CN108896579A - 基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，包括：积分笼照明装置，包括漫射照明装置和积分笼，积分笼的笼壁上开设有用于安装漫射照明装置的光源孔、用于传送部件/材料的传送入口和传送出口、以及用于安装成像组件的至少六个检测孔；成像装置，包括布置于积分笼外的多个成像组件，每一检测孔至少配置一个成像组件，用于透过检测孔对进入积分笼内的部件/材料进行成像扫描以实现对部件/材料表面缺陷的全视面检测；传送装置，用于使部件/材料表面从积分笼照明装置内平稳地穿过；支撑装置，用于安装积分笼照明装置、成像装置；控制器，连接漫射照明装置和成像装置；数字图像处理装置，与控制器及成像装置通信连接。

Description

基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***

技术领域

本发明涉及部件/材料表面缺陷检测技术领域，特别地，涉及一种基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***。

背景技术

现有的缺陷检测***，包括激光器、摄像头、计算机和图像处理装置，被检材料/部件放置于载物平台上，摄像头位于载物平台上方，摄像头与计算机相连，计算机内置图像处理装置。激光器位于被检材料的一侧，其发出的光束经玻璃后以一定光路射出，计算机控制摄像机对玻璃正面进行拍摄，拍摄获得的图像由计算机采集并由图像处理装置进行识别。

此种缺陷检测***由于激光器固定于被检材料一侧，其位置固定，只能对被检材料进行单一方向的照明。当需要拍摄被检材料另一面的缺陷图像时，需要将被检材料翻转。这种检测***在检测过程中由于方向性照明容易出现成像阴影和视角盲点，以及在此背景下产生缺陷隐匿、逃逸现象，部件翻转过程经常造成被检材料的振动，容易对拍摄图像造成干扰，导致检测结果的复杂性和不确定性。

发明内容

本发明提供了一种基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，以解决现有检测***采用方向性照明和部件翻转容易造成成像阴影、视角盲点，以及由此引发检测结果的复杂性和不确定性的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，包括：积分笼照明装置，包括漫射照明装置和积分笼，积分笼的笼壁上开设有用于安装漫射照明装置的光源孔、用于传送部件/材料的传送入口和传送出口、以及用于安装成像组件的至少六个检测孔；成像装置，包括布置于积分笼外的多个成像组件，每一检测孔至少配置一个成像组件，用于透过检测孔对进入积分笼内的部件/材料进行成像扫描以实现对部件/材料表面缺陷的全视面检测；传送装置，用于使部件/材料表面从积分笼照明装置内平稳地穿过；支撑装置，用于安装固定积分笼照明装置、成像装置；控制器，连接漫射照明装置和成像装置，用于控制漫射照明装置实现照明模式的转换和光谱的变换，以及用于控制成像装置在部件/材料进入积分笼内且被照明时对其进行连续扫描以获取各视面影像数据；数字图像处理装置，与控制器及成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收成像装置生成的图像数据，并按照分时切换顺序重组各通道影像数据，使成像装置对每种照明通道形成独立的影像，以及进行图像分析、识别部件/材料表面的缺陷。

进一步地，漫射照明装置的光源为可见光源，光源的光谱范围处在成像装置的感光范围内；成像装置包括各检测孔的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件，成像组件可配置普通镜头或显微镜头；成像组件为CCD线阵成像组件、CCD面阵成像组件、CMOS线阵成像组件、CMOS面阵成像组件中任一种。

可选地，积分笼为真空积分笼或者常压积分笼；真空积分笼内为真空腔体，包括积分笼腔体、腔体真空装置、入口气闸和出口气闸，腔体真空装置用于将积分笼腔体内的空气抽出，入口气闸和出口气闸分别位于传送入口和传送出口处，入口气闸和出口气闸分别包括上游常压闸门、下游真空闸门、闸室、阀门、闸室真空装置，闸室通过上游常压闸门和下游真空闸门分别与积分笼腔体和外界区隔，阀门用于供外界空气进入闸室，闸室真空装置用于将气闸内的空气抽出；常压积分笼内为常压，积分笼内外气压相等，传送入口和传送出口选配无门、手动门或自动门。

可选地，成像装置包括各检测孔的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件；至少在积分笼的上视面、下视面、左视面、右视面、前视面、后视面共六个视面的中心上分别开设一个笼心垂直检测孔，每一检测孔至少部署一个成像组件，分别从被测部件/材料的正视面、后视面、上视面、下视面、左视面以及右视面六个检测面捕获被测部件/材料穿过笼心时的正视图、后视图、上视图、下视图、左视图和右视图影像，实现对被测部件/材料的全视面检测。

