專利名稱：一種磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)及其檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器視覺領(lǐng)域，特別是一種磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)及其檢測方法。
背景技術(shù)：
磁瓦生產(chǎn)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)是對表面缺陷的檢測。目前磁瓦生成廠家對缺陷檢測的方法主要有抽檢和全面檢測兩種方式。這兩種方式均以人工檢測的方式進(jìn)行。由于磁瓦的形狀和顏色的特殊性，目前沒有有效的檢測方法可以實(shí)現(xiàn)對磁瓦的各種表面進(jìn)行自動(dòng)、快速和正確的檢測。如圖6所示，磁瓦要檢測的表面包括外表面1，內(nèi)表面2，大端面3，小端面4以及各個(gè)面之間的倒角。磁瓦缺陷一般包括起層5，裂紋6等。由于機(jī)器視覺檢測技術(shù)比較成熟的應(yīng)用多集中于二維物體或零件檢測，而應(yīng)用于類似磁瓦這種比較復(fù)雜空間形狀的零件實(shí)時(shí)在線檢測的并不多見。對于鐵氧體磁瓦這種黑色表面的零件，由于可以得到的圖像信息含量少，圖像對比度非常低，因此需要開發(fā)出特定的檢測方法來完成信息提取分析與分類。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于，針對上述存在的問題，提供一種能夠?qū)Υ磐弑砻嫒毕葸M(jìn)行在線檢測的系統(tǒng)以及檢測的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于包括由多個(gè)相機(jī)組成的圖像采集模塊、圖像傳輸和處理模塊以及多個(gè)傳感器組成的相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊，所述圖像采集模塊中的相機(jī)用于對磁瓦的不同表面獲取圖像，所述圖像傳輸和處理模塊包括交換機(jī)和計(jì)算機(jī)，所述相機(jī)分別與交換機(jī)連接，交換機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，所述相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊中的傳感器用于對磁瓦位置進(jìn)行檢測，并觸發(fā)相機(jī)，所述多個(gè)相機(jī)與多個(gè)傳感器對應(yīng)連接，所述傳感器通過I/O接口與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明所述的磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，其所述相機(jī)為面陣相機(jī)，在線檢測時(shí)，觸發(fā)方式為外觸發(fā)方式，由傳感器檢測傳送帶上的磁瓦位置，如果磁瓦進(jìn)入檢測區(qū)域，傳感器發(fā)信號(hào)給相機(jī)，觸發(fā)相機(jī)獲取磁瓦圖像。本發(fā)明所述的磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，其所述傳感器為光電傳感器，在觸發(fā)相機(jī)的同時(shí)，通過I/O接口給計(jì)算機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)。一種磁瓦表面缺陷檢測方法，其特征在于包括
a)、圖像ROI區(qū)域生成方法，在所述ROI區(qū)域生成方法中，計(jì)算圖像以X軸中心位置，沿整個(gè)Y軸方向的灰度直方圖，根據(jù)中心位置的灰度值特征檢測是否有磁瓦圖像存在，如果沒有則以L間距向兩邊擴(kuò)展搜索，以同樣方式搜索以Y軸中心位置，X軸方向；
b)、圖像掩膜生成方法，在所述掩膜生成方法中，包括高斯濾波，獲得降噪后的圖像；求模，獲得對比度高的圖像；輪廓提取，以獲得完整磁瓦區(qū)域；輪廓面積計(jì)算，以確定是否獲得磁瓦真實(shí)輪廓；
