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机器视觉技术具有高效率、高精度、强一致性以及非接触式检测等优点,在工业产品表面缺陷检测中应用广泛。高反射曲面工件因其表面具有强反射的特性,采集到的图像容易形成亮斑,给缺陷检测带来了困难,是业界尚未解决的痛点。本文研究了高反射曲面工件表面的光照模型,采用常见的光源进行光照实验。在此基础上,设计了一种基于反射云纹的高反射曲面工件表面缺陷检测方法,完成了在云纹图像背景中提取缺陷的算法,最后进行了缺陷检测系统的软硬件设计及实验验证。
主要内容及工作如下:
(1)介绍了高反射曲面工件表面缺陷检测的难点,通过对高反射曲面表面光照模型的研究,分析其光照成分,为光源实验提供参考。
(2)以打磨抛光后的不锈钢锅外壁作为检测对象,描述了本文待检测的几种缺陷类型及其产生的原因。对比了常见光源对高反射曲面的光照效果,实验结果表明传统光源方案不能满足同时多种缺陷的照明需求。
(3)研究了条纹投影技术与条纹反射技术及其优缺点,并设计了一种基于等宽条纹反射的高反射曲面工件缺陷检测方法。介绍了该检测方法的原理、光路模型。图像采集的结果表明本方法能很好的表征多种缺陷信息。最后给出了曲率、条纹宽度对本文方法的影响。
(4)针对采集的条纹图像设计了缺陷提取算法。包括自动获取图像中的ROI区域,缺陷信息增强,利用条纹图像的方向性特点,采用Gabor变换与最大熵分割实现缺陷的提取。最后利用缺陷的梯度与面积特征,进行伪缺陷剔除,输出缺陷信息。
(5)基于MFC框架、OpenCV视觉算法库以及相机的SDK,搭建了硬件实验平台并设计了一种缺陷检测软件,最后利用本文的缺陷检测装置进行了相关实验验证,对不同缺陷类型的检测效果和算法消耗时间进行了统计,分析了其误差产生的原因。
实验结果表明:本方法能够有效检测出打磨抛光曲面工件表面的砂眼、砂带痕、橘皮等常见缺陷。利用本文的装置,对不同类型缺陷的平均检出率为95.4%,在大小为150×50 mm2的幅面中能检测出的最小缺陷面积为0.5×0.5 mm2,单幅图像处理算法平均耗时43.25 ms;同时本系统可以根据需要设置检测的分辨率,具有较好的可拓展性、普适性。本研究为高反射曲面工件表面缺陷检测提供了理论参考,具有一定的经济价值。
主要内容及工作如下:
(1)介绍了高反射曲面工件表面缺陷检测的难点,通过对高反射曲面表面光照模型的研究,分析其光照成分,为光源实验提供参考。
(2)以打磨抛光后的不锈钢锅外壁作为检测对象,描述了本文待检测的几种缺陷类型及其产生的原因。对比了常见光源对高反射曲面的光照效果,实验结果表明传统光源方案不能满足同时多种缺陷的照明需求。
(3)研究了条纹投影技术与条纹反射技术及其优缺点,并设计了一种基于等宽条纹反射的高反射曲面工件缺陷检测方法。介绍了该检测方法的原理、光路模型。图像采集的结果表明本方法能很好的表征多种缺陷信息。最后给出了曲率、条纹宽度对本文方法的影响。
(4)针对采集的条纹图像设计了缺陷提取算法。包括自动获取图像中的ROI区域,缺陷信息增强,利用条纹图像的方向性特点,采用Gabor变换与最大熵分割实现缺陷的提取。最后利用缺陷的梯度与面积特征,进行伪缺陷剔除,输出缺陷信息。
(5)基于MFC框架、OpenCV视觉算法库以及相机的SDK,搭建了硬件实验平台并设计了一种缺陷检测软件,最后利用本文的缺陷检测装置进行了相关实验验证,对不同缺陷类型的检测效果和算法消耗时间进行了统计,分析了其误差产生的原因。
实验结果表明:本方法能够有效检测出打磨抛光曲面工件表面的砂眼、砂带痕、橘皮等常见缺陷。利用本文的装置,对不同类型缺陷的平均检出率为95.4%,在大小为150×50 mm2的幅面中能检测出的最小缺陷面积为0.5×0.5 mm2,单幅图像处理算法平均耗时43.25 ms;同时本系统可以根据需要设置检测的分辨率,具有较好的可拓展性、普适性。本研究为高反射曲面工件表面缺陷检测提供了理论参考,具有一定的经济价值。