可选地，至少六个检测孔的成像组件在控制器的控制下开启或关闭，组合成多种检测模式：单视面检测模式、面对面检测模式、邻接面检测模式、三邻接面检测模式、四邻接面检测模式、双对面检测模式、盆形检测模式和全视面检测模式。

进一步地，传送装置包括重力传送装置和磁悬浮传送装置中至少一种。

可选地，重力传送装置包括喂入装置、入口滑落装置、出口接住装置和出口转运装置，喂入装置位于传送入口的上方，入口滑落装置设置于传送入口处并衔接入口的喂入装置和传送入口，出口接住装置设置于传送出口处并衔接传送出口和位于积分笼下方的出口转运装置。

可选地，磁悬浮传送装置包括入口放置装置、传送带式输送机构、悬浮模块和出口转运装置，传送带式输送机构包括置于积分笼下方的主动轮、从动轮以及传送带，传送带在主动轮及从动轮的驱动下在积分笼下方水平运动，悬浮模块与传送带相连接并用于对部件/材料产生悬浮力使之起浮至传送入口的高度，悬浮模块随传送带水平运动，部件/材料随悬浮模块沿水平向从传送入口进入积分笼并从传送出口移出。

进一步地，数字图像处理装置包括以下至少之一：超分辨模块，用于对接收的连续多帧图像，利用图像拟合算法和图像重建的超分辨率算法对图像进行合成，突破成像组件本身分辨率的限制，获得超分辨率图像，获得部件/材料表面的全视面的细节信息；三维合成模块，用于将同一时序上六个视面的影像进行合成，建立被测部件/材料的三维模型，与被测部件/材料的三维标准模型进行比较，从而从整体上对被测部件/材料的形状变异缺陷进行检测，和长宽高极值检测；缺陷识别模块，用于对采集的图像进行图像分析，识别其感知范围内的所有缺陷。

进一步地，数字图像处理装置还包括以下至少之一：质量等级划分模块，用于对缺陷分析结果进行统计以对产品进行质量分级得到质量等级信息；缺陷位置分析模块，用于根据缺陷分析结果确定各缺陷的长度、宽度、面积和三维相对位置信息，并生成缺陷的平面分布图和/或三维分布图；存储模块，用于接收并存储缺陷分析结果。

本发明基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，通过控制器控制照明模式的变化，并且采用非接触传送装置实现部件/材料在积分笼中无接触地穿过积分笼腔体，成像装置在积分笼照明装置提供的360°立体无影照明环境下一站式捕获部件/材料表面的全视面影像，数字图像处理装置同时对全视面影像进行分析，各视面影像相互佐证，相互补充，提高了缺陷的检测效率、检出率和识别率，本发明通过在积分笼上设置多个检测孔，并对应配置成像组件以对部件/材料实现全视面检测，无需翻转部件，避免了方向性照明和部件翻转背景下的成像阴影、视角盲点和复杂性和不确定性，以及在此背景下缺陷隐匿、逃逸现象。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***的结构示意图；

图2是本发明的悬浮传送装置的另一种实施方式的结构示意图。

附图标号说明：

1、积分笼；2、漫射面光源；3、上视检测孔；4、下视检测孔；5、传送出口；6、传送入口；7、上视相机；8、左视相机；9、下视相机；10、右视相机；11、传送带；12、悬浮模块；13、被测部件/材料；14、控制器；15、数字图像处理装置；16、控制器通信线缆；17、相机数据通信线缆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，包括：

积分笼照明装置，其包括漫射照明装置和积分笼，积分笼的笼壁上开设有用于安装漫射照明装置的光源孔、用于传送部件/材料的传送入口和传送出口、以及用于安装成像组件的至少六个检测孔；

成像装置，包括布置于积分笼外的多个成像组件，每一检测孔至少配置一个成像组件，用于透过检测孔对进入积分笼内的部件/材料进行成像扫描以实现对部件/材料表面缺陷的全视面检测；

传送装置，用于使部件/材料表面从积分笼照明装置内平稳地穿过；

支撑装置，用于安装固定积分笼照明装置、成像装置；

控制器，连接漫射照明装置和成像装置，用于控制漫射照明装置实现照明模式和光谱的变换，以及用于控制成像装置在部件/材料进入积分笼内且被照明时对其进行连续扫描以获取各视面影像数据；

数字图像处理装置，与控制器及成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收成像装置生成的图像数据，并按照分时切换顺序重组各通道影像数据，使成像装置对每种照明通道形成独立的影像，以及进行图像分析、识别部件/材料表面的缺陷。

进一步地，所述积分笼照明装置包括漫射照明装置和积分笼。所述漫射照明装置用于为所述积分笼提供漫射光源，所述积分笼为内壁涂有漫反射材料的空腔笼体。所述漫射照明装置包括多个光源组合成圆面形、矩形或其它适于检测需要的形状，光源前置具有粗糙表面的透明材料，多个光源发出的光经所述透明材料的粗糙表面无规则地向各个方向反射并弥漫地射向不同方向从而形成漫反射光源。所述控制器与漫射照明装置的各光源连接，用于控制各光源间的不同组合分时切换照明以提供多种不同的照明模式，同时进行多种光谱变换。

