專利名稱：沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及缺陷檢測(cè)，特別是涉及一種沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置及一種沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
金屬?zèng)_壓件在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生劃傷、麻點(diǎn)、夾雜、凹凸以及銹斑等表面缺陷。表面缺陷檢測(cè)的發(fā)展可以劃分為三個(gè)階段:人工檢測(cè)階段、激光掃描和CCD成像技術(shù)檢測(cè)階段、信息化發(fā)展階段。常用的缺陷檢測(cè)方法有:渦流檢測(cè)的方法、紅外檢測(cè)的方法、漏磁檢測(cè)方法、計(jì)算機(jī)視覺(jué)的檢測(cè)方法。采用渦流、紅外和漏磁等檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)原理的局限性導(dǎo)致可檢測(cè)出的缺陷種類和缺陷定量描述的參數(shù)非常有限，無(wú)法綜合評(píng)估產(chǎn)品的表面質(zhì)量狀況，因此相應(yīng)的檢測(cè)系統(tǒng)只適用于某些應(yīng)用要求不高的場(chǎng)合。而CXD器件自身所具有的輕便、高精度和易配置等特點(diǎn)，使得基于CCD的計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)方法成為當(dāng)前鋼板表面缺陷檢測(cè)的主要方法。上述傳統(tǒng)的沖壓件表面檢測(cè)方法中，人工檢測(cè)效率較低，且隨著人工成本的增加，工廠生產(chǎn)成本也會(huì)更高；精密機(jī)械檢測(cè)設(shè)備都比較昂貴，體積較大，安裝維修成本較高，隨著機(jī)械的磨損，檢測(cè)精度 會(huì)降低；而基于CCD的計(jì)算機(jī)視覺(jué)表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，由于技術(shù)水平和檢測(cè)環(huán)境的制約，所采集圖像的清晰度和對(duì)比度不夠高，圖像數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理能力不夠快，沒(méi)有通用的圖像處理和模式識(shí)別算法。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的能夠提高圖像對(duì)比度的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置。此外，還提供一種沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法?！N沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，包括圖像采集設(shè)備和圖像處理設(shè)備，所述圖像采集設(shè)備用于采集所述沖壓件表面圖像，并發(fā)送給所述圖像處理設(shè)備進(jìn)行圖像處理以分析所述沖壓件表面缺陷信息，還包括光源，所述光源平行于沖壓件表面出光。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光源為條形光源。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述條形光源為兩條以上，且置于所述沖壓件的邊緣。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述條形光源為四條，兩兩相對(duì)地合圍成矩形。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述圖像采集設(shè)備垂直于所述沖壓件表面采集圖像。在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括框架，所述圖像采集設(shè)備和光源設(shè)于所述框架上。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述框架包括支撐所述圖像采集設(shè)備的頂部架體和掛接所述光源的底部架體，所述頂部架體包括橫梁和支撐所述橫梁的桿體，所述底部架體為四方架，包括四條相互連接的梁架。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述圖像采集設(shè)備可滑動(dòng)地設(shè)于所述頂部架體的橫梁上。