CN113252557B - 条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置，包括弧形灯槽、LED阵列光源、扩散板及透光膜；弧形灯槽，用于保证被检品整体照度均匀；LED阵列光源，包括固定在所述弧形灯槽内部的铝基板及固定在所述铝基板上的LED灯；扩散板，用于对所述LED阵列光源作均光处理以保证光线的均匀性；透光膜上打印有用于瑕疵采集的采样图案，通过光源的投射能够在被检品上投影出结构光图案，通过图像采集***拍摄到喷涂瑕疵样本。本发明的有益成果在于通过该光源装置，使得图像采集***能够清晰地采集到不同类型的瑕疵，且与背景都具有较大的区分度，对于后续的瑕疵检出奠定了良好的图像质量基础。且该装置安装简便，有着较大的经济适用价值。

Description

条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置

技术领域

本发明具体涉及一种条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置。

背景技术

近年来，智能化的喷涂瑕疵检测受到广泛关注。其中打光是喷涂瑕疵检测中非常重要的一环，光源的设计直接影响到检测效果。

目前，关于喷涂瑕疵检测的打光方式主要有两种方式。第一种打光方式是通过液晶显示屏投射几组不同相位的正弦条纹光，采用主机端相位解包裹算法对车身表面进行三维重构来定位瑕疵的位置。这种模式的弊端在于：对于表面没有形变的瑕疵具有一定的局限性，不能够准确检出；这种光源需要机械手进行整体移动，只能够检测静止物体，且造价高昂，对于推广有一定的局限性。第二种打光方式是采用均匀打光的模式，完全利用涂装表面瑕疵的反射光特性来采集图像，这种打光模式对于相机的位置摆放和算法有着极其苛刻的要求，并且对于形变较小的瑕疵存在无法清晰拍摄的问题。结合两种打光的方式，摒弃其缺点，发挥其优势，联合光源效应发明出一种新颖的光源装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置，该条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置，该条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置包括

该条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置具有的优点如下：

视觉光源对于瑕疵的检出有着非常重要的作用。好的光源***能使瑕疵呈现出清晰的特征，便于后续的算法检出。本发明的有益成果在于通过该光源装置，使得图像采集***能够清晰地采集到不同类型的瑕疵，且与背景都具有较大的区分度，对于后续的瑕疵检出奠定了良好的图像质量基础。且该装置安装简便，有着较大的经济适用价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置使用时的结构示意图。

图2示意性地示出了一个均匀光瑕疵示意图。

图3示意性地示出了一个均匀光瑕疵示意图。

图4示意性地示出了根据本申请一个实施例的条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置的采样图案的示意图。

图5示意性地示出了根据本申请一个实施例的条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置的采样实例的示意图。

图6示意性地示出了根据本申请一个实施例的条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置检测的原始图像示意图。

图7示意性地示出了根据本申请一个实施例的条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置检测的瑕疵结果示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

根据本申请的一个实施例，提供一种条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置，如图1-5所示，包括如下结构：

1)弧形灯槽：需要根据检测品的外观结构设计合理的外形尺寸结构，保证被检品整体照度相对均匀。

2)LED阵列光源：使用LED阵列面光源作为光源,考虑到散热要求LED阵列光源带有铝基板，并且固定在灯槽内部，LED光源的功率和排布密度需要根据照度需求和均匀度情况进行设计，这里不做过多的说明。

3)扩散板：使用PC扩散板对LED发光源作均光处理，保证光线的均匀性。

4)透光膜：透光膜，薄膜上打印有用于瑕疵采集的设计图案，通过光源的投射，即能够在被检品上投影出特定地结构光图案，通过图像采集***清晰地拍摄到喷涂瑕疵样本。本装置的创新点在于可以同时对形变类瑕疵与非形变类瑕疵进行清晰的样本采集。传统的条纹光(正弦、方波) 主要可以用来检测形变类瑕疵，且只能使用液晶屏或者投影仪进行投射，均匀光则侧重于检测反射率改变类型的瑕疵。薄膜能够较好地将二者合二唯一，具体说明和方案见第3部分。

根据本申请的一个实施例，提供一种条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置的特定透光膜的设计思路如下：

瑕疵按照成像类型主要分为两种。一种是以表面清漆有损伤的情况，主要表现形式为毛发、划痕、擦伤等。这类瑕疵由于大大改变了反射表面的反射率，因此通过均匀打光，这类瑕疵很容易被图像采集***采集，并呈现出较高的对比度和清晰的边缘信息，便于后面算法的处理，如图2所示。