进一步地，漫射照明装置的光源可为各类可见光源。光源的光谱范围无限制，但需在成像装置的感光范围内。光源可为白炽灯、节能灯、LED灯等，优选LED灯，寿命长，而且可以获得更高的亮度。漫射照明装置的光源还可设计成相干光源，提供频率相同、振动方向相同的光，以适应精密部件/材料表面微小缺陷的检测需要。

本发明中，所述积分笼的笼体可为球形、圆柱形、腰鼓形、桶形、橄榄形以及其它形状。笼壁上开有多个窗孔，窗孔为圆形、方形或其它适于检测需要的形状。这些窗孔包括用于安装漫射照明装置的光源孔、用于传送部件/材料的传送入口和传送出口、以及用于供所述成像装置对进入所述积分笼内的所述部件/材料进行成像扫描的至少六个检测孔。笼内壁上涂以理想的漫反射材料，也就是漫反射系数接近于1的材料。漫射照明装置中的光源发出的漫射光经积分笼内壁涂层连续无数次反射，在内壁任意位置形成均匀照度，在内腔上任意位置形成均匀照度。被测透明部件置入腔体中时，积分笼为其提供360°立体无影照明，被测透明部件中的缺陷同样获得360°立体无影照明，同时进行360°立体反射，使得成像装置从任一检测孔都可以一站式捕获来自被测透明部件中所有缺陷的反射光线，识别在其感知范围内的所有缺陷。

所述积分笼根据其内腔有无气体，分为真空积分笼和常压积分笼。

所述真空积分笼内为真空腔体，包括积分笼腔体、腔体真空装置、入口气闸和出口气闸。入口气闸设置于传送入口处，出口气闸设置于传送出口处。所述入口气闸和出口气闸分别包括上游常压闸门、下游真空闸门、闸室、阀门、闸室真空装置。所述腔体真空装置用于将积分宠腔体内的空气抽出，形成真空腔体，避免甚至消除部件/材料穿过积分笼时，因受空气阻力产生运行轨迹变异而影响成像。两个气闸分别位于传送出口和传送入口处。每个气闸包括一个闸室、一个阀门、上游常压闸门和下游真空闸门，通过这两个闸门，将闸室与积分笼腔体和外界区隔，形成独立的空间，使被测部件/材料通过气压落差进入或离开腔体。上游常压闸门靠近腔体外侧以衔接外界常压区，下游真空闸门靠近腔体内侧以衔接腔内真空区域。阀门用于供外界空气进入所述闸室。当被测部件/材料需进入真空积分笼时，先将传送入口处入口气闸的闸室阀门打开，待闸室内气压与外界气压相同时，开启上游常压闸门，让被测部件/材料需进入闸室，随即关闭上游常压闸门和阀门，开启闸室真空装置，待闸室气压与腔体气压相同时，打开下游真空闸门，被测部件或材料离开闸室，进入真空积分笼腔体，离开时，正好相反。此处的“上游”、“下游”是以空气流动方向来界定，“上游”的气压大于“下游”的气压。

所述常压积分笼内为常压，内外气压相等。传送入口和传送出口上可无门，也可安装手动门或自动门。自动门与控制器通信连接，控制器用于控制传送入口和/或传送出口上的自动门在被测部件/材料靠近时打开并在被测部件/材料进入或者离开积分笼后闭合。为最大限度削弱开孔对笼腔内均匀照度的影响，本发明优选为传送入口和传送出口安装手动门或自动门。当然，在其它实施例中，传送入口和传送出口可以配置为无门。

检测孔可有多个，以便从被测部件/材料的多个视面进行缺陷检测，获取不同视面的影像信息。根据检测孔处成像组件获取图像的角度，可分为斜角检测孔、垂直检测孔和笼心垂直检测孔。所述斜角检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈所需夹角，且与传送方向共平面，这样成像组件从斜角捕获被测透明部件穿过腔体的影像。所述垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈直角，且与传送方向共平面，这样成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过腔体的影像。所述笼心垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线穿过笼心，与传送方向或传送面呈直角或呈0°，且与传送方向共平面，成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过笼心的照明均匀度高的影像。