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述橫梁上設(shè)有滑槽，所述圖像采集設(shè)備通過(guò)連接板組與設(shè)于所述滑槽中的滑塊連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述連接板組包括與所述滑塊固定連接的第一連接板和與所述圖像采集設(shè)備固定連接的第二連接板，所述第一連接板和第二連接板活動(dòng)地連接。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光源可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述底部架體的梁架上。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光源通過(guò)自由角度支架與所述梁架連接。一種沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法，包括如下步驟:A、將待檢測(cè)的沖壓件輸送到預(yù)定位置；B、自所述沖壓件表面的至少一側(cè)向所述沖壓件照射；C、采集所述沖壓件表面圖像，并對(duì)所述圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)以獲得所述沖壓件表面缺陷信息。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟B中，自沖壓件表面的4個(gè)邊緣依次向所述沖壓件照射，相應(yīng)的，所述步驟C中，每次照射采集一幅圖像。在其中一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)有多個(gè)圖像采集設(shè)備時(shí)，還進(jìn)行視覺(jué)標(biāo)定，用于多個(gè)圖像采集設(shè)備協(xié)同處理公共區(qū)域的圖像。在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括設(shè)定參數(shù)的步驟。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述沖壓件表面缺陷信息包括缺陷的尺寸，所述計(jì)算缺陷的尺寸包括如下步驟:確定沖壓件的兩條相互垂直的邊緣；以所述兩條相互垂直的邊緣作為參考線計(jì)算尺寸。在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述沖壓件表面缺陷信息包括缺陷的位置，所述計(jì)算缺陷的位置包括如下步驟:獲取所述表面缺陷的像素點(diǎn)連通域；計(jì)算所述連通域的重心，以所述重心的位置作為所述缺陷的位置。 上述缺陷檢測(cè)裝置和方法，通過(guò)在側(cè)面以近似平行的方式照射沖壓件，可以將缺陷照亮，從而帶有該缺陷的沖壓件圖像可以被圖像采集設(shè)備獲得，通過(guò)圖像處理即可獲得缺陷信息。


圖1為一實(shí)施例的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為檢測(cè)原理圖；圖3為圖1中的橫梁與圖像采集設(shè)備連接關(guān)系示意圖；圖4為圖1中的梁架與光源連接關(guān)系示意圖；圖5為一實(shí)施例的缺陷檢測(cè)方法流程圖；圖6為光源照射策略示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，為一實(shí)施例的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置。該檢測(cè)裝置10用于檢測(cè)沖壓件20 (通常是矩形的鋼板件)的表面缺陷，并具體包括圖像采集設(shè)備100、圖像處理設(shè)備(圖未示)和光源300。其中光源300自沖壓件20表面一側(cè)出光，使得來(lái)自光源300的光線能夠以近似平行于沖壓件20表面的小角度α照射。請(qǐng)參考圖2，由于沖壓件20的表面通常是光滑的表面，光照在上面時(shí)，一般可以近似認(rèn)為是鏡面反射，此時(shí)，從垂直于沖壓件20的表面的方向看來(lái)，不會(huì)看到顯著的變化。當(dāng)沖壓件20的表面有缺陷201時(shí)，光線會(huì)照射在該缺陷201上并產(chǎn)生漫反射，此時(shí)，從垂直于沖壓件20的表面的方向看來(lái)，缺陷201會(huì)被照亮，從而使得缺陷201與沖壓件20的表面對(duì)比明顯。圖像采集設(shè)備100通過(guò)采集沖壓件20的表面圖像，可以得到高對(duì)比度的缺陷圖像，經(jīng)過(guò)圖像處理設(shè)備處理后，就能夠分辨出沖壓件20的表面缺陷。如圖1所示，圖像采集設(shè)備100和光源300都設(shè)置在框架400上?？