CN107945152A - 工业相机的缺陷检测控制***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了工业相机的缺陷检测***，包括相机、与相机连接的镜头，多个光源，其中，多个光源以不同的角度朝向产品的正面，相机的主控单元控制多个光源的点亮顺序，同时启动相机的图像采集单元进行拍照生成多张照片；相机包括图像处理单元，图像处理单元包括将算法封装成的多个固定模块，用于图像处理，对多张图像进行合成和检测。本发明的有益效果是，通过多个角度拍摄的图像进行合成，然后在合成图像上检测出产品缺陷，解决了传统单一角度拍摄图像无法完全检测出产品缺陷的问题。

Description

工业相机的缺陷检测控制***及方法
技术领域
本发明涉及工业相机设备领域，特别是一种工业相机的缺陷检测控制***及方法。
背景技术
传统的缺陷检测方法都是使用固定发光角度的光源进行打光，对于检测物体表面划痕等缺陷检测因划痕方向、粗细和深度不一致时，因光源照射角度无法和划痕角度一致而导致成像效果不佳而导致无法准确检测出缺陷，本方法使用多角度分别进行打光并拍照，然后再将多次拍照合成，最终得到一张所有方向的划痕都能够清晰成像的图像，并通过软件算法检测出划痕等缺陷数据。
在工业自动化领域当中，经常需要对产品做缺陷检测，但缺陷检测也是工业机器视觉中最有难度的检测，因为缺陷种类繁多，没有较为统一的几何特征，并且不同的缺陷需要在各种不同的拍照环境下才能体现出来，现有的检测方法都是使用固定的打光方式，只能针对某种缺陷类型才会有较好的成像，并对划痕的角度变化以及较浅的划痕都无法得到理想的图像。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明要解决的技术问题有控制光源的频闪和拍照要做到同步，在将多张图像合成时需要用到一种非常复杂的图像合成算法，需要保证能够正确的保留缺陷部分并能够有效抑制干扰。是通过如下技术方案实现的。
工业相机的缺陷检测***，包括相机、与相机连接的镜头，多个光源，其中，多个光源以不同的角度朝向产品的正面，相机的主控单元控制多个光源的点亮顺序，同时启动相机的图像采集单元进行拍照生成多张照片，优选方案是多个光源的第一光源的光线与产品正面所在的平面的角度是45°～90°，第二光源的光线与产品正面所在的角度是90°～135°。
相机包括图像处理***，图像处理***包括将算法封装成的多个固定模块，用于图像处理和缺陷检测。
具体地，图像处理***具有封装成固定模块的图像合成模块、定位搜索模块、预处理模块、Blob分析模块和缺陷过检测块，用于将多张图像合成并检测缺陷。
工业相机的缺陷检测方法，相机及连接的镜头正对产品，第一光源正对产品、第二光源及第三光源位于镜头的，包括以下步骤：
相机控制光源依次闪光，拍摄多张照片；
相机的缺陷检测***对多张照片分别进行比对，筛选出照片上不同的像素；
经过算法处理得到对比后的结果数据，结果数据显示在与相机连接的显示器界面上。
图像处理***中：图像合成模块，通过算法将多次拍摄到的图像合成一张能够展示出不同方向下缺陷的图片。
定位搜索模块，根据预先学习好的模板，在图像中搜索相似目标的位置和角度。
预处理模块，通过算法滤除图像中的纹理背景，消除因光照不均匀的影响，突出显示缺陷部分。
Blob分析模块,用于图像分割：将图像中的目标和背景分离，并计算出目标的几何形状特征，如面积、重心、方向角度和外接矩形等特征。
缺陷检测模块，依据Blob分析模块分割得到的多个候选区域根据特征数据进行过滤筛选，排除掉误判的区域，仅保留缺陷部分数据。
图像处理单元的图像处理单元的图像合成模块将多个角度拍摄的图像合成一张图像，使用定位搜索模块找到产品所在位置，再用预处理模块通过算法滤除图像中的纹理背景，消除因光照不均匀的影响，突出显示缺陷部分，再通过Blob分析模块对图像进行分割，将可能是缺陷部分的区域提取并计算这些区域的形状特征，然后使用缺陷检测模块对比这些候选的区域的特征数据，筛选出符合缺陷特征的部分数据。