所述成像装置包括各检测孔的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件。成像组件可配置普通镜头或显微镜头。成像组件的数量根据检测检测孔的多少合理配置，每个检测孔配置一个，也可配置多个，优选配置一个。成像组件嵌入式部署在积分笼壁上或积分笼外，正对积分笼内进行扫描成像。成像组件增加，从而对透明部件进行多倍检测，进而成倍增加对缺陷的扫描频率，成倍增加缺陷的信息量，使缺陷的成像信息更为完整，使缺陷的指征信息形态、大小、三维位置等更为精准，从而大幅提高透明材料中缺陷的检出率和识别率。本全视面检测***至少在积分笼的上视面、下视面、左视面、右视面、前视面、后视面共六个视面的中心上分别开设一个笼心垂直检测孔，每一检测孔至少部署一个成像组件，分别从被测部件/材料的正视面、后视面、上视面、下视面、左视面以及右视面六个检测面捕获被测部件/材料穿过笼心时的正视图、后视图、上视图、下视图、左视图和右视图影像，一站式获取被测部件/材料所有表面的影像数据，并且各视面影像数据相互补充、相互佐证，实现对被测部件/材料的全视面检测。各检测孔的成像组件在控制器的控制下开启或关闭，组合成多种检测模式：单视面检测模式(1个视面)、面对面检测模式(2个视面)、邻接面检测模式(2个视面)、三邻接面检测模式(3个视面)、四邻接面检测模式(4个视面)、双对面检测模式(4个视面)、盆形检测模式(5个视面)、全视面检测模式(6个视面)，适应不同几何形状的部件/材料的检测需要，如球形部件、手机玻璃优选面对面检测模式，六面体部件优选全视面检测模式。积分笼除开设标准的六视面笼心垂直检测孔外，还可在其它方位上开设各种类型孔，增加其它面的检测，对全视面检测进行有益的补充和佐证，以适应复杂几何形状的部件/材料的检测需要。

本发明中的无接触传送装置可使任何形状的部件/材料相对积分笼照明装置平移或相对移动，部件/材料悬在空中，没有任何外来机械接触，基本消除传送装置对成像的干扰。

本发明的传送装置根据组成可分为重力传送装置和磁悬浮传送装置。

所述重力传送装置包括喂入装置、入口滑落装置、出口接住装置和出口转运装置。所述喂入装置位于常压积分笼传送入口的上方，所述入口滑落装置设置于传送入口处并衔接入口的喂入装置和传送入口，所述出口接住装置设置于所述传送出口处并衔接所述传送出口和位于积分笼下方的出口转运装置。部件/材料经喂入装置传送至入口滑落装置，受自身重力和惯性继续向下运动，在入口滑落装置变轨为竖直方向进入积分笼，依靠其重力自由落体穿过常压积分笼，跌入对面的出口接住装置，依靠其重力滑向出口转运装置。部件/材料在积分笼中全程穿过无任何接触，基本消除传送装置对成像的干扰，如振动。

进一步地，若被测部件自身重量轻，受空气阻力影响，在自由落体过程中会产生轨道变异，宜优选真空积分笼。

所述磁悬浮传送装置仅适用于金属类部件/材料，使金属材质的部件/材料相对从积分笼内悬浮穿过，其结构相对重力传送装置更加容易实现，且可控程度相对更佳。

所述磁悬浮传送装置包括入口放置装置、传送带式输送机构、悬浮模块和出口转运装置，传送带式输送机构包括置于积分笼下方的主动轮、从动轮以及传送带，传送带在主动轮及从动轮的驱动下在积分笼下方水平运动，悬浮模块与传送带相连接并用于对待测部件/材料产生悬浮力使之起浮至传送入口的高度，悬浮模块随传送带水平运动，部件/材料随悬浮模块沿水平向从传送入口进入积分笼并从传送出口移出。入口放置装置从待测部件/材料的存放装置上取被测部件/材料，放置在悬浮模块上，然后触发悬浮模块起浮，悬浮模块置于传送带上，随传送带运动从传送入口进入积分笼，匀速通过或在笼心位置驻停，从传送出口送出，起浮停止，出口转运装置从起浮模块上获取已测部件/材料，放入已测部件/材料的存放装置上。传送过程中，被测部件/材料平稳无振动、无接触，基本消除传送装置对成像的干扰。磁悬浮传送装置适于检测稳定性要求高的金属类部件，且为避免积分笼对悬浮模块产生磁场的屏蔽作用，积分笼采用非金属材质制成。

所述悬浮模块为磁悬浮模块或其它悬浮模块，磁悬浮模块可通过多个电磁块实现，这些电磁块从电源获得电力并产生高频电磁场，利用高频电磁场在金属材质的部件/材料表面产生涡流来实现对部件/材料的悬浮。所述入口放置装置和出口转运装置可以采用使用自动化的机械手，也可以使用与悬浮模块位置对应配合的传送带结构。在其它实施例中，也可以采用人工抓取的方式实现将待测部件放置于悬浮模块上或者从悬浮模块上抓取已测部件放入存放装置。

