[发明专利]一种基于结构光的表面缺陷高速检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测系统及其检测方法，具体涉及一种基于结构光的用于检测平整表面上的缺陷的高速检测系统及其检测方法。

背景技术

对于一些具有平整表面的物体，人们往往不希望其存在有表面缺陷，例如公路路面、铁轨表面、飞机跑道表面等，当其有表面缺陷时，需要及时检出，并作相应的处理。

对于公路路面、铁轨表面、飞机跑道表面的缺陷，传统的检测方法是人工测量和确认，因其需要耗费大量的人力、物力和时间，而且检测数据不够精准，给道路的维修、养护带来了极大的不便。随着公路、铁路与民航的快速发展，道路路面缺陷的自动检测越来越受到重视。要求有高速的实时检测技术，在不影响正常交通的情况下进行快速高效的公路路面车辙、裂缝、沟槽和铁轨表面缺陷等参数的智能检测。公路路面和铁轨表面上的上述缺陷不仅引起车体颠簸，导致人体感觉不舒服，而且会加速公路和铁路的损坏，甚至引起交通事故，所以快速检测出道路和铁轨的缺陷情况从而为道路和铁轨维修、养护提供准确的状况分析指标是非常重要的。

目前存在很多的交通路面缺陷检测系统，例如，加速度传感器计算修正的惯性基准激光断面仪利用加速度传感器来减小车体震动对检测道路缺陷造成的影响，但其仍存在一定的问题：由于使用传感器获得车体的震动参数，一方面传感器自身存在有仪器误差，另一方面传感器与图像不能完全同步，也存在有误差，所以利用加速度传感器并不能完全解决车体震动对检测结果带来的影响问题。如何很好的克服车体震动带来的影响、使测量更加准确，是目前检测路面缺陷亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供一种结构设计合理、使用方便、测量精度高的基于结构光的表面缺陷检测系统及其检测方法，尤其适合公路路面以及铁轨表面的缺陷的检测。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于结构光的表面缺陷高速检测系统，其特征在于，包括：

光轴与待测表面形成俯角的高速相机，

光平面与高速相机光轴形成大于等于90°夹角的结构光源，

设置在前述高速相机与结构光源外围的遮光板，

接收并处理前述高速相机传来的图像信息的处理器；

前述高速相机与结构光源相对位置固定不变，高速相机的成像视场完全覆盖结构光源在待测表面上的投影。

前述的基于结构光的表面缺陷高速检测系统，其特征在于，前述高速相机与结构光源固定在同一个支架上。

前述的基于结构光的表面缺陷高速检测系统，其特征在于，前述高速相机的成像视场可设置。

利用前述的检测系统检测表面缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（一）、安装检测系统，同时调整检测系统与待测表面的位置关系；

（二）、启动检测系统，由高速相机采集待测表面的图像信息；

（三）、处理器接收并处理前述高速相机传来的图像信息；

（四）、获得效果图。

前述获得效果图的方法为：将每幅图像中的光带部分提取出来，按照顺序拼接成一幅图像，并将待测表面的缺陷部分用不同于背景的颜色表示出来。

前述的检测路面缺陷的方法，其特征在于，前述处理器处理图像信息的方法包括以下步骤：

（1）判断图像中待测表面是否存在缺陷：利用canny边缘检测的方法得到结构光源投影的上下单像素边缘，同时设定一个固定的阈值，将图像中的像素点a与其之前的像素点b做差，当差值大于固定的阈值时，判断像素点a处存在缺陷；图像中的每个像素点都使用同样的方法做差。

（2）计算表面缺陷的大小：根据前述判断出的有缺陷的位置，将无缺陷的位置对应的像素点进行拟合，得到一条直线，假设拟合点的像素位置为P(x,y)，实际测量点的像素位置为Q(x,y),结构光源的光平面与待测表面的夹角是固定的为θ，则得到偏差R的计算公式：

R(x,y)=Q(x,y)-P(x,y)                            （1）

进而可以得到表面缺陷的深度D的计算公式：

D=R(x,y)*tanθ                                  （2）

前述的检测表面缺陷的方法，其特征在于，前述做差的两个像素点之间间隔3至10个像素点。