d)、磁瓦缺陷分類方法，在所述分類方法中，對分類結(jié)果進(jìn)行再選擇，將新類型加入數(shù)據(jù)庫，并將分類結(jié)果返回到調(diào)用函數(shù)中。本發(fā)明所述的磁瓦表面缺陷檢測方法，其在所述步驟a)中，讀入圖片之后，首先對圖片x/2位置的像素進(jìn)行沿Y軸方向的直方圖分析，如果存在低于設(shè)定灰度閾值的區(qū)域，則表明找到了磁瓦的一部分，進(jìn)入計(jì)算外輪廓步驟，如果沒有找到低于設(shè)定閾值的區(qū)域，則以半個(gè)弦高L/2作為迭代量，進(jìn)行雙向搜索，若雙向搜索仍然沒有找到低于設(shè)定閾值的區(qū)域， 則提示未找到磁瓦；
按照在χ軸方向上的搜索策略，對y軸方向上進(jìn)行搜索，所不同的是，迭代量為半個(gè)磁瓦寬度H/2或者長度；
經(jīng)過上述兩次搜索，分別得到χ方向的磁瓦中心&和Y方向上的磁瓦中心y。，然后生成ROI區(qū)域，區(qū)域的χ坐標(biāo)為(x。-L)，與0^+0，區(qū)域的7坐標(biāo)為(7。-!0，與(7。+!0。本發(fā)明所述的磁瓦表面缺陷檢測方法，其在所述步驟b)中，對讀入的圖像首先要進(jìn)行高斯濾波，得到一個(gè)降噪的圖像，然后對圖像與高斯濾波后的圖形做比較，求出模，以此模作為Carmy算子輪廓提取的圖像；得到輪廓之后，要對輪廓進(jìn)行面積計(jì)算，然后對磁瓦的面積做理論計(jì)算，此理論面積僅計(jì)算一次，然后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，供下一次調(diào)用；如果數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在此參數(shù)，則直接調(diào)用；
得到輪廓面積參數(shù)4后，與帶有一定松弛量β，α的理論面積At做比較，如果滿足β* At> Ac> α *At，并將掩膜數(shù)據(jù)同時(shí)返回，如果不能滿足上式，則提示掩膜失敗。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對磁瓦表面缺陷進(jìn)行有效的在線識(shí)別和分類。


圖1是本發(fā)明檢測系統(tǒng)的連接示意圖。圖2是本發(fā)明檢測方法的總體流程圖。圖3是本發(fā)明檢測方法的主流程圖。圖4是本發(fā)明檢測方法中磁瓦ROI區(qū)域提取的流程圖。圖5是本發(fā)明檢測方法中磁瓦掩膜提取的流程圖。圖6是磁瓦及其缺陷的示意圖。圖中標(biāo)記1為外表面，2為內(nèi)表面，3為大端面，4為小端面，5為起層，6為裂紋。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖1所示，一種磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，包括由多個(gè)相機(jī)組成的圖像采集模塊、 圖像傳輸和處理模塊以及多個(gè)傳感器組成的相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊，所述圖像采集模塊中的相機(jī)用于對磁瓦的不同表面獲取圖像，所述圖像傳輸和處理模塊包括交換機(jī)和計(jì)算機(jī)，所述相機(jī)分別與交換機(jī)連接，交換機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，所述相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊中的傳感器用于對磁瓦位置進(jìn)行檢測，并觸發(fā)相機(jī)，所述多個(gè)相機(jī)與多個(gè)傳感器對應(yīng)連接，所述傳感器通過I/O接口與計(jì)算機(jī)連接。
其中，所述相機(jī)為面陣相機(jī)，在線檢測時(shí)，觸發(fā)方式為外觸發(fā)方式，由傳感器檢測傳送帶上的磁瓦位置，如果磁瓦進(jìn)入檢測區(qū)域，傳感器發(fā)信號(hào)給相機(jī)，觸發(fā)相機(jī)獲取磁瓦圖像；所述傳感器為光電傳感器，在觸發(fā)相機(jī)的同時(shí)，通過I/O接口給計(jì)算機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)。 計(jì)算機(jī)對中斷進(jìn)行排隊(duì)之后，經(jīng)過系列操作，再讀取相機(jī)緩存中的圖像。圖像在計(jì)算機(jī)和相機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸是通過千兆網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，包括交換機(jī)以及計(jì)算機(jī)內(nèi)部的千兆網(wǎng)卡，每個(gè)相機(jī)均分配給不同IP地址，根據(jù)IP地址，計(jì)算機(jī)確定要獲取的圖片來源。