进一步地，本发明利用积分笼无影高亮度均匀的照明环境和无接触传送装置构成的成像环境，各成像组件在其角度高频率连续扫描获得连续多帧图像。数字图像处理装置包括超分辨模块，超分辨模块对接收的连续多帧图像，利用图像拟合算法和图像重建的超分辨率算法对图像进行合成，突破成像组件本身分辨率的限制，获得超分辨率图像，获得部件/材料表面的全视面更加丰富的细节信息。数字图像处理装置然后对合成的图像进行缺陷分析，大大提高缺陷检测的精度，适应相关精密部件的表面缺陷检测，检测精度至少可达微米级、亚微米级。本发明利用积分笼无影高亮度均匀的照明环境、无接触传送装置构成的成像环境，各成像组件配置显微镜头，对精密部件/材料的表面微小缺陷进行成像扫描，获得被测精密部件/材料的放大的影像连续多帧图像，数字图像处理装置超分辨模块对接收的连续多帧图像，获得超高分辨率图像，结合图像分析算法，缺陷检测精度至少可达微米级，甚至纳米级。

本发明基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***可以同时从六个视面捕获被测部件/材料穿过笼心的六个视面影像，数字图像处理装置包括三维合成模块，三维合成模块用于将同一时序上六个视面的影像进行合成，建立被测部件/材料的三维模型，与被测部件/材料的三维标准模型进行比较，从而从整体上对被测部件/材料的形状变异进行检测，如畸角、翘边等。同时，依据建立的被测部件/材料的三维模型，还可获得被测部件/材料的长宽高极值，并与其标准长宽高进行比较，从而实现对被测部件/材料的长、宽、高规格检测。

数字图像处理装置还包括缺陷识别模块，用于对采集的图像进行图像分析，识别其感知范围内的所有缺陷。数字图像处理装置还包括质量等级划分模块，用于对缺陷分析结果进行统计以对产品进行质量分级得到质量等级信息。数字图像处理装置还包括缺陷位置分析模块，用于根据缺陷分析结果确定各缺陷的长度、宽度、面积和三维相对位置信息，并生成缺陷的平面分布图和/或三维分布图。数字图像处理装置还包括存储模块，用于接收并存储缺陷分析结果。

本发明基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***可以同时从六个视面捕获被测部件/材料穿过笼心的影像，实现对被测部件/材料360°检测，成像装置一站式采集任何几何形状的被测部件/材料表面的全视面所有的影像，且连续多帧，各影像相互补充，相互佐证，提高了缺陷的检测效率、检出率和识别率，避免了多角度照明与多角度检测、部件翻转带来的复杂性、不确定性和缺陷重复性，以及在此背景下的成像阴影、视角盲点和复杂性，以及在此背景下缺陷隐匿、逃逸现象。在本发明基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***中，创造性使用无接触传送装置，基本消除部件传送对成像的干扰，尤其是悬浮传送装置，检测全程无接触、无振动，传送效率高，避免方向性检测中部件翻转带来的复杂性和不确定性。

根据本发明而研发的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，任一视面检测均可获得关于被测部件/材料的被测面表面的缺陷的实像信息，可以检测到部件边缘凹陷凸起、缺角等边缘缺陷，以及表面的光变畸点、凹陷、凸起、划痕等，另外，数字图像处理装置经过数字图像分析，确定缺陷内核大小、形状、面积等三维特征。另外，增加成像组件，从而对部件进行多面检测，进而成倍增加对缺陷的扫描频率，成倍增加缺陷的信息量，缺陷的多面影像数据相互补充、相互佐证、相互校验，使缺陷的成像信息更为完整，使缺陷的指征信息形态、大小、三维位置等更为精准，从而大幅提高部件/材料表面的全视面缺陷的检出率和识别率。

更进一步地，根据本发明的检测结果进行大数据分析，可以准确地分类部件的缺陷类别，如边缘缺陷、表面缺陷划伤等，依次对产品进行质量分级，并与相应机械手协同，发送质量等级信息，进行智能分拣；可以利用部件等级分析结果进行相关供应商评价，相关供应商也可依此分析结果评测部件生产线的质量稳定性，并依此对相关生产工艺进行优化、改造等；还可以利用获取到缺陷数据信息，准确计算缺陷大小、纵向位置、列向位置等三维相对位置信息，通过导入部件的三维建模图形，绘制出缺陷在部件中三维分布图，缺陷概率图等。

