CN114002234A - 一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，包括线阵相机、线性同轴光源、图像处理单元、显示单元、标记/提醒组件、光电开关触发组件、输送机组件；输送机组件表面输送待检测的瓷砖；光电开关触发组件固定安装在输送机组件一侧；线阵相机依次电性连接图像处理单元、显示单元、标记/提醒组件；其中线性同轴光源固定安装在线阵相机在同一竖直轴线上，线阵相机用于拍摄瓷砖表面正面的图像。还提供该装置的方法，是通过采用线阵同轴光源和线阵相机正拍的成像方式，解决微小划伤、表面浅裂的成像问题，便于后端处理可实现稳定的缺陷检出；可以综合两者的效果，大大降低了***的复杂度和成本，实际检测对比的效果差异较小。
Description
技术领域
本发明属于瓷砖表面缺陷检测设备的技术领域，特别是涉及一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置及方法。
背景技术
目前进行瓷砖表面缺陷检测时，常规的视觉检测方式均采用一组单一工业相机，采取相机正拍的方式，结合与成斜面角度的线性光源，进行组合拍摄，获取到待测物的完整图像，然后通过图像处理单元对采集到的图像进行色差类的分析，对缺陷区域进行预选，结合二次过滤（采取形状或其他模型）对预选区域进行二次确认，这种方式仅适用于平面色差类缺陷检测及较为明显的凹凸类缺陷识别，针对一些缺陷的底色差异不大的缺陷较难从图像上进行识别，如凹釉、划痕、釉面裂纹等。
第二种方式则采用多组组合相机的方式进行，针对较浅的凹凸类缺陷增加一组特定角度的相机，进行拍摄，此种方式需要额外增加一组相机，这组额外的相机为低角度的相机时，能够拍摄表面的微小凹坑可以实现比较高的对比度，但是又无法兼顾到色彩成像，并且这种方式的数据处理量较大。值得注意的是，这样的方式，增加了整个***数据的计算量，同时增加了较多的硬件成本，且***的复杂度较高，安装及标定都存在不小的挑战。
可以看出常规技术方案有的存在的结构较为复杂，采用多组相机、或增加一些其他类型的传感器，用于相互补充来解决这种细小的凹凸缺陷，以及带来的因为采用多组相机结合，导致相机处理的数据量较大，对于硬件的要求相当高技术问题。有的存在常规的线阵工业相机+成斜面角度的线性光源组合进行实现，此种方式可以很好的实现平面色差类缺陷，但对于凹凸类缺陷，特别细小的缺陷（如凹釉、划痕、釉面裂纹等）基本上无法实现有效的拍摄，更别谈有效检出。
发明内容
技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明提供一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，具体为：
包括线阵相机、线性同轴光源、图像处理单元、显示单元、标记/提醒组件、光电开关触发组件、输送机组件；所述输送机组件传送待检测的瓷砖；所述光电开关触发组件固定安装在输送机组件一侧；所述线阵相机依次电性连接图像处理单元、显示单元、标记/提醒组件；其中线性同轴光源固定安装在线阵相机在同一竖直轴线上，线阵相机用于拍摄瓷砖表面的图像。
作为改进，还包括计米轮脉冲触发组件；其中所述计米轮脉冲触发组件用于发出预设拍摄行数触发信号，且传送信号至线阵相机；所述光电开关触发组件发出触发开始信号后传送至线阵相机，线阵相机开始拍摄，再通过接收计米轮脉冲触发组件的信号后，进行开始采集预设拍摄行数的图像工作，当接收到光电开关触发组件发出的结束信号时结束拍摄。
作为改进，所述图像处理单元包括对色差类、平面类缺陷的分析处理和对凹凸缺陷的处理，其中对色差类、平面类缺陷的分析处理时，具体方法为：对线阵相机采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，进行平面类、色差类的缺陷识别，通过分类器进行缺陷分类和结果存储，处理结束后传送结果至显示单元显示。
作为改进，对凹凸缺陷的处理时具体方法为：对线阵相机采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，对获取到的图像进行明暗点亮度分析，从而根据光源反射亮度的差异对凹凸、划伤缺陷进行识别，通过分类器进行缺陷分类，完成后传送结果至显示单元显示，以及将判断的缺陷信息发送至标记/提醒组件，发出瓷砖的缺陷标记信号、及发出降级提醒信号。
作为改进，所述传送结果包括缺陷的分级信息，缺陷的种类、大小、数量的信息。
同时，还提供了上述装置的测量方法，具体的步骤为：
将线阵相机和线性同轴光源沿同一竖直轴线进行安装，通过输送机组件将待检测的瓷砖沿输送轨道进行输送，运行到光电开关触发组件位置处时，光电开关触发组件发出触发开始信号，传送至线阵相机，线阵相机开始拍摄；其中计米轮脉冲触发组件发出预设的拍摄行数间隔信号至线阵相机，线阵相机按照预设的拍摄行数间隔信号进行工作，最后线阵相机获取到光电开关触发组件发出结束信号时结束拍摄；