蚣?00包括方形外框410、置于所述外框410內(nèi)的頂部架體420、置于所述外框410底部的底部架體430以及支撐整個(gè)框架的支腳440。外框410形成整個(gè)框架400的輪廓，并與底部架體430合圍形成容置空間，頂部架體420置于該容置空間內(nèi)。頂部架體420包括橫梁421和支撐橫梁421的桿體422。底部架體430則為四方架，包括四條相互連接的梁架431。其中，圖像采集設(shè)備100可滑動(dòng)地設(shè)于橫梁421上，光源300則掛接在梁架431上。可以理解，在其他實(shí)施例中，框架400也可以采用其他類似的結(jié)構(gòu)代替，而不限于本實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)，只需要其能夠提供放置圖像采集設(shè)備100和光源300。圖像采集設(shè)備100采用CCD攝像機(jī)，攝像頭的光軸方向(也即攝像頭的朝向)垂直于底面。優(yōu)選地，圖像采集設(shè)備100的數(shù)量為多個(gè)。通過(guò)在橫梁421上滑動(dòng)調(diào)整多個(gè)圖像采集設(shè)備100的位置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)沖壓件20的覆蓋。具體地，如圖3所示，橫梁421上設(shè)有滑槽423，圖像采集設(shè)備100通過(guò)連接板組500與設(shè)于滑槽423中的滑塊424連接。其中連接板組500包括與滑塊424固定連接的第一連接板501和與圖像采集設(shè)備100固定連接的第二連接板502，第一連接板501和第二連接板502活動(dòng)地連接?；瑝K424在滑槽423中滑動(dòng)可以帶動(dòng)圖像采集設(shè)備100沿橫梁421移動(dòng)。另一方面，第二連接板502相對(duì)于第一連接板501的上下移動(dòng)也能夠使圖像采集設(shè)備100遠(yuǎn)離或靠近底面。類似地，橫梁421也可以相對(duì)于桿體422上下移動(dòng)，以達(dá)到相同的目的。

圖1所示實(shí)施例中，光源300為條形光源，分別掛接在底部架體430的四個(gè)梁架431上合圍成矩形。當(dāng)檢測(cè)時(shí)，將待檢測(cè)的沖壓件20傳送到該矩形區(qū)域中并位于光源之下即可，也即光源能夠照射到?jīng)_壓件20。根據(jù)沖壓件20的大小，條形光源的長(zhǎng)度會(huì)有所不同，對(duì)應(yīng)沖壓件20長(zhǎng)邊側(cè)可以采用更長(zhǎng)的條形光源，或采用更多的較短的條形光源拼接。進(jìn)一步地，條形光源是相對(duì)于梁架431可轉(zhuǎn)動(dòng)地掛接在梁架431上。參考圖4，光源300通過(guò)自由角度支架600與梁架431連接。自由角度支架600相對(duì)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分分別與梁架431、光源300連接。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)光源300，可以小幅調(diào)整光線照射在沖壓件20表面的角度，使光照更加均勻。如圖5所示，為一實(shí)施例的沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法流程圖。該方法包括如下步驟。步驟SlOl:將待檢測(cè)的沖壓件輸送到預(yù)定位置。參考圖1中的檢測(cè)裝置10和其檢測(cè)的沖壓件20，預(yù)定的位置即上述提到的條形光源合圍形成的矩形區(qū)域中，并位于光源300之下。根據(jù)檢測(cè)裝置10的不同，預(yù)定位置會(huì)有所不同，但總體是使沖壓件20表面處于側(cè)面光源的小角度照射下，并有基本垂直于沖壓件20表面的圖像采集設(shè)備100采集沖壓件20表面圖像。步驟S102:自所述沖壓件表面的至少一側(cè)向所述沖壓件照射。控制光源300照射沖壓件20的表面。參考圖6，相繼沿圖6中方向1、I1、III和IV四次照射，每一次照射只有一個(gè)方向上的光源是點(diǎn)亮的，并且在每一次照射的同時(shí)，每個(gè)相機(jī)各自采集一幅圖像。當(dāng)方向I的光源點(diǎn)亮?xí)r，采集的圖像I突出了沖壓件上半部分平行于y方向的所有邊緣的對(duì)比度，例如沖壓件邊緣11和沖孔邊緣13的上半部分，同時(shí)突出了沖壓件上半部分包含的刮痕14的對(duì)比度，因?yàn)楣魏墼趛方向上投影分量最大；當(dāng)方向II的光源點(diǎn)亮?xí)r，采集圖像II突出了沖壓件下半部分平行于y方向的所有邊緣的對(duì)比度，同時(shí)突出了沖壓件下半部分包含的凹凸缺陷16的對(duì)比度；當(dāng)方向III的光源點(diǎn)亮?xí)r，采集圖像III突出了沖壓件左半部分平行于X方向的所有邊緣的對(duì)比度，例如沖壓件邊緣10的左半部分和沖孔邊緣12的左小半部分；當(dāng)方向IV的光源點(diǎn)亮?xí)r，采集圖像IV突出了沖壓件右半部分平行于X方向的所有邊緣的對(duì)比度，同時(shí)突出了沖壓件右半部分包含的刮痕15的對(duì)比度，因?yàn)楣魏墼赬方向上投影分量最大。