图1示出了根据本发明的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***。它包括：支撑装置(图1中未示出)，用于安装固定积分笼照明装置，成像装置等部件；被测部件13；积分笼照明装置：积分笼1，漫射面光源2，上视检测孔3，下视检测孔4，传送入口6，传送出口5，正视检测孔和后视检测孔未示出；成像装置：上视相机7，左视相机8，下视相机9，右视相机10，正视相机和后视相机未示出；无接触传送装置：传送带11，悬浮模块12，入口放置装置、出口转运装置等部件未示出；控制器14；数字图像处理装置15。控制器14通过控制器通信线缆16分别与漫射面光源2、各相机，以及数字图像处理装置15通信连接。数字图像处理装置15通过相机数据通信线缆17与各相机通信连接。图1中的传送装置中，传送带在竖直面内循环运动。图2中传送带在水平面内循环运动。

在本发明中，被测部件可以是金属部件，也可是非金属部件，可以为平板、柱状或其它任意几何形状，例如手表部件、汽车部件、手机面板部件、电视面板等。在本示例中，其传送装置为磁悬浮传送装置，因此被测部件13相应是金属类部件。

传送装置用于让被测部件13相对于积分笼1之间产生相对移动。例如，如图1中所示，通过将被测部件13相对于积分笼1移动来产生上述相对移动。如1和图2所示，本示例中的传送装置为磁悬浮传送装置，它包括传送带、入口放置装置、出口转运装置、悬浮模块、支撑架等部件，被测部件13经悬浮模块12起浮后，由传送带11传送，经传送入口6进入积分笼1的内腔，由传送带11带动匀速通过，或在笼心位置驻停，并从传送出口5离开。被测部件13在积分笼1中全程穿过无任何接触，基本消除传送装置本身的抖动、遮挡等对成像的干扰。出于示例而非限制的目的，下文中将假设积分笼1保持固定，而令被测部件13相对它们移动。在其它实施例中，也可以通过相对于被测部件13移动积分笼1和相机来获得上述相对移动。例如当被检测的部件质量很大、尺寸很大、形状特殊、无接触传送要求不高时，移动积分笼1和相机要比移动被测部件13更容易。

图1示出了基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***中的积分笼1、漫射面光源2、上视检测孔3、下视检测孔4、传送出口5、传送入口6、上视相机7、左视相机8、下视相机9、右视相机10、传送带11、悬浮模块12、被测部件13、控制器14和数字图像处理装置15，以及它们之间的相对位置关系。如图1中所示，在该检测***中，被测部件13呈平板状，其沿水平方向向左以速度V匀速运动。成像装置由6台相机构成，采用全视面检测模式，其中正视相机和后视相机未示出，示例每个检测孔部署一台相机。实际应用中检测孔的数量、每个检测孔配置的成像组件数量可根据检测需要合理配置。上视相机7、左视相机8、下视相机9、右视相机10、正视相机和后视相机负责收集光，并将收集到的光成像到其光敏面上，并转化电信号。本示例中，相机可采用CCD线阵成像组件、CCD面阵成像组件、CMOS线阵成像组件、CMOS面阵成像组件或其它成像组件，通常还可集成相应图像处理功能，输出相关缺陷数据信息等。本示例中，六台相机部署于六视面的笼心垂直孔，形成全视面检测模式，各自的聚焦中线与传送方向垂直或呈0度，共平面，且穿过笼心，这样被测部件13穿过积分笼时正好穿过积分笼1内腔光照最均匀，明亮的笼心，相机正好采集到被测部件13穿过笼心的最佳影像。积分笼1的六视面上还可开设其它类型检测孔或者在其它视面上开设各类检测孔，以获取其它角度的影像。

如图1所示，在本发明示例中，积分笼1为球形。实际应用中，可根据检测需要设计成圆柱形、腰鼓形、桶形、橄榄形以及其它合适的形状。积分笼1内壁涂以理想的漫反射材料，如氧化镁、硫酸钡。漫射面光源2发出的漫射光经积分笼内壁涂层连续无数次反射，在内壁任意位置形成均匀照度，在内腔上任意位置的任意角度形成均匀照度，被测部件/材料置入腔体中，为其提供360°立体无影照明环境，被测部件/材料中的缺陷同样获得360°立体无影照明，同时进行360°立体反射，使得相机从检测孔可以捕获来自被测部件13被检测面的反射光线，识别在其感知范围内的所有缺陷。

