CN106645181A - 基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测*** - Google Patents

基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，包括：照明模块，照明模块包括光源和透镜组件，光源发出来的光经过透镜组件折射后形成第一光路照射至轧辊磨削表面；显微摄像模块，显微摄像模块包括：显微镜头和相机模块，第一光路经轧辊磨削表面镜面反射或漫反射后形成第二光路，第二光路被显微镜头聚焦后由相机模块转换成图像或视频信息；数据传输与处理模块，数据传输与处理模块通过数据传输模块接收图像或视频信息，对轧辊磨削表面的图像进行识别和处理，对轧辊磨削表面缺陷进行定性分析和定量测量。根据本发明的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***可以快速且准确地检测轧辊磨削表面的缺陷，提升轧辊磨削表面质量及稳定性。

Description

基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***
技术领域
本发明涉及磨削加工表面缺陷检测领域，尤其涉及一种基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***。
背景技术
轧辊表面质量是影响轧制产品质量的一个关键因素，在轧辊制造时的初磨削及轧制生产的修磨过程中具有重要影响。轧辊磨削表面常见缺陷有螺旋纹、斜纹、网纹、色差、斑点、振纹、划痕、烧伤等等。
目前轧辊磨削过程中常用的自动化缺陷检测方法有涡流探伤、超声波探伤等，这些探伤方法可以实现裂纹等表面亚表面损伤的检测，但是对表面螺旋纹、网纹、斑点等表面缺陷无法实现有效地测量。针对后几种缺陷目前仍主要由经验丰富的工人通过肉眼在特定的角度及合适的光照条件下进行观测识别，这种观测方法对工人的经验要求高，检测的主观性强，且检测效率与准确率较低。同时，上述人工检测方法只能进行定性地观测而无法实现定量的测量，且由于肉眼观测的主观性无法形成统一的检测标准，从而使得对上述缺陷的评估收到严重的限制。此外，在工业实践中也往往采用打磨等方式对轧辊或轧制产品表面进行处理以增强检测效果，但是这些处理方法同样存在检测效率与准确率较低，且无法实现定量测量的缺陷。
由于轧辊的体积与重量大，磨削难度高，其磨削周期长，磨削过程相关的操作也需要较高的人力、物力与时间成本，对轧制生产影响大。从而开发一种可以实现螺旋纹、网纹、色差、斑点等缺陷进行定性分析和定量测量，轧辊磨削表面缺陷检测***对提升轧辊磨削表面质量及稳定性具有重要影响，具有紧迫的现实需求及可观的潜在应用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
为此，本发明提出一种基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，该基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***检测效率和准确率高。
根据本发明实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***包括：照明模块，所述照明模块包括光源和透镜组件，所述光源发出来的光经过所述透镜组件折射后形成第一光路照射至所述轧辊磨削表面；显微摄像模块，所述显微摄像模块包括：显微镜头和相机模块，所述第一光路经所述轧辊磨削表面镜面反射或漫反射形成第二光路，所述第二光路被所述显微镜头聚焦后由所述相机模块转换成图像或视频信息；数据传输与处理模块，所述数据传输与处理模块通过数据传输模块接收所述图像或视频信息，对所述轧辊磨削表面的图像进行识别和处理，从而对所述轧辊磨削表面缺陷进行定性分析和定量测量。
根据本发明实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***可以快速且准确地检测轧辊磨削表面的缺陷，有效提升轧辊磨削表面质量及稳定性。
另外，根据本发明实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述第一光路在所述轧辊磨削表面形成圆形光斑或矩形光带。
根据本发明的一个实施例，所述透镜组件包括多个透镜，多个所述透镜沿所述第二光路方向间隔设置。
根据本发明的一个实施例，所述光源发出的光为白光或单色光。
根据本发明的一个实施例，所述数据传输模块为有线数据传输模块或无线数据传输模块。
根据本发明的一个实施例，所述第一光路和所述第二光路相对所述轧辊磨削表面的照射区域的中心法线对称设置或非对称设置。
根据本发明的一个实施例，所述第一光路的中心光路与所述第二光路的中心光路的夹角为α。
根据本发明的一个实施例，所述α范围为0-160度。
根据本发明的一个实施例，所述照明模块和所述显微摄像模块位于所述轧辊磨削表面的同一侧。
根据本发明的一个实施例，所述照明模块和所述显微摄像模块在水平方向和竖直方向的位置可调节。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***的结构示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***的结构示意图。
附图标记：
