一種銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，所述機(jī)器視覺系統(tǒng)包括：皮帶傳送機(jī)構(gòu)，用于將待檢測的銅件傳送到指定位置；傳感器，用于當(dāng)所述銅件到達(dá)傳感器固定位時(shí)，控制皮帶傳送機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)的工作；圖像采集系統(tǒng)，其包括用于對對銅件進(jìn)行照射的同軸光光源以及對銅件進(jìn)行拍照的相機(jī)組件；所述機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行銅件表面缺陷檢測的方法是：步驟1、確定好圖像采集系統(tǒng)各部分的工作參數(shù)；步驟2、銅件通過皮帶傳送機(jī)構(gòu)，傳送到傳感器固定位；步驟3、判斷銅件的表面是否有裂紋缺陷；步驟4、判斷銅件的表面是否有夾雜、氣孔或凹坑缺陷；步驟5、取完成分揀。本發(fā)明可極大提高銅件的檢測效率。
【專利說明】一種銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器視覺表面缺陷檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及精密銅件的表面缺陷的圖像視覺檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)精密銅件作為高鐵牽引電機(jī)的關(guān)鍵部件，高鐵對于電機(jī)精密銅件的表面質(zhì)量有著嚴(yán)格要求。銅件的表面缺陷主要有夾雜，裂紋以及凹坑等，目前，工廠對精密銅件表面缺陷主要采用人工滲透探傷和人工目視檢測的方法。人工滲透探傷涉及到污水處理以及對環(huán)境造成污染，加之近年來勞動(dòng)力成本持續(xù)上升和招工難的問題，以及人工檢測容易造成誤判和漏檢，所以采用機(jī)器視覺的檢測設(shè)備對電機(jī)精密銅件進(jìn)行表面缺陷檢測是十分必要和迫切的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服目前人工檢測方法造成后續(xù)污染以及人工檢測精度和效率都不高的缺點(diǎn)，提出一套對銅件的表面缺陷(夾雜，裂紋以及凹坑等)進(jìn)行檢測的機(jī)器視覺圖像檢測解決方案。通過該圖像采集系統(tǒng)可以獲得滿意的銅件缺陷特征圖，從而在基于圖像的基礎(chǔ)上，可以對銅件進(jìn)行檢測判定。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案步驟如下:
[0005]一種銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，所述機(jī)器視覺系統(tǒng)包括:
[0006]皮帶傳送機(jī)構(gòu)，用于將待檢測的銅件傳送到指定位置；
[0007]傳感器，用于當(dāng)所述銅件到達(dá)傳感器固定位時(shí)，控制皮帶傳送機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)的工作；
[0008]圖像采集系統(tǒng)，其包括用于對對銅件進(jìn)行照射的同軸光光源以及對銅件進(jìn)行拍照的相機(jī)組件；
[0009]所述機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行銅件表面缺陷檢測的方法是:
[0010]步驟1、確定好圖像采集系統(tǒng)各部分的工作參數(shù)；
[0011]步驟2、銅件通過皮帶傳送機(jī)構(gòu)，傳送到傳感器固定位；
[0012]步驟3、開啟的同軸光光源檢測銅件表面的裂紋缺陷，然后相機(jī)組件拍攝銅件的圖像，通過圖像檢測算法判斷銅件的表面是否有裂紋缺陷；
[0013]步驟4、采用數(shù)字控制器調(diào)節(jié)同軸光光源的亮度，將同軸光光源調(diào)到更大的亮度閾值以表征銅件表面的夾雜、氣孔和凹坑缺陷，相機(jī)組件在該亮度下拍攝銅件的圖像，通過圖像檢測算法判斷銅件的表面是否有夾雜、氣孔或凹坑缺陷；
[0014]步驟5、取圖完畢后，根據(jù)銅件檢測判定是否為缺陷的結(jié)果進(jìn)行分類，通過傳送帶將銅件運(yùn)送到指定的位置完成分揀。
[0015]所述相機(jī)組件包括相機(jī)本體和鏡頭。
[0016]圖像采集系統(tǒng)各部分的工作參數(shù)包括:同軸光光源的亮度，相機(jī)本體的工作距離，鏡頭的光圈、焦距、工作距離以及視場大小。
[0017]所述傳感器為光電傳感器，通過銅件對光電傳感器的光信號進(jìn)行阻擋引起光電傳感器輸出電信號的變化判斷銅件是否到達(dá)傳感器固定位。
