[发明专利]基于机器视觉的金属零件光洁表面微缺陷检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能检测领域，具体涉及一种基于机器视觉的金属零件光洁表面微缺陷检测装置及方法。

背景技术

金属零件在自动或人工加工和装配过程中，光洁表面上容易出现的裂纹、划痕、气泡、污渍、凹坑、孔洞等缺陷影响到产品的美观、使用，甚至是安全性能。因此，对光洁零件表面进行高效、准确检测显得至关重要。实现零件表面质量的自动检测已成为相关企业提高产品质量和核心竞争力的必要前提。

目前各零件厂商仍普遍采用传统的人工拣选方式，该方式存在工作量大、误检率和漏检率高、检测效率低等缺点。由于人工检测的主观因素，检测的精度和重复性难以达到较高的准确性和一致性要求。特别是随着生产过程自动化程度的不断提高，人工检测越来越不能满足当今工业领域的检测要求。此外，人工拣选的成本也给企业带来了沉重的经济和管理负担。

由于人工拣选的种种不足以及近年来视觉仿生技术在智能检测领域的快速发展，基于机器视觉技术的零件表面质量检测已逐步取代传统的人工视觉拣选方式。机器视觉检测技术是通过光学装置对零件照射，经视觉传感器感知后，由计算机图像处理并获取有效信息后进行控制的方法。机器视觉技术获取和感知的零件信息量丰富且准确，被广泛应用于零件表面质量的检测和识别过程中，尤其对于高速、大批量、连续自动化生产过程中的零件检测。

经对现有技术文献的检索发现，中国专利ZL 200910070423.X，公开日2010年3月3日，专利名称为：基于平行光照明的多目机器视觉检测装置及方法。公开了一种利用平行光源与三工位相机对某一零件同时拍摄，通过图像位置匹配和差分算法技术，设计出性能较可靠，抗共模干扰能力较强的零件表面质量检测系统。其不足在于：使用安装在龙门框架上三工位相机的结构方式，装置复杂，不利于安装调试，而且结构不够稳定可靠，影响图像处理效果，很难以应用于工业现场；三工位相机拍摄的图像进行差分处理时，需经历图像轮廓获取、裁减、平移、缩放、匹配以及8条差分规则的顺序处理过程，其中每一环节的计算误差都会影响最终的检测精度，尤其对于缓变缺陷的识别。同时，差分处理算法环节较多也降低了检测的实时性，影响工业现场在线检测效率。

中国专利ZL 200810201592.8，授权公告日2011年7月2日，专利名称为：硬币成品表面质量在线检测系统。公开了一种采用明、暗复合视场对硬币成品表面质量进行在线检测的系统，但是硬币微小缺陷特征不明显，很容易造成漏检。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于机器视觉的金属零件光洁表面微缺陷检测装置及方法，其目的是利用光学成像和图像采集获取金属零件的数字图像，通过对零件图像内表面和外边缘缺陷的检测，实现金属零件光洁表面微弱缺陷的准确、快速识别。

本发明的技术内容是：一种基于机器视觉的金属零件光洁表面微缺陷检测装置，包括电连接的成像定位调节机构和处理单元，该处理单元里置有电连接的图像采集卡、工控机、设备控制卡和报警器，用于图像的采集、传输、存储、处理、显示和报警。

该成像定位调节机构是框架式结构，包括底板、导杆、固定支架、滑动支架、步进电机等，用于CCD相机和平行光源在可调平面内的安装定位，其中，固定支架和滑动支架分别为长方形固定支架，在底板的中间位置安装有检测平台，在检测平台上置有被测零件，特别是：

在底板的四个边角位置通过导杆安装座安装有四根柱状的导杆，该四根柱状导杆的上端与顶端固定支架的四个边角端嵌合固定，在滑动支架和固定支架中间的位置安装有螺杆轴，螺杆轴的上端通过调节螺母安装在固定支架上，螺杆轴的下端通过轴套和卡簧固定在滑动支架上；

在滑动支架上两边分别装有相机槽型滑动板和光源槽型滑动板，在滑动支架的一边，CCD相机和远心镜头通过C型接口机械连接，并通过螺栓安装在相机安装板上，相机安装板通过紧固旋钮安装在相机槽型滑动板上，通过紧固旋钮调整CCD相机在X-Y平面内的角度；

在滑动支架的另一边，平行光源通过光源夹具安装在光源槽型滑动板上，光源夹具的一端安装有步进电机，步进电机调节平行光源在安装平面内的角度，通过光源槽型滑动板上安装固定的限位开关，限定平行光源在X-Y平面内的角度调整范围；