照明模块10；光源11；透镜组件12；
显微摄像模块20；显微镜头21；相机模块22；
数据传输与处理模块30；
轧辊200。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照图1-图2描述根据本发明实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，该轧辊200磨削表面缺陷检测***可以实现对轧辊200磨削表面的螺旋纹、网纹、色差和斑点等缺陷进行定性分析和定量测量。
如图1和图2所示，基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***大体可以包括：照明模块10、显微摄像模块20和数据传输与处理模块30。
具体地，照明模块10包括光源11和透镜组件12，光源11发出来的光经过透镜组件12折射后形成第一光路照射至轧辊200磨削表面。显微摄像模块20包括：显微镜头21和相机模块22，第一光路经轧辊200磨削表面镜面反射或漫反射形成第二光路，第二光路被显微镜头21聚焦后由相机模块22转换成图像或视频信息。
数据传输与处理模块30通过数据传输模块接收图像或视频信息，对轧辊200磨削表面的图像进行识别和处理，从而对轧辊200磨削表面缺陷进行定性分析和定量测量。
根据本发明实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***对轧辊200磨削表面缺陷进行检测时大体包括如下过程：首先将经过透镜组件12折射后的第一光路(平行光)照射至轧辊200磨削表面，使得轧辊200磨削表面形成圆形光斑或矩形光带，以起到提高轧辊200磨削表面亮度的作用，将轧辊200磨削表面的螺旋纹、网纹、色斑和色差等缺陷凸显出来，其中，光源11发出来的光以白光或单色光为佳，由此，可以进一步将轧辊200磨削表面的缺陷给显现出来。
接着经过轧辊200磨削表面发射的第二光路被显微镜头21采集，经过显微镜头21的聚焦、放大后由相机模块22转换成图像或视频信息，图像或视频信息传输至数据传输与处理模块，通过数据传输与处理模块30对轧辊200磨削表面的图像进行识别和处理，从而对轧辊200磨削表面缺陷进行定性分析和定量测量。
也就是说，轧辊200磨削表面的缺陷通过显微摄像模块20被记录成图像或视频信息，经过数据传输与处理模块30的处理可以使得缺陷图像的特征增强，并根据需要对特征进行提取，从而使得轧辊200磨削表面缺陷得以有效地观测和测量。相比于传统人工检测方法而言，本发明实施例通过显微摄像模块20记录形成缺陷图像或视频信息，检测效率和准确率均大大提高，避免受到人工肉眼观测的主观性和局限性影响。
根据本发明实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***可以快速且准确地检测轧辊200磨削表面的缺陷，有效提升轧辊200磨削表面质量及稳定性。
在本发明一些实施例中，如图1和图2所示，轧辊200磨削表面缺陷检测***包括：照明模块10、显微摄像模块20和数据传输与处理模块30。其中，图像或视频信息通过有线数据传输模块传送至数据传输与处理模块30，有线数据传输模块可以为网线传输、USB传输、CamLink传输等方式
具体地，照明模块10包括光源11和透镜组件12，光源11发出来的光经过透镜组件12折射后形成第一光路照射至轧辊200磨削表面。显微摄像模块20包括：显微镜头21和相机模块22，第一光路经轧辊200磨削表面反射形成第二光路，第二光路被显微镜头21聚焦后由相机模块22转换成图像或视频信息。第一光路的中心光路与第二光路的中心光路的夹角为α。
数据传输与处理模块30通过数据传输模块接收图像或视频信息，对轧辊200磨削表面的图像进行识别和处理，从而对轧辊200磨削表面缺陷进行定性分析和定量测量。
如图1所示，在明域(明场)照明的情形下，第一光路和第二光路相对轧辊200磨削表面的照射区域的中心法线对称设置，第一光路经过轧辊200磨削表面镜面反射形成第二光路。如图2所示，在暗域(暗场)照明的情形下，第一光路和第二光路相对轧辊200磨削表面的照射区域的中心法线非对称设置，第一光路经过轧辊200磨削表面漫反射形成第二光路。第一光路的中心光路与第二光路的中心光路的夹角为α。可选地，α范围为0-160度。
其中，透镜组件12包括多个透镜，多个所透镜沿第二光路方向间隔设置。由此，可以保证光源11发出的来被充分地折射，保证轧辊200磨削表面缺陷被有效地凸显出来。
可选地，照明模块10和显微摄像模块20位于轧辊200磨削表面的同一侧。如图1所示，照明模块10和显微摄像模块20均位于轧辊200磨削表面的上侧。由此，可以使得基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***检测更方便，准确度更高。
有利地，照明模块10和显微摄像模块20在水平方向和竖直方向的位置可调节。从而可以根据实际测量的情况调节照明模块10和显微摄像模块20在水平方向和竖直方向的位置，提高基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***的检测准确度。
在本发明另一些实施例中，如图1和2所示，轧辊200磨削表面缺陷检测***包括：照明模块10、显微摄像模块20和数据传输与处理模块30。其中，图像或视频信息通过有线数据传输模块传送至数据传输与处理模块30，无线数据传输模块可以为WIFI或蓝牙数据传输模块。