[0018]所述該機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)一步包括一控制器，所述光電傳感器的輸出信號連接于該控制器的輸入端，該控制器的輸出端分別與皮帶傳送機(jī)構(gòu)、同軸光光源和相機(jī)組件電性連接，用于在銅件到達(dá)指定位置時(shí)，控制皮帶傳送機(jī)構(gòu)停止工作、以及觸發(fā)同軸光光源和相機(jī)組件的工作，所述控制器并控制皮帶傳送機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度、以及在數(shù)字控制器對同軸光光源的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)后再次觸發(fā)相機(jī)組件對銅件進(jìn)行拍照。
[0019]所述圖像檢測算法的步驟包括:
[0020]將獲取的圖像進(jìn)行中值濾波；
[0021]將中值濾波后的圖像動(dòng)態(tài)閾值二值化進(jìn)行分割圖像，形成二值化圖像；
[0022]將二值化圖像通過先膨脹再腐蝕的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開運(yùn)算，以消除二值化圖像中的孤立點(diǎn)，在對進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開運(yùn)算后的圖像進(jìn)行先腐蝕再膨脹的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，以消除匹配誤差而造成的缺陷區(qū)域分裂；
[0023]對進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算后的圖像通過Blob算法進(jìn)行分析，提取該圖像中的色塊，所述色塊即對應(yīng)裂紋缺陷、以及夾雜、氣孔或凹坑缺陷中的一種。
[0024]對于初始同軸光光源亮度下相機(jī)組件采集的圖像而言，所述色塊對應(yīng)裂紋缺陷；
[0025]對于數(shù)字控制器調(diào)節(jié)同軸光光源的亮度下相機(jī)組件采集的圖像而言，所述色塊對應(yīng)夾雜、氣孔或凹坑缺陷中的一種。
[0026]優(yōu)選的，皮帶傳送系統(tǒng)以及光電傳感器指定位置屬于機(jī)械傳動(dòng)部分，傳動(dòng)的速度，傳感器的位置以及相機(jī)的選型三者之間都是相互關(guān)聯(lián)。
[0027]優(yōu)選的，同軸光下檢測銅件是否存在裂紋缺陷，同軸光光源的亮度需要選得合適，然后對拍攝的圖片進(jìn)行動(dòng)態(tài)閾值分割二值化后，采用形態(tài)學(xué)和BLOB分析來檢測裂紋是否存在。
[0028]優(yōu)選的，數(shù)字控制器調(diào)整同軸光源的亮度后，光源的亮度值使得銅件背景圖的其他夾雜、氣孔和凹坑等缺陷表征明顯。然后對所拍攝的圖片進(jìn)行二值化后采用BLOB分析判定出缺陷。
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)勢:
[0030]本發(fā)明涉及的機(jī)器視覺系統(tǒng)，通過傳送機(jī)構(gòu)能大大提高檢測的效率，通過該系統(tǒng)拍攝圖片能檢測出銅件常見的裂紋、夾雜、氣孔和凹坑等缺陷，取代現(xiàn)有的人工目檢誤報(bào)高及滲透探傷對環(huán)境的污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明圖像視覺檢測系統(tǒng)取圖方法的流程示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明的圖像視覺檢測系統(tǒng)裝置示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明的圖像視覺檢測系統(tǒng)的檢測流程圖；
[0034]圖4是本發(fā)明的圖像視覺檢測系統(tǒng)圖像處理算法流程圖；
[0035]圖5是本發(fā)明的圖像視覺檢測系統(tǒng)的控制流程圖。
[0036]附圖標(biāo)記:1 一皮帶傳送機(jī)構(gòu)；2 —銅件；3 —傳感器；4 一皮帶前進(jìn)方向；5 —同軸光光源；6 —相機(jī)組件。

【具體實(shí)施方式】
[0037]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0038]實(shí)施例
[0039]如圖1所示，本發(fā)明提供一種銅件表面缺陷的圖像視覺檢測系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0040]步驟101、銅件移動(dòng)到固定的位置；
[0041]本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中，待檢測的銅件2在皮帶傳送機(jī)構(gòu)I的傳送下進(jìn)入到傳感器3的固定位置，傳感器3可采用光電傳感器，通過銅件2與光發(fā)射器、光接收器之間的位置確定銅件2是否到達(dá)傳感器3的固定位，以光電傳感器光接收器輸出的電信號的變化作為皮帶傳送機(jī)構(gòu)I以及同軸光光源5、相機(jī)組件6的控制信號。該步驟是靠檢測系統(tǒng)的控制流程圖5中的步驟501銅件在皮帶上移動(dòng)和步驟502銅件停止在傳感器3固定位置實(shí)現(xiàn)的，接著觸發(fā)相機(jī)組件6在同軸光光源5的作用下完成了步驟503觸發(fā)相機(jī)拍照。