另一类瑕疵如颗粒、缩孔类、凸起、凹陷，由于这类瑕疵并没有改变喷涂表面的反射率，仅仅存在一定的形变，改变了喷涂表面光的反射方向，并且由于这类瑕疵大多形变小，因此用均匀打光的方式很难拍摄清楚。如图3所示，图中的颗粒瑕疵特征非常微弱，不便于后续的算法检出。

综合上述情况，条纹结构光的设计既要考虑第一类瑕疵能够清晰拍摄，又要使第二类的瑕疵特征拍摄明显，便于后续的深度学习目标检测。但是，由于第二类瑕疵没有改变反射系数，仅靠反射光线的方向改变来拍摄瑕疵很难拍摄到清晰特征。如图4所示，为了说明，只考虑凹陷类瑕疵和其中两条光线，从图中可以看出，由于喷涂表面的形变，反射光线会出现交叉情况，这时如果光线1和光线2强度不相等，那么在相机靶面上就会形成不同亮度的图像，由于凹陷深浅各处不同反射微结构加上光源不同的入射光强度，就会呈现特定的图像形状特征。

综述上面的分析结果，我们设计了一半均匀光一半条纹光的瑕疵采样模型，均匀光部分能够很好地采样划痕等非形变类瑕疵，条纹光能够清晰采样凹陷等形变类瑕疵，模型及实际采样图如图4至图5所示。

可以看到，图5中凹陷在均匀光附近特征不够明显，无论传统算法还是基于深度学习的方法都容易出现漏检。但凹陷在条纹结构光带内其特征非常明显。这样做的一个好处在于，如果采用深度学习的方法，条纹光带我们可以只对形变类的瑕疵进行标注作为正样本，这样其就有足够的特征辨识度。同理，我们在均匀光带内只对划痕等非形变类瑕疵进行标注作为正样本。通过上述标定，可以保证所有正样本与背景都有很好的辨识度，深度学习框架能够更好地进行学习。

由于条纹结构光薄膜可以根据实际光源的大小进行打印调整，因此提供了非常高的灵活性，无论是大型的表面瑕疵检测还是面积较小的表面瑕疵检测，都能够在不改变整体***光源架构的情况下轻松适应。

对于检测形变类瑕疵由于横向亮度变化斜率越大，特征越明显，所以黑白条纹之间的强度差可以设置到最大(取决于打印精度)。条纹结构光的周期设计取决于检测的瑕疵实际尺寸，假设瑕疵检测的最小尺寸为min_flaw,条纹的一个周期宽度为T，那么T需要满足

即保持边缘采样周期小于或者等于需要检测的最小瑕疵。

1.条纹结构光瑕疵拍摄的检出

如图6所示，由于特征明显，经过深度学习，利用目标检测类的深度学习框架学习后能够准确定位该类瑕疵。其中左图为原图，右图为检测出的瑕疵并用最小外接矩形框显示了出来。可以看到，图中的凹陷瑕疵能够被准确检测到。同时，在检测凹陷的同时还能够准确检测到均匀光中出现的划痕类瑕疵，跟我们设计此类光源的初衷完全吻合。

利用这种新颖的光源装置，可以清晰地采集到形变类与非形变类两类瑕疵 (基本上包括了所有瑕疵类型)，而且通过深度学习的方法能够准确检测并定位，具有很大的工程适用性。

以上所述实施例仅表示本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。因此本发明的保护范围应该以所述权利要求为准。

Claims (3)

1.一种条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置，其特征在于：包括弧形灯槽、LED阵列光源、扩散板及透光膜；

所述弧形灯槽，用于保证被检品整体照度均匀；

所述LED阵列光源，包括固定在所述弧形灯槽内部的铝基板及固定在所述铝基板上的LED灯；

所述扩散板，用于对所述LED阵列光源作均光处理以保证光线的均匀性；

所述透光膜上打印有用于瑕疵采集的采样图案，通过光源的投射能够在被检品上投影出结构光图案，通过图像采集***拍摄到喷涂瑕疵样本；

所述结构光图案一半为均匀光一半为条纹光；

所述透光膜用于实现打光时一半为均匀光一半为条纹光。

2.根据权利要求1所述的条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置，其特征在于：所述扩散板为PC扩散板。

3.根据权利要求1所述的条纹结构光喷涂瑕疵检出光源装置，其特征在于：所述条纹光满足如下条件：

瑕疵检测的最小尺寸为minflaw,条纹的一个周期宽度为T，那么T需要满足T<2*minflaw。

Images