進(jìn)行處理，識別工件上是否存在壓痕，壓痕是否合格，進(jìn)而達(dá)到檢測鋁型材是否合格的目的。本發(fā)明采用工控機(jī)對壓痕檢測相機(jī)采集的圖像信息進(jìn)行處理，實現(xiàn)對鋁型材壓痕在快速運動情況下的有效檢測，具有檢測裝置簡單緊湊、檢測方法簡單可靠的特點。
文檔編號G01N21/898GK102519983SQ20111044422
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者于雷, 尤麗華, 趙振良, 閆向陽 申請人:江南大學(xué)