[发明专利]热态圆柱形长材表面质量视觉检测的成像方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉检测方法和装置，具体说有关一种用于圆柱形长材表面质量的视觉检测方法和装置。

背景技术

机器视觉检测技术是近年来广泛应用于产品表面质量检测的重要手段，该技术通过获取被检测对象表面的图像并对图像进行分析和识别，据此对产品的表面质量进行评价。检测对象表面图像的获取是视觉检测系统中非常重要的一个环节，也是视觉检测系统能否成功实现其功能的关键。被测对象清晰图像的获取，有赖于检测系统中各关键器件及被测对象保持各技术参数的稳定。但是，由于生产条件及工艺的变化，从而导致被测对象参数经常变动，这需要同步调整视觉检测系统中的成像器件以保证成像参数不发生变化，从而得到稳定一致的被测对象图像。

在圆柱形长材表面质量检测中，因圆柱形长材表面为圆弧形状，且检测的位置一般处于高温、粉尘环境，检测条件较为恶劣；另外，因同一生产线上生产的圆柱形长材外径尺寸变化，这无疑也为检测增加了技术难度。近年来，国内外的研究者对冷态圆柱形长材的内表面检测进行了大量的研究，这些研究大多基于漏磁和超声检测技术，应用于热态圆柱形长材的外表面视觉检测研究则相对较少。发明名称为“对热态圆柱形件图像采集和处理系统（Image capturing and processing system for hot profiles of revolution）”的第EP2341330A2号欧洲专利介绍了一种对热态圆柱形长材表面进行成像的方法，布置有成120度分布的三组线阵CCD相机和线性光源，但该专利没有考虑圆柱形长材外径尺寸的变化。申请人为国际上进行线材检测技术研究的OG公司、发明名称为“带自校准的基于可移动图像的测量方法和装置（A method and apparatus of a portable imaging-based measurement with self calibration）”的第CN102549374A号的中国专利申请揭示的方案采用改变焦距的成像方式进行对焦，虽然考虑了长材外径尺寸的变化，但调整和实现均较为困难。

实现热态圆柱形长材表面缺陷的在线检测，对于尽早发现圆柱形长材的质量缺陷，减少批量缺陷的产生，提高圆柱形长材的成材率十分重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种热态圆柱形长材表面质量视觉检测的成像方法和装置，可根据圆柱形长材外径尺寸调整成像单元位置，获取不同规格圆柱形长材的高质量表面图像，以实现热态圆柱形长材表面质量在线检测。

根据本发明一方面提供一种热态圆柱形长材表面质量视觉检测的成像装置，包括：底座、多个成像单元、控制系统和同步调整机构，所述底座中央形成有供圆柱形长材穿过的通孔，在所述通孔外围布置有大齿圈，大齿圈的上端面在圆周方向上同心地形成有平面矩形螺纹结构；所述多个成像单元分别固定在安装座上，每一个成像单元包括图像传感器和光源，并围绕所述通孔沿周边以相等间隔角度布置在所述底座上，所述安装座底部形成有矩形螺纹以与所述的平面矩形螺纹结构相配合；所述控制系统与所述图像传感器连接，以计算图像传感器与圆柱形长材外表面之间的距离；所述同步调整机构由步进电机、小齿轮、所述大齿圈、所述矩形螺纹和矩形平面矩形螺纹结构组成，其中，所述步进电机与所述控制系统连接，以接收控制系统计算的该距离值信号以确定所述步进电机所需要的转动角度，小齿轮和大齿圈相互啮合，所述步进电机与小齿轮连接以驱动小齿轮带动大齿圈转动，通过平面矩形螺纹结构驱动各安装座连同各成像单元同步地沿通过所述通孔中心的方向移动而同步调整所述多个成像单元的位置。

所述多个成像单元为3个，围绕所述通孔沿周边布置的所述相等间隔角度为120度。

所述多个成像单元为4个，围绕所述通孔沿周边布置的所述相等间隔角度为90度。

所述多个成像单元为6个，围绕所述通孔沿周边布置的所述相等间隔角度为60度。

根据本发明另一方面提供一种热态圆柱形长材表面质量视觉检测的成像方法，包括：

获取圆柱形长材的外径尺寸；

计算步进电机需要转动的角度参数；

同步调整机构带动成像单元同步移动；

成像单元调整到位；

通过光源和图像传感器采集图像；

判断外径是否变化：若是变化，则获取圆柱形长材外径尺寸并继续后续步骤，否则若无变化调整结束。

所述计算步进电机需要转动的角度参数，包括：当圆柱形长材外径d变化时，由控制系统计算图像传感器与圆柱形长材外表面之间的距离，根据该距离值确定步进电机需要转动的角度。