[0042]步驟102、同軸光光源5下判定銅件是否存在裂紋缺陷；
[0043]本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中，相機(jī)組件6在同軸光光源5的亮度一下對銅件2取圖，在此亮度下，相機(jī)組件6僅能對銅件2上的裂紋進(jìn)行識別，而無法識別夾雜、氣孔和凹坑等缺陷。如圖3中所示的檢測系統(tǒng)的檢測流程圖的步驟301所示，接著執(zhí)行步驟302圖像處理算法檢測，對取得的銅件圖進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理就可以判定銅件2是否存在裂紋缺陷，如果存在裂紋缺陷就判定銅件為缺陷品，否則判定合格進(jìn)行夾雜等缺陷的判定，如步驟303所示。其中銅件圖像處理檢測算法如圖4所示。
[0044]圖像處理算法詳細(xì)流程:首先對取得的銅件圖進(jìn)行步驟401濾波處理，可以考慮使用中值濾波器濾掉多余的噪聲，接著執(zhí)行步驟402動(dòng)態(tài)閾值二值化分割圖像，然后對所得到的二值化圖像進(jìn)行步驟403所示的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和BLOB分析，其中，步驟403的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)包括二個(gè)步驟，先對二值化圖像通過先膨脹再腐蝕的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開運(yùn)算，以消除二值化圖像中的孤立點(diǎn)；再對進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開運(yùn)算后的圖像進(jìn)行先腐蝕再膨脹的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，以消除匹配誤差而造成的缺陷區(qū)域分裂；對進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算后的圖像通過Blob算法進(jìn)行分析，提取該圖像中的色塊，最后通過步驟404進(jìn)行缺陷判定，如果有色塊，則證明銅件2的表面包含裂紋缺陷，反之，則無裂紋缺陷。
[0045]判定完銅件2是否有裂紋缺陷后，接著執(zhí)行步驟504調(diào)同軸光光源5的亮度，改變光源亮度后，就可以更好的將銅件2存在的夾雜、氣孔和凹坑等缺陷表征出來，接著步驟505觸發(fā)相機(jī)做好再次拍照的準(zhǔn)備。
[0046]步驟103、判定銅件是否存在夾雜、氣孔和凹坑等缺陷；
[0047]本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中，先采用數(shù)字控制器調(diào)節(jié)同軸光光源5的亮度，將同軸光光源5調(diào)到更大的亮度閾值以表征銅件2表面的夾雜、氣孔和凹坑缺陷，相機(jī)組件6在同軸光光源5的亮度二下對銅件2取圖，相應(yīng)的處理步驟如圖3中的步驟304所示，接著對取到的銅件圖進(jìn)行步驟305的圖像處理算法檢測，圖像處理算法過程如圖4所示，提取該圖像中的色塊。最后通過步驟404進(jìn)行缺陷判定，如果有色塊，則證明銅件2的表面包含夾雜、氣孔或凹坑缺陷，反之，則無此類缺陷。
[0048]步驟104、銅件合格/缺陷分類；
[0049]本發(fā)明實(shí)施實(shí)例中，銅件2完成步驟103夾雜等缺陷的判定之后，在皮帶傳送機(jī)構(gòu)I的作用下，從傳感器3沿著皮帶前進(jìn)方向4(即箭頭方向)移動(dòng)，如圖5中的步驟506所示，接著按照步驟507對檢測銅件2按照合格/缺陷的判定分類進(jìn)行分揀。
[0050]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本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，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】