如圖2所示，磁瓦缺陷檢測函數(shù)是整個(gè)檢測系統(tǒng)的一部分。系統(tǒng)程序調(diào)用磁瓦檢測函數(shù)，并返回檢測結(jié)果。圖2是一個(gè)總體流程圖，其詳細(xì)部分在圖3做了解釋。圖2所示表明函數(shù)調(diào)用關(guān)系，以及磁瓦圖像獲取，磁瓦缺陷提取，缺陷識(shí)別，缺陷分類，以及返回檢測結(jié)果，這些圖像處理和檢測的順序。如圖3所示，磁瓦缺陷檢測函數(shù)被調(diào)用之后，首先要檢測I/O接口，查詢各個(gè)傳感器的狀態(tài)，在每次中斷產(chǎn)生之后，程序均要對I/O狀態(tài)進(jìn)行查詢，以確定I/O來源和相機(jī)地址。在查詢I/O之后，對相機(jī)進(jìn)行訪問，以確定相機(jī)緩存中是否有磁瓦圖像，并核對拍攝時(shí)間是否與中斷時(shí)間足夠接近(設(shè)定一個(gè)毫秒級的閾值)。如果有圖像，且拍攝時(shí)間正確， 則讀入這一幀圖像。讀入一幀圖像后，對其進(jìn)行ROI區(qū)域設(shè)定，以減少圖像處理時(shí)間。對調(diào)用ROI區(qū)域設(shè)定函數(shù)返回值進(jìn)行判別，如果設(shè)定成功，則調(diào)用掩膜處理函數(shù)，如果失敗，表明沒有磁瓦進(jìn)入相機(jī)拍攝范圍，或者傳感器出錯(cuò)等等情況發(fā)生，顯示出錯(cuò)界面，然后返回主程序。調(diào)用掩膜處理函數(shù)也要判段是否成功，如果成功，則執(zhí)行下一步操作，如果失敗， 表明光照出現(xiàn)偏差，不能獲得完整掩膜，則顯示出錯(cuò)界面，然后返回主程序。掩膜之后，圖像進(jìn)一步縮小，處理圖片所需時(shí)間更短。調(diào)用動(dòng)態(tài)閾值分割函數(shù)，將缺陷以及紋理顯示處理。動(dòng)態(tài)分割之后，調(diào)用紋理處理函數(shù)，然后再調(diào)用紋理消除函數(shù)，消除紋理，以便將缺陷與紋理分離，正確消除紋理之后，得到的將是僅有磁瓦整體輪廓和缺陷輪廓，用形態(tài)學(xué)處理將磁瓦外部輪廓去除。去除輪廓之后，采用Carmy算子提取輪廓，此輪廓包含了缺陷。對此輪廓進(jìn)行各種特征計(jì)算，以計(jì)算所得的特征作為特征向量，使用支持向量機(jī)對其進(jìn)行分類計(jì)算。對分類結(jié)果要進(jìn)行分析與判斷，如果有缺陷，則將缺陷數(shù)據(jù)添加至數(shù)據(jù)庫，作為下次分類用是樣本，并將判斷結(jié)果以返回值的方式，發(fā)送到控制系統(tǒng)。經(jīng)過上述過程之后，返回到主程序。其中，在ROI區(qū)域生成方法中，計(jì)算圖像X軸中心位置灰度直方圖，檢查圖像中是否有磁瓦，如果沒有則以L間距向兩邊擴(kuò)展搜索，以同樣方式搜索Y軸方向。如圖4所示，具體程序步驟為讀入圖像之后，首先對圖像x/2位置，沿Y軸方向的像素進(jìn)行灰度直方圖分析，如果存在低于設(shè)定灰度閾值的區(qū)域，則表明找到了磁瓦的一部分，進(jìn)入計(jì)算外輪廓步驟，如果沒有找到低于設(shè)定閾值的區(qū)域，則以半個(gè)弦高L/2作為迭代量，進(jìn)行雙向搜索，若雙向搜索仍然沒有找到低于設(shè)定閾值的區(qū)域，則提示未找到磁瓦， 提示錯(cuò)誤，并返回false，返回到主程序；
按照在y軸方向上的搜索策略，對Χ軸方向上進(jìn)行搜索，所不同的是，迭代量為半個(gè)磁瓦寬度H/2或者長度，(因磁瓦長度和寬度的定義而不同)；
經(jīng)過上述兩次搜索，分別得到χ軸方向的磁瓦中心&和Y軸方向上的磁瓦中心y。，然后生成ROI區(qū)域，區(qū)域的χ坐標(biāo)為(xc-L)，與(xc+L)，區(qū)域的y坐標(biāo)為(y。_H)，與(y。+H)，生成ROI區(qū)域之后，返回true，并將ROI區(qū)域參數(shù)同時(shí)返回到主程序。其中，在掩膜生成方法中，包括高斯濾波，獲得降噪后的圖像；求模，獲得對比度高的圖像；輪廓提取，以獲得完整磁瓦區(qū)域；輪廓面積計(jì)算，以確定是否獲得磁瓦真實(shí)輪廓；