（二）图像处理：
线阵相机和线性同轴光源在同一轴线上，使得获得拍摄图像包括瓷砖表面的正常纹理图像，以及由于设置同轴光源在图像的亮度采集上，依据光源的全反射或漫反射获得不同的亮度信息，从而能够通过图像的亮、暗差异进行区分凹凸类、划伤类缺陷；将获得的图像在图像处理单元中进行处理，进行图像提取，及进行图像边缘提取，按照平面和色差缺陷、凹凸缺陷两种方式，依次进行缺陷分类器分类处理，结果发送给图像处理单元中的上位机软件单元，上位机通过客户预设的检测标准，将检测结果缺陷种类、大小、数量进行汇总、并对瓷砖等级进行分级判断，并将检测结果进行下发至显示单元和标记/提醒组件；
（三）显示及标记：
结果通过显示单元、标记/提醒组件进行显示、标记及警示处理。
作为改进，步骤（二）中，平面和色差缺陷的处理方法为：对线阵相机采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，进行平面类、色差类的缺陷识别，通过分类器进行分类缺陷，进行传送结果至显示单元显示。
作为改进，步骤（二）中，凹凸缺陷的处理方法为：对线阵相机采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，对获取到的图像进行明暗点亮度分析，从而根据光源反射亮度的差异对凹凸、划伤缺陷进行识别，通过分类器进行分类缺陷，进行传送结果至显示单元显示。
有益效果：本发明提出的装置，仅使用一组相机组合一组同轴光源，借助于照明光源全反射的原理，既可以实现正常色彩纹理的拍摄，还可根据类似于镜面反射的原理，通过亮度的方式将背景（较光滑，实现全反射，区域成像效果较高）和表面一些较浅的凹凸缺陷（毛糙面，实现漫反射，区域成像效果较暗）区分开，为后期处理的算法提供较为明显的亮/暗差异，从而通过算法分析实现细小的缺陷检出（如凹釉、划痕、釉面裂纹等）。
同时，提出的上述装置的测量方法，通过使用一组线阵相机组合线性同轴光源来实现测量过程，相较于常规的测量方法，不需要设置多组相机，甚至多组传感器，或其他的旁侧光源，能够大大节省了***的硬件成本，简化了整个***，数据处理的数量，减小了一半左右。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明装置的结构示意图。
图中：线阵相机1、线性同轴光源2、图像处理单元3、显示单元4、标记/提醒组件5、光电开关触发组件6、输送机组件7、计米轮脉冲触发组件8、瓷砖9。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明通过采用线阵同轴光源和线阵相机正拍（平行于瓷砖表面）的成像方式，解决微小划伤、表面浅裂的成像问题，便于后端处理可实现稳定的缺陷检出；同时，可以综合两者的效果，大大降低了***的复杂度和成本，实际检测对比的效果差异较小。
下面通过具体的实施方式进行说明。
实施例1
瓷砖9通过输送机组件7进行运输，当瓷砖9运行到光电开关触发组件6位置时，光电开关触发组件6触发开始信号给线阵相机1，线阵相机1开始拍摄，成像***开始接收计米轮脉冲触发组件8的脉冲触发信号，对待测的瓷砖9开始按照预设的拍摄行数限制进行拍摄，当接收到光电开关触发组件6的结束信号时线阵相机1对拍摄进行终止，图像处理单元3对获取到的线阵相机1的图片进行处理。
算子1针对色差类平面缺陷进行算法分析：通过图像提取→图像边缘提取→平面、色差类缺陷识别→通过分类器进行分类，完成后将结果：缺陷种类、大小、数量发送至图像处理单元3的上位机中存储。
相机组针对凹凸类缺陷进行算法分析：通过图像提取→图像边缘提取→凹凸类缺陷的亮度识别→通过分类器进行分类，完成后将结果：缺陷种类、大小、数量发送至图像处理单元3的上位机中存储。
图像处理单元3中的上位机收到2组结果后进行综合分析，针对疑似点进行图像交叉分析，剔除误判点，输出汇总检测结果：xx缺陷，大小xx，等信息，给上位机进行分级判断，上位机通过检测结果，结合厂家的检测标准，对已测瓷砖进行分级（优等、合格、不良、废品等），判断完成后将结果显示在上位机检出界面，另外将分级的等级信息发送给标记/提醒组件5，从而实现自动化瓷砖表面质量分级。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：包括线阵相机（1）、线性同轴光源（2）、图像处理单元（3）、显示单元（4）、标记/提醒组件（5）、光电开关触发组件（6）、输送机组件（7）；所述输送机组件（7）传送待检测的瓷砖；所述光电开关触发组件（6）固定安装在输送机组件（7）一侧；所述线阵相机（1）依次电性连接图像处理单元（3）、显示单元（4）、标记/提醒组件（5）；其中线性同轴光源（2）固定安装在线阵相机（1）在同一竖直轴线上，线阵相机（1）用于拍摄瓷砖表面的图像。