1.一種銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述機(jī)器視覺系統(tǒng)包括: 皮帶傳送機(jī)構(gòu)(I)，用于將待檢測的銅件(2)傳送到指定位置； 傳感器(3)，用于當(dāng)所述銅件(2)到達(dá)傳感器(3)固定位時(shí)，控制皮帶傳送機(jī)構(gòu)(I)停止運(yùn)動(dòng)，并同時(shí)觸發(fā)圖像采集系統(tǒng)的工作； 圖像采集系統(tǒng)，其包括用于對對銅件(2)進(jìn)行照射的同軸光光源(5)以及對銅件(2)進(jìn)行拍照的相機(jī)組件(6)； 所述機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行銅件表面缺陷檢測的方法是: 步驟1、確定好圖像采集系統(tǒng)各部分的工作參數(shù)； 步驟2、銅件(2)通過皮帶傳送機(jī)構(gòu)(I)，傳送到傳感器(3)固定位； 步驟3、開啟的同軸光光源(5)檢測銅件(2)表面的裂紋缺陷，然后相機(jī)組件(6)拍攝銅件(2)的圖像，通過圖像檢測算法判斷銅件(2)的表面是否有裂紋缺陷； 步驟4、采用數(shù)字控制器調(diào)節(jié)同軸光光源(5)的亮度，將同軸光光源(5)調(diào)到更大的亮度閾值以表征銅件(2)表面的夾雜、氣孔和凹坑缺陷，相機(jī)組件(6)在該亮度下拍攝銅件(2)的圖像，通過圖像檢測算法判斷銅件(2)的表面是否有夾雜、氣孔或凹坑缺陷； 步驟5、取圖完畢后，根據(jù)銅件檢測判定是否為缺陷的結(jié)果進(jìn)行分類，通過傳送帶將銅件(2)運(yùn)送到指定的位置完成分揀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述相機(jī)組件(6)包括相機(jī)本體和鏡頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，其特征在于，圖像采集系統(tǒng)各部分的工作參數(shù)包括:同軸光光源(5)的亮度，相機(jī)本體的工作距離，鏡頭的光圈、焦距、工作距離以及視場大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器(3)為光電傳感器，通過銅件(2)對光電傳感器的光信號進(jìn)行阻擋引起光電傳感器輸出電信號的變化判斷銅件⑵是否到達(dá)傳感器⑶固定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述該機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)一步包括一控制器，所述光電傳感器的輸出信號連接于該控制器的輸入端，該控制器的輸出端分別與皮帶傳送機(jī)構(gòu)(I)、同軸光光源(5)和相機(jī)組件￠)電性連接，用于在銅件(2)到達(dá)指定位置時(shí)，控制皮帶傳送機(jī)構(gòu)(I)停止工作、以及觸發(fā)同軸光光源(5)和相機(jī)組件(6)的工作，所述控制器并控制皮帶傳送機(jī)構(gòu)(I)的運(yùn)行速度、以及在數(shù)字控制器對同軸光光源(5)的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)后再次觸發(fā)相機(jī)組件(6)對銅件(2)進(jìn)行拍照。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像檢測算法的步驟包括: 將獲取的圖像進(jìn)行中值濾波； 將中值濾波后的圖像動(dòng)態(tài)閾值二值化進(jìn)行分割圖像，形成二值化圖像； 將二值化圖像通過先膨脹再腐蝕的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開運(yùn)算，以消除二值化圖像中的孤立點(diǎn)，再對進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開運(yùn)算后的圖像進(jìn)行先腐蝕再膨脹的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，以消除匹配誤差而造成的缺陷區(qū)域分裂； 對進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算后的圖像通過Blob算法進(jìn)行分析，提取該圖像中的色塊，所述色塊即對應(yīng)裂紋缺陷、以及夾雜、氣孔或凹坑缺陷中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的銅件表面缺陷檢測的機(jī)器視覺系統(tǒng)，其特征在于， 對于初始同軸光光源(5)亮度下相機(jī)組件(6)采集的圖像而言，所述色塊對應(yīng)裂紋缺陷； 對于數(shù)字控制器調(diào)節(jié)同軸光光源(5)的亮度下相機(jī)組件(6)采集的圖像而言，所述色塊對應(yīng)夾雜、氣孔或凹坑缺陷中的一種。
【文檔編號】G01N21/95GK104280406SQ201410472732
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】郭華芳, 吳浩, 柳青, 林鎮(zhèn)榮, 李家杰, 林志賢 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所