[发明专利]一种铜件表面缺陷检测的机器视觉系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉表面缺陷检测技术领域，特别是涉及精密铜件的表面缺陷的图像视觉检测系统。

背景技术

电机精密铜件作为高铁牵引电机的关键部件，高铁对于电机精密铜件的表面质量有着严格要求。铜件的表面缺陷主要有夹杂，裂纹以及凹坑等，目前，工厂对精密铜件表面缺陷主要采用人工渗透探伤和人工目视检测的方法。人工渗透探伤涉及到污水处理以及对环境造成污染，加之近年来劳动力成本持续上升和招工难的问题，以及人工检测容易造成误判和漏检，所以采用机器视觉的检测设备对电机精密铜件进行表面缺陷检测是十分必要和迫切的。

发明内容

本发明的目的在于克服目前人工检测方法造成后续污染以及人工检测精度和效率都不高的缺点，提出一套对铜件的表面缺陷(夹杂，裂纹以及凹坑等)进行检测的机器视觉图像检测解决方案。通过该图像采集系统可以获得满意的铜件缺陷特征图，从而在基于图像的基础上，可以对铜件进行检测判定。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案步骤如下：

一种铜件表面缺陷检测的机器视觉系统，所述机器视觉系统包括：

皮带传送机构，用于将待检测的铜件传送到指定位置；

传感器，用于当所述铜件到达传感器固定位时，控制皮带传送机构停止运动，并同时触发图像采集系统的工作；

图像采集系统，其包括用于对对铜件进行照射的同轴光光源以及对铜件进行拍照的相机组件；

所述机器视觉系统进行铜件表面缺陷检测的方法是：

步骤1、确定好图像采集系统各部分的工作参数；

步骤2、铜件通过皮带传送机构，传送到传感器固定位；

步骤3、开启的同轴光光源检测铜件表面的裂纹缺陷，然后相机组件拍摄铜件的图像，通过图像检测算法判断铜件的表面是否有裂纹缺陷；

步骤4、采用数字控制器调节同轴光光源的亮度，将同轴光光源调到更大的亮度阈值以表征铜件表面的夹杂、气孔和凹坑缺陷，相机组件在该亮度下拍摄铜件的图像，通过图像检测算法判断铜件的表面是否有夹杂、气孔或凹坑缺陷；

步骤5、取图完毕后，根据铜件检测判定是否为缺陷的结果进行分类，通过传送带将铜件运送到指定的位置完成分拣。

所述相机组件包括相机本体和镜头。

图像采集系统各部分的工作参数包括：同轴光光源的亮度，相机本体的工作距离，镜头的光圈、焦距、工作距离以及视场大小。

所述传感器为光电传感器，通过铜件对光电传感器的光信号进行阻挡引起光电传感器输出电信号的变化判断铜件是否到达传感器固定位。

所述该机器视觉系统进一步包括一控制器，所述光电传感器的输出信号连接于该控制器的输入端，该控制器的输出端分别与皮带传送机构、同轴光光源和相机组件电性连接，用于在铜件到达指定位置时，控制皮带传送机构停止工作、以及触发同轴光光源和相机组件的工作，所述控制器并控制皮带传送机构的运行速度、以及在数字控制器对同轴光光源的亮度进行调节后再次触发相机组件对铜件进行拍照。

所述图像检测算法的步骤包括：

将获取的图像进行中值滤波；

将中值滤波后的图像动态阈值二值化进行分割图像，形成二值化图像；

将二值化图像通过先膨胀再腐蚀的数学形态学开运算，以消除二值化图像中的孤立点，在对进行数学形态学开运算后的图像进行先腐蚀再膨胀的数学形态学闭运算，以消除匹配误差而造成的缺陷区域分裂；

对进行数学形态学闭运算后的图像通过Blob算法进行分析，提取该图像中的色块，所述色块即对应裂纹缺陷、以及夹杂、气孔或凹坑缺陷中的一种。

对于初始同轴光光源亮度下相机组件采集的图像而言，所述色块对应裂纹缺陷；

对于数字控制器调节同轴光光源的亮度下相机组件采集的图像而言，所述色块对应夹杂、气孔或凹坑缺陷中的一种。

优选的，皮带传送系统以及光电传感器指定位置属于机械传动部分，传动的速度，传感器的位置以及相机的选型三者之间都是相互关联。

优选的，同轴光下检测铜件是否存在裂纹缺陷，同轴光光源的亮度需要选得合适，然后对拍摄的图片进行动态阈值分割二值化后，采用形态学和BLOB分析来检测裂纹是否存在。

优选的，数字控制器调整同轴光源的亮度后，光源的亮度值使得铜件背景图的其他夹杂、气孔和凹坑等缺陷表征明显。然后对所拍摄的图片进行二值化后采用BLOB分析判定出缺陷。

本发明与现有技术相比具有以下的优势：