具体地，照明模块10包括光源11和透镜组件12，光源11发出来的光经过透镜组件12折射后形成第一光路照射至轧辊200磨削表面。显微摄像模块20包括：显微镜头21和相机模块22，第一光路经轧辊200磨削表面反射形成第二光路，第二光路被显微镜头21聚焦后由相机模块22转换成图像或视频信息。如图1所示，在明域(明场)照明的情形下，第一光路和第二光路相对轧辊200磨削表面的照射区域的中心法线对称设置，第一光路经过轧辊200磨削表面镜面反射形成第二光路。如图2所示，在暗域(暗场)照明的情形下，第一光路和第二光路相对轧辊200磨削表面的照射区域的中心法线非对称设置，第一光路经过轧辊200磨削表面漫反射形成第二光路。第一光路的中心光路与第二光路的中心光路的夹角为α。可选地，α范围为0-160度。
数据传输与处理模块30通过数据传输模块30接收图像或视频信息，对轧辊200磨削表面的图像进行识别和处理，从而对轧辊200磨削表面缺陷进行定性分析和定量测量。
其中，透镜组件12包括多个透镜，多个所透镜沿第二光路方向间隔设置。由此，可以保证光源11发出的来被充分地折射，保证轧辊200磨削表面缺陷被有效地凸显出来。
可选地，照明模块10和显微摄像模块20位于轧辊200磨削表面的同一侧。照明模块10和显微摄像模块20在水平方向和竖直方向的位置可调节。
下面描述根据本发明一个具体实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***的检测过程。
参照图1，本发明实施例的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***的操作与检测方法为：第一根据被测轧辊200尺寸与待检测缺陷情况，选择显微摄像***合适的放大倍数，并初步调整其与被测轧辊200表面待测区域的垂直距离h；第二调整照明***和显微摄像***之间的距离d及二者各自的倾角β1、β2使照明***发射光路中心与显微摄像***接收光路中心之间成一特定夹角α；第三固定照明***，结合显微图像显示情况对显微摄像***进行微调以获得清晰的显微图像，并对显微镜头21放大倍数进行标定；第四对轧辊200表面进行测量，可以直接通过实时的显微图像和/或图像增强实时处理后的显微图像进行定性判断，同时可以通过缺陷显微特征提取等图像处理得到定性与定量检测结果；第五通过机械***带动照明***与显微摄像***整体运动和/或被测轧辊200旋转测量轧辊200表面不同区域，这一过程中一般不需对检测***进行重新调整与标定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“、底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，包括：
照明模块，所述照明模块包括光源和透镜组件，所述光源发出来的光经过所述透镜组件折射后形成第一光路照射至所述轧辊磨削表面；
显微摄像模块，所述显微摄像模块包括：显微镜头和相机模块，所述第一光路经所述轧辊磨削表面镜面反射或漫反射射形成第二光路，所述第二光路被所述显微镜头聚焦后由所述相机模块转换成图像或视频信息；
数据传输与处理模块，所述数据传输与处理模块通过数据传输模块接收所述图像或视频信息，对所述轧辊磨削表面的图像进行识别和处理，从而对所述轧辊磨削表面缺陷进行定性分析和定量测量。
2.根据权利要求1所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述第一光路在所述轧辊磨削表面形成圆形光斑或矩形光带。
3.根据权利要求1所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述透镜组件包括多个透镜，多个所述透镜沿所述第二光路方向间隔设置。
4.根据权利要求1所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述光源发出的光为白光或单色光。
5.根据权利要求1所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述数据传输模块为有线数据传输模块或无线数据传输模块。
6.根据权利要求1所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述第一光路和所述第二光路相对所述轧辊磨削表面的照射区域的法线对称设置或非对称设置。
7.根据权利要求1所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述第一光路的中心光路与所述第二光路的中心光路的夹角为α。
8.根据权利要求7所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述α范围为0-160度。
9.根据权利要求1所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述照明模块和所述显微摄像模块位于所述轧辊磨削表面的同一侧。
10.根据权利要求9所述的基于显微视觉的轧辊磨削表面缺陷检测***，其特征在于，所述照明模块和所述显微摄像模块在水平方向和竖直方向的位置可调节。
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