相机的通信单元包括内置以太网通信装置，支持多种标准网络和总线协议。
在实际应用中，智能相机与镜头、光源配合使用以便获取图像，智能相机中的图像处理软件拥有快速、稳定的图像处理算法，采集的图像经过算法处理得到相应结果数据，I/O模块输入/输出信号，最终结果数据显示在显示器界面上。
本发明的有益效果是，通过多个角度的照片进行合成对比通过数值的差异检测产品缺陷。
附图说明
图1是本发明的实施例的框线结构示意图。
图2是本发明的具体实施例中相机结构示意图。
具体实施方式
在以下内容中，参考附图对本发明的实施例进行说明。
如图1所示，工业相机的缺陷检测***，包括相机10、与相机连接的镜头20，多个光源30，其中，多个光源以不同的角度朝向产品60的正面，相机的主控单元控制多个光源的点亮顺序，同时启动相机的图像采集单元进行拍照生成多张照片；
相机包括图像处理单元，图像处理单元包括将算法封装成的多个固定模块，用于图像处理，对多张照片进行比对；
图像处理单元具有封装成固定模块的图像合成模块、定位搜索模块、预处理模块、Blob分析模块和缺陷过检测块，用于将多张图像合成并检测缺陷。
优选方案是，多个光源的第一光源的光线与产品正面所在的平面的角度是45°～90°，第二光源的光线与产品正面所在的角度是90°～135°，实际上并不限于该范围，在这个角度区间内，获取的照片的图案及光线质量更好。
如图2所示，在本发明的具体实施例中，相机是一种嵌入式图像处理设备，具有图像采集、图像处理单元、以及通讯功能；其中：
相机包括与镜头配合的图像采集单元11：与图像处理单元电路连接，图像采集单元相当于CCD/CMOS相机和图像采集卡，用于将光学图像转换为模拟/数字图像，并输出至图像处理单元；
图像处理单元12：包括封装成固定模块的图像合成模块、定位搜索模块、预处理模块、Blob分析模块和缺陷过检测块，用于图像处理和检测缺陷。
相机还包括通信单元13：与图像处理单元电路连接，用于控制信息、图像数据的通信任务，包括内置以太网通信装置，支持多种标准网络和总线协议，用于与其他智能设备通信，如计算机。
智能相机与镜头20、多个光源30配合使用以便获取图像，智能相机中的图像处理软件拥有快速、稳定的图像处理算法，通过封装成固定模块便于安装以及大规模应用，采集的图像经过图像处理单元的各模块内的算法处理得到相应结果数据，I/O模块50输入/输出信号，最终结果数据显示在与相机连接的显示器40界面上。
封装的多个图像处理模块，其中：图像合成模块，通过算法将多次拍摄到的图像合成一张能够展示出不同方向下缺陷的图片。
定位搜索模块，根据预先学习好的模板，在图像中搜索相似目标的位置和角度。
预处理模块，通过算法滤除图像中的纹理背景，消除因光照不均匀的影响，突出显示缺陷部分。
Blob分析模块,用于图像分割：将图像中的目标和背景分离，并计算出目标的几何形状特征，如面积、重心、方向角度和外接矩形等特征。
缺陷检测模块，依据Blob分析模块分割得到的多个候选区域根据特征数据进行过滤筛选，排除掉误判的区域，仅保留缺陷部分数据。
相机的通信单元包括内置以太网通信装置，支持多种标准网络和总线协议。
基于上述***的一种工业相机的缺陷检测方法，相机及连接的镜头正对产品，第一光源正对产品、第二光源及第三光源位于镜头的，包括以下步骤：
相机控制光源依次闪光，拍摄多张照片；
相机的缺陷检测***对多张照片分别进行比对，筛选出照片上不同的像素；
经过算法处理得到对比后的结果数据，结果数据显示在与相机连接的显示器界面上。
10.在上述步骤中，图像处理单元的图像合成模块将多个角度拍摄的图像合成一张图像，使用定位搜索模块找到产品所在位置，再用预处理模块通过算法滤除图像中的纹理背景，消除因光照不均匀的影响，突出显示缺陷部分，再通过Blob分析模块对图像进行分割，将可能是缺陷部分的区域提取并计算这些区域的形状特征，然后使用缺陷检测模块对比这些候选的区域的特征数据，筛选出符合缺陷特征的部分数据。
