CN106596562A - 基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置及方法 - Google Patents

基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及磁环技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置及方法，利用拍摄装置采集待测磁环的外观图像给控制器，控制器根据外观图像自动检测出待测磁环的外观缺陷，从而十分方便地检测出磁环工件内外径尺寸、同心度、表面异物、凸点、裂纹、缺口等缺陷种类，与传统的人工检测相比，检测速度更快，检测精度更高，检测标准更规范，同时利用环形无影光灯对待测磁环进行360度无影打光，确保拍摄装置的拍摄效果不受光影所影响，使拍摄图像更加清晰，根据图像分析出的检测结果更加准确可靠。

Description

基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置及方法
技术领域
本发明涉及磁环技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置及方法。
背景技术
目前，伴随着磁环生产行业的应用需求不断提高，对其生产质量要求也越来越高，因此如何确保对外出售的产品的外观质量就显得尤为重要。然而，传统的磁环外观质量检测方式采用人工检测，这种方式检测出来的磁环外观质量不一，检测效率低，无法形成规范化，且人工检测的人力成本高，不利于磁环生产行业的进一步发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置及方法，以提升磁环外观质量的检测效率，规范磁环外观质量的检测标准。
为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
提供一种基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置，包括环形无影光灯、拍摄装置和控制器，环形无影光灯和待测磁环同轴设置从而对待测磁环进行无影打光，拍摄装置采集待测磁环的外观图像给控制器，控制器根据外观图像检测待测磁环的外观缺陷。
其中，还包括透明载台和与控制器电连接的旋转装置，待测磁环放置在透明载台上，控制器控制旋转装置启动/停止，旋转装置驱动透明载台旋转从而带动待测磁环旋转。
其中，还包括触发装置，触发装置受触发给控制器发送电信号，控制器收到电信号则同步启动旋转装置和拍摄装置。
还提供一种基于机器视觉的磁环外观质量在线检测方法，将环形无影光灯和待测磁环同轴设置从而对待测磁环进行无影打光，用拍摄装置采集待测磁环的外观图像给控制器，用控制器根据外观图像检测待测磁环的外观缺陷。
其中，拍摄装置设有多个，拍摄装置采集待测磁环外观图像的过程包括以下步骤：
顶视图采集步骤：用第一拍摄装置采集待测磁环的顶视图并传输给控制器，控制器根据顶视图计算待测磁环的规格；
内视图采集步骤：用第二拍摄装置从待测磁环的环内上方向下倾斜拍摄出由待测磁环内轴面和顶面组成的内视图并传输给控制器，控制器根据内视图检测待测磁环内轴面和顶面上的外观缺陷；
外视图采集步骤：用第三拍摄装置从待测磁环的环外下方向上倾斜拍摄出由待测磁环外轴面和底面组成的外视图并传输给控制器，控制器根据外视图检测待测磁环外轴面和底面上的外观缺陷。
其中，所述顶视图采集步骤包括：
外径获取步骤：对顶视图进行图像二值化处理，然后分析顶视图以提取出待测磁环的外轮廓图像，再对待测磁环的外轮廓图像利用最小二乘法进行边缘拟合，从而得出待测磁环的第一中心和/或外径尺寸；
内径获取步骤：对顶视图进行图像二值化处理，然后分析顶视图以提取出待测磁环的内轮廓图像，再对待测磁环的内轮廓图像利用最小二乘法进行边缘拟合，从而得出待测磁环的第二中心和/或内径尺寸。
其中，所述顶视图采集步骤还包括：控制器根据待测磁环的第一中心和第二中心计算出待测磁环的同心度。
其中，在采集顶视图和内视图时，把环形无影光灯置于待测磁环正上方从而为待测磁环进行无影打光；在采集外视图时，把环形无影光灯置于待测磁环正下方从而为待测磁环进行无影打光。
其中，根据内径尺寸和外径尺寸将内视图和外视图划分为内轴面区域、顶面区域、外轴面区域和底面区域，然后分别对每个区域进行边缘特异性检测以标识出缺陷区域。