上述照明方法能夠?qū)吘壘_定位，同時(shí)獲取刮痕和凹凸等表面缺陷的精確位置。步驟S103:采集所述沖壓件表面圖像，并對(duì)所述圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)以獲得所述沖壓件表面缺陷信息。利用圖像二值化方法分割出邊緣的像素點(diǎn)連通域和表面缺陷的像素點(diǎn)連通域，再利用形態(tài)學(xué)算法剔除干擾噪聲點(diǎn)，然后對(duì)分割出的邊緣連通域進(jìn)行骨架提取，使得邊緣的寬度為一個(gè)像素。通過(guò)同方向邊緣與參考線之間相減后取絕對(duì)值，計(jì)算邊緣之間的相對(duì)距離，相對(duì)距離包括每個(gè)沖孔的尺寸以及沖孔邊緣距離沖壓件邊緣的距離。利用事先計(jì)算的標(biāo)定參數(shù)，將相對(duì)距離轉(zhuǎn)化為尺度量綱。進(jìn)而將相對(duì)距離與CAD圖像上真實(shí)的相對(duì)距離進(jìn)行比較，判斷沖孔的尺寸誤差和沖孔的位置誤差是否小于尺寸誤差容忍閾值。步驟S103中，所述沖壓件表面缺陷信息包括缺陷的尺寸，所述計(jì)算缺陷的尺寸包括如下步驟:確定沖壓件的兩條相互垂直的邊緣。以所述兩條相互垂直的邊緣作為參考線計(jì)算尺寸。系統(tǒng)事先對(duì)沖壓件圖像中所有水平和豎直方向的邊緣進(jìn)行標(biāo)號(hào)，并以其中一條水平邊緣作為豎直方向尺寸計(jì)算的參考線，以及以其中一條豎直邊緣作為水平方向尺寸計(jì)算的參考線。待檢測(cè)沖壓件在檢測(cè)卡位中的位置會(huì)有微小偏移，因此其在像素坐標(biāo)系中的位置也相應(yīng)存在偏移，在圖像坐標(biāo)系中設(shè)定搜索范圍可以準(zhǔn)確找到參考線。步驟S103中，所述沖壓件表面缺陷信息包括缺陷的位置，所述計(jì)算缺陷的位置包括如下步驟:獲取所述表面缺陷的像素點(diǎn)連通域。計(jì)算所述連通域的重心，以所述重心的位置作為所述缺陷的位置。通過(guò)計(jì)算表面缺陷像素點(diǎn)連通域的重心來(lái)獲?。焕霉_(kāi)的形狀分析方法識(shí)別表面缺陷類型；系統(tǒng)事先將沖壓件表面定義為區(qū)域A、B、C、D等，通過(guò)圖像坐標(biāo)可以將缺陷所在位置對(duì)應(yīng)在某個(gè)區(qū)域中，實(shí)現(xiàn)表面缺陷統(tǒng)計(jì)。上述方法若采用包括多個(gè)圖像采集設(shè)備的裝置，則在開(kāi)始檢測(cè)之前還進(jìn)行視覺(jué)標(biāo)定，用于多個(gè)圖像采集設(shè)備協(xié)同處理公共區(qū)域的圖像。不同的相機(jī)采集的圖像具有公共圖像區(qū)域，通過(guò)多個(gè)相機(jī)之間的圖像坐標(biāo)系關(guān)系參數(shù)，將公共圖像區(qū)域的檢測(cè)結(jié)果視為同一個(gè)檢測(cè)目標(biāo)，不會(huì)產(chǎn)生混淆或冗余現(xiàn)象。上述方法還 包括設(shè)定需要的系統(tǒng)參數(shù)的步驟，包括設(shè)定光源亮度、參考線標(biāo)號(hào)、參考線搜索范圍、灰度閾值、尺寸誤差容忍閾值等
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專 利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，包括圖像采集設(shè)備和圖像處理設(shè)備，所述圖像采集設(shè)備用于采集所述沖壓件表面圖像，并發(fā)送給所述圖像處理設(shè)備進(jìn)行圖像處理以分析所述沖壓件表面缺陷信息，其特征在于，還包括光源，所述光源平行于沖壓件表面出光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光源為條形光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述條形光源為兩條以上，且置于所述沖壓件的邊緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述條形光源為四條，兩兩相對(duì)地合圍成矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述圖像采集設(shè)備垂直于所述沖壓件表面采集圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括框架，所述圖像采集設(shè)備和光源設(shè)于所述框架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述框架包括支撐所述圖像采集設(shè)備的頂部架體和掛接所述光源的底部架體，所述頂部架體包括橫梁和支撐所述橫梁的桿體，所述底部架體為四方架，包括四條相互連接的梁架。