如图1所示，在本发明示例中，漫射照明装置采用漫射面光源2，其安装在积分笼1的内壁上。积分笼1的内壁部署2个漫射面光源2，其中心线穿过笼心。漫射面光源2由多个漫射光源组合成圆形，漫射面光源2前置粗糙表面的元件，光源发出的光经粗糙表面无规则向各个方向反射，弥漫地射向不同方向，从而形成漫反射光源。漫射面光源2经粗糙表面反射后，形成的漫射光沿各个方向射向积分笼1内壁，经积分笼1内壁进行无数次反射，在积分笼1内腔内形成光照均匀、亮度高的360°立体无影照明。控制器14通过控制各光源间的不同组合分时切换照明提供多种不同的照明模式，满足被测部件13中不同类缺陷对不同亮度的敏感性，为被测部件13提供各种不同的亮度选择，相机则采集不同亮度下的缺陷影像。另外，漫射面光源2在控制器的控制下，还能进行多种光谱变换，满足被测部件13中不同类缺陷对不同光谱的敏感性，为被测部件13提供各种不同的光谱选择，相机则采集不同光谱下的缺陷影像。针对精密度高的部件，还可设计成相干光源，为被测部件13提供的相干光源选择，相机则采集相干光源下的缺陷影像。在积分笼1漫射照明亮场环境下，被测部件13表面的畸变和折射不均匀非常敏感，相机可检测到被测部件13表面的凹点、凸点、变形、划痕等缺陷。除非另行说明，本文所称打开某种组合光源中某个光源或某几个光源，其它光源均关闭。

本示例中，传送出口5和传送入口6同时用作检测孔，在二者外对应配置有左视相机8和右视相机10，以减小积分笼1笼壁的开孔数量。

使用本发明的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面检测***进行缺陷检测的过程大致如下：

参照图1所示，打开漫射面光源2，光线发出后，沿箭头方向照射到积分笼1内，经内壁无数次反射后，在积分笼1内腔内形成光照均匀、亮度高的360°立体无影照明环境。

打开传送装置，传送带11将由悬浮模块12起浮的被测部件13经传送入口6进入积分笼1，以速度V穿过积分笼1。被测部件13进入积分笼1内腔，经过笼心位置时，上视相机7、左视相机8、下视相机9、右视相机10、正视相机和后视相机从被测部件13的上视面、下视面、左视面、左路视面、正视面和后视面同时扫描成像。被测部件13穿过积分笼1，经传送出口5离开积分笼1，起浮停止。出口转运装置转运被测部件13，放置在已测部件存放装置上。

特别说明，本发明中的光源可为半导体光源，也可为普通光源；光谱范围无限制，但需处于成像装置的感光范围之内；光源可选择为单色光也可为白光。在本示例中，漫射面光源2的各个光源不同时开通，光谱变换，而是通过控制器14对组合光源进行分时切换实现对被测部件13进行照明，相机9则连续实时扫描，交替获取各照明模式下的缺陷数据信息，当然照明模式交替、光谱变换、相干光源变换，并不是穷尽所有组合，也不需按固定的顺序，而是根据检测要求选取几种最佳的变换。为了控制相机和漫射面光源2的工作时序，在图1的部件检测检测***中提供了控制器14。控制器14作为外部触发源用于控制漫射面光源2以及6台相机中每一个的触发时序。控制器14可以包括任何类型的脉冲触发器，例如但不限于编码器。检测过程中，控制器14感测被测部件13的位移并控制各光源和相机的操作，使得在一个照明周期内至少完成一轮检测。

实验证明，本实施例的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***能够对部件边缘切割缺陷、表面缺陷划伤、变形、凸起、凹点等各种缺陷进行准确的识别和分类，由于提供360°立体无影照明，且提供多种不同的照明模式、光谱变换、相干光源，被测部件/材料表面的全视面的缺陷无影可逃，成像装置捕获来自被测部件/材料中所有缺陷的反射光线，识别在其感知范围内的所有缺陷。与传统检测***相比，消除了传送装置对成像的干扰，消除方向性照明背景下的成像阴影和视角盲点，以及在此背景下缺陷隐匿、逃逸现象，消除了多角度照明和多角度成像、部件翻转带来的复杂性和不确定性以及成本的增加，成像装置在多种检测模式下可多面检测获取缺陷影像，多面数据相互补充、相互佐证、相互校验，使缺陷的成像信息更为完整，使缺陷的指征信息形态、大小、三维位置等更为精准，从而大幅提高部件/材料表面的全视面缺陷的检出率和识别率。

需要注意的是，本发明的上述示例仅仅是出于例示和说明的目的，而非旨在将本发明限制在所公开的具体形式内。本领域技术人员通过阅读本说明书，完全能够构想出各种形式的修改和变型。例如，在本发明的缺陷检测***中，成像组件不限于一个，可以为多个，多角度部署。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，包括：

积分笼照明装置，包括漫射照明装置和积分笼，所述积分笼的笼壁上开设有用于安装漫射照明装置的光源孔、用于传送部件/材料的传送入口和传送出口、以及用于安装成像组件的至少六个检测孔；

成像装置，包括布置于积分笼外的多个成像组件，每一所述检测孔至少配置一个成像组件，用于透过所述检测孔对进入所述积分笼内的所述部件/材料进行成像扫描以实现对部件/材料表面缺陷的全视面检测；