其中，对每个缺陷区域进行轮廓分析并将分析结果与预设的提取阈值进行比较，若分析结果大于提取阈值则对该缺陷区域所在的待测磁环进行提取。
本发明利用拍摄装置采集待测磁环的外观图像给控制器，控制器根据外观图像自动检测出待测磁环的外观缺陷，从而十分方便地检测出磁环工件内外径尺寸、同心度、表面异物、凸点、裂纹、缺口等缺陷种类，与传统的人工检测相比，检测速度更快，检测精度更高，检测标准更规范，同时利用环形无影光灯对待测磁环进行360度无影打光，确保拍摄装置的拍摄效果不受光影所影响，使拍摄图像更加清晰，根据图像分析出的检测结果更加准确可靠。
附图说明
下面利用附图来对本发明进行进一步的说明，但是附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。
图1为本发明的总体分析流程图；
图2为本发明的顶视图分析流程图。
图3为本发明的内视图分析流程图。
图4为本发明的外视图分析流程图。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明进行说明。
检测装置包括控制器、电连接控制器的光电传感器和由玻璃圆盘构成的透明载台，透明载台上方平放有待测磁环，透明载台下方固定连接旋转装置，旋转装置与控制器电连接，待测磁环被放置在透明载台时触发光电传感器向控制器发出电信号，控制器接收到电信号后启动旋转装置，被启动的旋转装置驱动透明载台旋转从而带动待测磁环匀速转动。为保证待测磁环的内外径及同心度检测的准确性，透明载台的正上方设有与控制器通讯连接的第一拍摄装置，该第一拍摄装置由带远光镜头的面阵相机组成，远光镜头朝向下方以拍摄待测磁环的顶视图。为保证磁环内轴面及顶面缺陷检测的完整性，在待测磁环的环内上方设有与控制器通讯连接的第二拍摄装置，该第二拍摄装置由带内360度镜头的面阵相机组成，内360度镜头向下倾斜以拍摄由待测磁环内轴面和顶面组成的内视图，同样，在透明载台下方的待测磁环环外设有与控制器通讯连接的第三拍摄装置，该第三拍摄装置由带外360度镜头的面阵相机组成，外360度镜头向上倾斜以拍摄由待测磁环外轴面和底面组成的外视图。
检测时，将待测磁环平放于透明载台上，此时光电传感器的光路被阻挡从而触发光电传感器向控制器发出电信号，控制器接收到电信号后控制旋转装置去驱动透明载台进行旋转，从而带动待测磁环匀速转动。如图1所示，控制器控制待测磁环转动后，执行以下方法步骤：
S1：如图2所示进行采集顶视图，包括：
S11：为了对待测磁环的360度无影打光以使待测磁环各处光照均匀，控制器控制移动装置把环形无影光灯置于待测磁环的同轴上方并把平行背光灯置于玻璃圆盘下方，然后启动第一拍摄装置进行拍摄以采集待测磁环的顶视图。
S12：对顶视图进行图像二值化处理，然后分析顶视图并利用轮廓提取技术以提取出待测磁环的外轮廓图像，再对待测磁环的外轮廓图像利用最小二乘法进行边缘拟合，从而得出待测磁环的顶面线条图，根据顶面线条图求出待测磁环的第一中心和外径尺寸等规格。同理，求出待测磁环的第二中心和内径尺寸等规格。将内径尺寸和外径尺寸不合格的产品自动分拣和归类处理。
S13：根据步骤S12中所求出的第一中心和第二中心计算在图像中的像素同心度，然后根据第一拍摄装置的像素缩放比例求出待测磁环的实际同心度等规格。将实际同心度的产品自动分拣和归类处理。
S2：如图3所示进行采集内视图，包括：
S21：保持环形无影光灯和平行背光灯位置不变，并启动第二拍摄装置进行拍摄以采集由待测磁环内轴面和顶面组成的内视图。
S22：根据步骤S12中所求出的内径尺寸和外径尺寸将内视图中的图像划分为内轴面区域和顶面区域，以避免采用内360度镜头采集的图像中磁环内轮廓边缘对表面缺陷检测的影响，然后分别对内轴面区域和顶面区域进行边缘特异性检测以标识出缺陷区域，从而检测出待测磁环内轴面和顶面上的外观缺陷。
S23：对步骤22中所得的每个缺陷区域进行轮廓分析并将分析结果与预设的提取阈值进行比较，若分析结果大于提取阈值则对该缺陷区域所在的待测磁环进行提取，从而不良产品的自动分拣和归类处理。
S3：如图4所示进行采集外视图，包括：
S31：控制移动装置把环形无影光灯置于待测磁环的同轴下方并把平行背光灯置于玻璃圆盘上方，然后启动第三拍摄装置进行拍摄以采集由待测磁环外轴面和底面组成的外视图。