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖 壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述圖像采集設(shè)備可滑動(dòng)地設(shè)于所述頂部架體的橫梁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述橫梁上設(shè)有滑槽，所述圖像采集設(shè)備通過(guò)連接板組與設(shè)于所述滑槽中的滑塊連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述連接板組包括與所述滑塊固定連接的第一連接板和與所述圖像采集設(shè)備固定連接的第二連接板，所述第一連接板和第二連接板活動(dòng)地連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光源可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于所述底部架體的梁架上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，其特征在于，所述光源通過(guò)自由角度支架與所述梁架連接。
13.一種沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法，包括如下步驟: A、將待檢測(cè)的沖壓件輸送到預(yù)定位置； B、自所述沖壓件表面的至少一側(cè)向所述沖壓件照射； C、采集所述沖壓件表面圖像，并對(duì)所述圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)以獲得所述沖壓件表面缺陷信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟B中，自沖壓件表面的4個(gè)邊緣依次向所述沖壓件照射，相應(yīng)的，所述步驟C中，每次照射采集一幅圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，當(dāng)有多個(gè)圖像采集設(shè)備時(shí)，還進(jìn)行視覺(jué)標(biāo)定，用于多個(gè)圖像采集設(shè)備協(xié)同處理公共區(qū)域的圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，還包括設(shè)定參數(shù)的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述沖壓件表面缺陷信息包括缺陷的尺寸，所述計(jì)算缺陷的尺寸包括如下步驟: 確定沖壓件的兩條相互垂直的邊緣； 以所述兩條相互垂直的邊緣作為參考線計(jì)算尺寸。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的沖壓件表面缺陷檢測(cè)方法，其特征在于，所述沖壓件表面缺陷信息包括缺陷的位置，所述計(jì)算缺陷的位置包括如下步驟: 獲取所述表面缺陷的像素點(diǎn)連通域； 計(jì)算所述連通域的重心， 以所述重心的位置作為所述缺陷的位置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種沖壓件表面缺陷檢測(cè)裝置，包括圖像采集設(shè)備和圖像處理設(shè)備，所述圖像采集設(shè)備用于采集所述沖壓件表面圖像，并發(fā)送給所述圖像處理設(shè)備進(jìn)行圖像處理以分析所述沖壓件表面缺陷信息，其特征在于，還包括光源，所述光源平行于沖壓件表面出光。還公開(kāi)一種應(yīng)用上述檢測(cè)裝置的缺陷檢測(cè)方法。上述裝置和方法，通過(guò)在側(cè)面以近似平行的方式照射沖壓件，可以將缺陷照亮，從而帶有該缺陷的沖壓件圖像可以被圖像采集設(shè)備獲得，通過(guò)圖像處理即可獲得缺陷信息。
文檔編號(hào)G01N21/88GK103245671SQ20131016923
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者程俊, 姜軍, 陳裕華 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院