传送装置，用于使部件/材料表面从所述积分笼照明装置内平稳地穿过；

支撑装置，用于安装固定积分笼照明装置、成像装置；

控制器，连接所述漫射照明装置和所述成像装置，用于控制漫射照明装置实现照明模式的转换和光谱的变换，以及用于控制成像装置在部件/材料进入积分笼内且被照明时对其进行连续扫描以获取各视面影像数据；

数字图像处理装置，与所述控制器及所述成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收所述成像装置生成的图像数据，并按照分时切换顺序重组各通道影像数据，使成像装置对每种照明通道形成独立的影像，以及进行图像分析、识别部件/材料表面的缺陷。

2.根据权利要求1所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述漫射照明装置的光源为可见光源，光源的光谱范围处在成像装置的感光范围内；

所述成像装置包括各检测孔的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件，成像组件可配置普通镜头或显微镜头；

所述成像组件为CCD线阵成像组件、CCD面阵成像组件、CMOS线阵成像组件、CMOS面阵成像组件中任一种。

3.根据权利要求1所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述积分笼为真空积分笼或者常压积分笼；

所述真空积分笼内为真空腔体，包括积分笼腔体、腔体真空装置、入口气闸和出口气闸，所述腔体真空装置用于将积分笼腔体内的空气抽出，所述入口气闸和所述出口气闸分别位于传送入口和传送出口处，所述入口气闸和所述出口气闸分别包括上游常压闸门、下游真空闸门、闸室、阀门、闸室真空装置，所述闸室通过上游常压闸门和下游真空闸门分别与积分笼腔体和外界区隔，所述阀门用于供外界空气进入所述闸室，所述闸室真空装置用于将气闸内的空气抽出；

所述常压积分笼内为常压，积分笼内外气压相等，传送入口和传送出口选配无门、手动门或自动门。

4.根据权利要求1所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述成像装置包括各检测孔的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件；

至少在积分笼的上视面、下视面、左视面、右视面、前视面、后视面共六个视面的中心上分别开设一个笼心垂直检测孔，每一检测孔至少部署一个成像组件，分别从被测部件/材料的正视面、后视面、上视面、下视面、左视面以及右视面六个检测面捕获被测部件/材料穿过笼心时的正视图、后视图、上视图、下视图、左视图和右视图影像，实现对被测部件/材料的全视面检测。

5.根据权利要求1所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述至少六个检测孔的成像组件在控制器的控制下开启或关闭，组合成多种检测模式：单视面检测模式、面对面检测模式、邻接面检测模式、三邻接面检测模式、四邻接面检测模式、双对面检测模式、盆形检测模式和全视面检测模式。

6.根据权利要求1所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述传送装置包括重力传送装置和磁悬浮传送装置中至少一种。

7.根据权利要求6所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述重力传送装置包括喂入装置、入口滑落装置、出口接住装置和出口转运装置，所述喂入装置位于传送入口的上方，所述入口滑落装置设置于传送入口处并衔接入口的喂入装置和传送入口，所述出口接住装置设置于所述传送出口处并衔接所述传送出口和位于积分笼下方的出口转运装置。

8.根据权利要求6所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述磁悬浮传送装置包括入口放置装置、传送带式输送机构、悬浮模块和出口转运装置，

所述传送带式输送机构包括置于积分笼下方的主动轮、从动轮以及传送带，传送带在主动轮及从动轮的驱动下在积分笼下方水平运动，悬浮模块与传送带相连接并用于对部件/材料产生悬浮力使之起浮至传送入口的高度，悬浮模块随传送带水平运动，部件/材料随悬浮模块沿水平向从传送入口进入积分笼并从传送出口移出。

9.根据权利要求1所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述数字图像处理装置包括以下至少之一：

超分辨模块，用于对接收的连续多帧图像，利用图像拟合算法和图像重建的超分辨率算法对图像进行合成，突破成像组件本身分辨率的限制，获得超分辨率图像，获得部件/材料表面的全视面的细节信息；

三维合成模块，用于将同一时序上六个视面的影像进行合成，建立被测部件/材料的三维模型，与被测部件/材料的三维标准模型进行比较，从而从整体上对被测部件/材料的形状变异缺陷进行检测，和长宽高极值检测；

缺陷识别模块，用于对采集的图像进行图像分析，识别其感知范围内的所有缺陷。

10.根据权利要求9所述的基于积分笼照明的部件/材料表面的全视面缺陷检测***，其特征在于，

所述数字图像处理装置还包括以下至少之一：

质量等级划分模块，用于对缺陷分析结果进行统计以对产品进行质量分级得到质量等级信息；

缺陷位置分析模块，用于根据缺陷分析结果确定各缺陷的长度、宽度、面积和三维相对位置信息，并生成缺陷的平面分布图和/或三维分布图；

存储模块，用于接收并存储缺陷分析结果。