在实际应用中，智能相机与镜头、光源配合使用以便获取图像，智能相机中的图像处理软件拥有快速、稳定的图像处理算法，采集的图像经过算法处理得到相应结果数据，I/O模块输入/输出信号，最终结果数据显示在显示器界面上。
本发明的技术方案中，相机主要是通过软硬件结合的方式拍照及图像处理，由于芯片趋向微型化，在不失去性能的情况下，使相机整机体积更小小，再加上镜头、显示器，以及支架等，整个***占地面积少，通过将一些算法封装成模块，在图像处理过程中，能较长时间稳定运行，而且封装成模块后安装及使用非常的方便，且拥有稳定、高速的图像处理算法，提高了现场工作效率。使用时，在生产线上相机与其它设备连接方便，并提供基于拖拽式编辑的机器视觉软件程序，包含定位、测量、检测和识别等功能，还可对曝光时间以及曝光时刻进行精确外同步控制，拍照时支持外部硬件触发和外部闪光灯接口，而且自带8路数字I/O接口，方便与其他智能设备通信。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.工业相机的缺陷检测***，包括相机、与相机连接的镜头，多个光源，其中，多个光源以不同的角度朝向产品的正面，相机的主控单元控制多个光源的点亮顺序，同时启动相机的图像采集单元进行拍照生成多张照片；
相机包括图像处理单元，图像处理单元包括将算法封装成的多个固定模块，用于图像处理和缺陷检测；
图像处理单元具有封装成固定模块的图像合成模块、定位搜索模块、预处理模块、Blob分析模块和缺陷过检测块，用于将多张图像合成并检测缺陷。
2.根据权利要求1所述的缺陷检测***，其特征在于，优选方案是，多个光源的第一光源的光线与产品正面所在的平面的角度是45°～90°，第二光源的光线与产品正面所在的角度是90°～135°。
3.根据权利要求1所述的缺陷检测***，其特征在于，图像合成模块，通过算法将多次拍摄到的图像合成一张能够展示出不同方向下缺陷的图片。
4.根据权利要求1所述的缺陷检测***，其特征在于，定位搜索模块，根据预先学习好的模板，在图像中搜索相似目标的位置和角度。
5.根据权利要求1所述的缺陷检测***，其特征在于，预处理模块，通过算法滤除图像中的纹理背景，消除因光照不均匀的影响，突出显示缺陷部分。
6.根据权利要求1所述的缺陷检测***，其特征在于，Blob分析模块,用于图像分割：将图像中的目标和背景分离，并计算出目标的几何形状特征，如面积、重心、方向角度和外接矩形等特征。
7.根据权利要求1所述的缺陷检测***，其特征在于，缺陷检测模块，依据Blob分析模块分割得到的多个候选区域根据特征数据进行过滤筛选，排除掉误判的区域，仅保留缺陷部分数据。
8.工业相机的缺陷检测方法，相机及连接的镜头正对产品，第一光源正对产品、第二光源及第三光源位于镜头的，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、相机控制光源依次闪光，拍摄多张照片；
步骤2、相机的图像处理单元对多张照片分别进行比对，筛选出照片上不同的像素；
步骤3经过算法处理得到对比后的结果数据，结果数据显示在与相机连接的显示器界面上。
9.根据权利要求8所述的缺陷检测方法，其特征在于，图像处理单元的图像合成模块将多个角度拍摄的图像合成一张图像，使用定位搜索模块找到产品所在位置，再用预处理模块通过算法滤除图像中的纹理背景，消除因光照不均匀的影响，突出显示缺陷部分，再通过Blob分析模块对图像进行分割，将可能是缺陷部分的区域提取并计算这些区域的形状特征，然后使用缺陷检测模块对比这些候选的区域的特征数据，筛选出符合缺陷特征的部分数据。
10.根据权利要求9所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述缺陷检测模块还用于通过对比筛选的不同的值，生产结果数据显示。
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