2.根据权利要求1所述一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：还包括计米轮脉冲触发组件（8）；其中所述计米轮脉冲触发组件（8）用于发出预设拍摄行数触发信号，且传送信号至线阵相机（1）；所述光电开关触发组件（6）发出触发开始信号后传送至线阵相机（1），线阵相机（1）开始拍摄，再通过接收计米轮脉冲触发组件（8）的信号后，进行开始采集预设拍摄行数的图像工作，当接收到光电开关触发组件（6）发出的结束信号时结束拍摄。
3.根据权利要求1所述一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：所述图像处理单元（3）包括对色差类、平面类缺陷的分析处理和对凹凸缺陷的处理，其中对色差类、平面类缺陷的分析处理时，具体方法为：对线阵相机（1）采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，进行平面类、色差类的缺陷识别，通过分类器进行缺陷分类和结果存储，处理结束后传送结果至显示单元（4）显示。
4.根据权利要求3所述一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：对凹凸缺陷的处理时具体方法为：对线阵相机（1）采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，对获取到的图像进行明暗点亮度分析，从而根据光源反射亮度的差异对凹凸、划伤缺陷进行识别，通过分类器进行缺陷分类，完成后传送结果至显示单元（4）显示，以及将判断的缺陷信息发送至标记/提醒组件（5），发出瓷砖的缺陷标记信号、及发出降级提醒信号。
5.根据权利要求3所述一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：所述传送结果包括缺陷的分级信息，缺陷种类、大小、数量的信息。
6.根据权利要求3所述一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：采用权利要求1-5中所述任一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置进行检测，具体的测量步骤为：
（一）拍摄准备和图像获取：
将线阵相机（1）和线性同轴光源（2）沿同一竖直轴线进行安装，通过输送机组件（7）将待检测的瓷砖沿输送轨道进行输送，运行到光电开关触发组件（6）位置处时，光电开关触发组件（6）发出触发开始信号，传送至线阵相机（1），线阵相机（1）开始拍摄；其中计米轮脉冲触发组件（8）发出预设的拍摄行数间隔信号至线阵相机（1），线阵相机（1）按照预设的拍摄行数间隔信号进行工作，最后线阵相机（1）获取到光电开关触发组件（6）发出结束信号时结束拍摄；
（二）图像处理：
线阵相机（1）和线性同轴光源（2）在同一轴线上，使得获得拍摄图像包括瓷砖表面的正常纹理图像，以及由于设置同轴光源在图像的亮度采集上，依据光源的全反射或漫反射获得不同的亮度信息，从而能够通过图像的亮、暗差异进行区分凹凸类、划伤类缺陷；将获得的图像在图像处理单元（3）中进行处理，进行图像提取，及进行图像边缘提取，按照平面和色差缺陷、凹凸缺陷两种方式，依次进行缺陷分类器分类处理，结果发送给图像处理单元（3）中的上位机软件单元，上位机通过客户预设的检测标准，将检测结果缺陷种类、大小、数量进行汇总、并对瓷砖等级进行分级判断，并将检测结果进行下发至显示单元（4）和标记/提醒组件（5）；
（三）显示及标记：
结果通过显示单元（4）、标记/提醒组件（5）进行显示、标记及警示处理。
7.根据权利要求6所述一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：步骤（二）中，平面和色差缺陷的处理方法为：对线阵相机（1）采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，进行平面类、色差类的缺陷识别，通过分类器进行分类缺陷，进行传送结果至显示单元（4）显示。
8.根据权利要求6所述一种简易的瓷砖表面缺陷检测装置，其特征在于：步骤（二）中，凹凸缺陷的处理方法为：对线阵相机（1）采集的图像进行提取，获得图像边缘信息，对获取到的图像进行明暗点亮度分析，从而根据光源反射亮度的差异对凹凸、划伤缺陷进行识别，通过分类器进行分类缺陷，进行传送结果至显示单元（4）显示。
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