S32：根据步骤S12中所求出的内径尺寸和外径尺寸将外视图中的图像划分为外轴面区域和底面区域，然后分别对外轴面区域和底面区域进行边缘特异性检测以标识出缺陷区域，从而检测出待测磁环外轴面和底面上的外观缺陷。
S33：对步骤S32中所得的每个缺陷区域进行轮廓分析并将分析结果与预设的提取阈值进行比较，若分析结果大于提取阈值则对该缺陷区域所在的待测磁环进行提取，从而不良产品的自动分拣和归类处理。
本发明针对磁环生产行业外观质量在线实时监测的需要，利用计算机视觉技术，实现了对磁环外观质量的在线实时检测，具有维护操作简便、速度快、可靠性强等优点，特别是针对生产线上生产的不同规格类型的磁环，都可以满足检测要求。同时利用环形无影光灯对待测磁环进行360度无影打光，以消除使用单向灯所产生的阴影区，使磁环图像在图像二值化时不会因阴影区的存在而产生误差，从而根据图像分析出的检测结果更加准确可靠。
需要说明的是，拍摄装置进行拍摄的过程中，控制器会根据待测磁环的转动速度控制拍摄装置拍摄时的曝光时间，以确保拍摄的照片清晰且无拖影。另外，第二拍摄装置不仅可以设于待测磁环的环内上方，也可以设于待测磁环的环外上方。同样，第三拍摄装置也可以设在透明载台上方的待测磁环环外。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置，其特征是：包括环形无影光灯、拍摄装置和控制器，环形无影光灯和待测磁环同轴设置从而对待测磁环进行无影打光，拍摄装置采集待测磁环的外观图像给控制器，控制器根据外观图像检测待测磁环的外观缺陷。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置，其特征是：还包括透明载台和与控制器电连接的旋转装置，待测磁环放置在透明载台上，控制器控制旋转装置启动/停止，旋转装置驱动透明载台旋转从而带动待测磁环旋转。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的磁环外观质量在线检测装置，其特征是：还包括触发装置，触发装置受触发给控制器发送电信号，控制器收到电信号则启动旋转装置。
4.基于机器视觉的磁环外观质量在线检测方法，其特征是：将环形无影光灯和待测磁环同轴设置从而对待测磁环进行无影打光，用拍摄装置采集待测磁环的外观图像给控制器，用控制器根据外观图像检测待测磁环的外观缺陷。
5.根据权利要求4所述的在线检测方法，其特征是拍摄装置设有多个，拍摄装置采集待测磁环外观图像的过程包括以下步骤：
顶视图采集步骤：用第一拍摄装置采集待测磁环的顶视图并传输给控制器，控制器根据顶视图计算待测磁环的规格；
内视图采集步骤：用第二拍摄装置从待测磁环的环内上方向下倾斜拍摄出由待测磁环内轴面和顶面组成的内视图并传输给控制器，控制器根据内视图检测待测磁环内轴面和顶面上的外观缺陷；
外视图采集步骤：用第三拍摄装置从待测磁环的环外下方向上倾斜拍摄出由待测磁环外轴面和底面组成的外视图并传输给控制器，控制器根据外视图检测待测磁环外轴面和底面上的外观缺陷。
6.根据权利要求5所述的在线检测方法，其特征是所述顶视图采集步骤包括：
外径获取步骤：对顶视图进行图像二值化处理，然后分析顶视图以提取出待测磁环的外轮廓图像，再对待测磁环的外轮廓图像利用最小二乘法进行边缘拟合，从而得出待测磁环的第一中心和/或外径尺寸；
内径获取步骤：对顶视图进行图像二值化处理，然后分析顶视图以提取出待测磁环的内轮廓图像，再对待测磁环的内轮廓图像利用最小二乘法进行边缘拟合，从而得出待测磁环的第二中心和/或内径尺寸。
7.根据权利要求6所述的在线检测方法，其特征是所述顶视图采集步骤还包括：控制器根据待测磁环的第一中心和第二中心计算出待测磁环的同心度。
8.根据权利要求5所述的在线检测方法，其特征是：在采集顶视图和内视图时，把环形无影光灯置于待测磁环正上方从而为待测磁环进行无影打光；在采集外视图时，把环形无影光灯置于待测磁环正下方从而为待测磁环进行无影打光。
9.根据权利要求6所述的在线检测方法，其特征是：根据内径尺寸和外径尺寸将内视图和外视图划分为内轴面区域、顶面区域、外轴面区域和底面区域，然后分别对每个区域进行边缘特异性检测以标识出缺陷区域。
10.根据权利要求9所述的在线检测方法，其特征是：对每个缺陷区域进行轮廓分析并将分析结果与预设的提取阈值进行比较，若分析结果大于提取阈值则对该缺陷区域所在的待测磁环进行提取。
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