如圖5所示，具體程序步驟為對讀入的圖像首先要進(jìn)行高斯濾波，得到一個(gè)降噪的圖像，然后對圖像與高斯濾波后的圖形做比較，求出模，以此模作為Carmy算子輪廓提取的圖像；得到輪廓之后，要對輪廓進(jìn)行面積計(jì)算，然后對磁瓦的面積做理論計(jì)算，此理論面積僅計(jì)算一次，然后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，供下一次調(diào)用；如果數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在此參數(shù)，則直接調(diào)用；
得到輪廓面積參數(shù)A。后，與帶有一定松弛量β，α的理論面積At做比較，如果滿足β* At> Ac> α *At，并將掩膜數(shù)據(jù)同時(shí)返回，如果不能滿足上式，則提示掩膜失敗。在分類方法中，對分類結(jié)果進(jìn)行再選擇，將新類型加入數(shù)據(jù)庫，并將分類結(jié)果返回到調(diào)用函數(shù)中。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于包括由多個(gè)相機(jī)組成的圖像采集模塊、 圖像傳輸和處理模塊以及多個(gè)傳感器組成的相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊，所述圖像采集模塊中的相機(jī)用于對磁瓦的不同表面獲取圖像，所述圖像傳輸和處理模塊包括交換機(jī)和計(jì)算機(jī)，所述相機(jī)分別與交換機(jī)連接，交換機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，所述相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊中的傳感器用于對磁瓦位置進(jìn)行檢測，并觸發(fā)相機(jī)，所述多個(gè)相機(jī)與多個(gè)傳感器對應(yīng)連接，所述傳感器通過I/O接口與計(jì)算機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于所述相機(jī)為面陣相機(jī)， 在線檢測時(shí)，觸發(fā)方式為外觸發(fā)方式，由傳感器檢測傳送帶上的磁瓦位置，如果磁瓦進(jìn)入檢測區(qū)域，傳感器發(fā)信號(hào)給相機(jī)，觸發(fā)相機(jī)獲取磁瓦圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器為光電傳感器，在觸發(fā)相機(jī)的同時(shí)，通過I/O接口給計(jì)算機(jī)發(fā)送中斷信號(hào)。
4.一種磁瓦表面缺陷檢測方法，其特征在于包括a)、圖像ROI區(qū)域生成方法，在所述ROI區(qū)域生成方法中，計(jì)算圖像以X軸中心位置，沿整個(gè)Y軸方向的灰度直方圖，根據(jù)中心位置的灰度值特征檢測是否有磁瓦圖像存在，如果沒有則以L間距向兩邊擴(kuò)展搜索，以同樣方式搜索以Y軸中心位置，X軸方向；b)、圖像掩膜生成方法，在所述掩膜生成方法中，包括高斯濾波，獲得降噪后的圖像；求模，獲得對比度高的圖像；輪廓提取，以獲得完整磁瓦區(qū)域；輪廓面積計(jì)算，以確定是否獲得磁瓦真實(shí)輪廓；d)、磁瓦缺陷分類方法，在所述分類方法中，對分類結(jié)果進(jìn)行再選擇，將新類型加入數(shù)據(jù)庫，并將分類結(jié)果返回到調(diào)用函數(shù)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁瓦表面缺陷檢測方法，其特征在于在所述步驟a)中，讀入圖片之后，首先對圖片x/2位置的像素進(jìn)行沿Y軸方向的直方圖分析，如果存在低于設(shè)定灰度閾值的區(qū)域，則表明找到了磁瓦的一部分，進(jìn)入計(jì)算外輪廓步驟，如果沒有找到低于設(shè)定閾值的區(qū)域，則以半個(gè)弦高L/2作為迭代量，進(jìn)行雙向搜索，若雙向搜索仍然沒有找到低于設(shè)定閾值的區(qū)域，則提示未找到磁瓦；按照在χ軸方向上的搜索策略，對y軸方向上進(jìn)行搜索，所不同的是，迭代量為半個(gè)磁瓦寬度H/2或者長度；經(jīng)過上述兩次搜索，分別得到χ方向的磁瓦中心&和Y方向上的磁瓦中心y。，然后生成ROI區(qū)域，區(qū)域的χ坐標(biāo)為(x。-L)，與0^+0，區(qū)域的7坐標(biāo)為(7。-!0，與(7。+!0。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的磁瓦表面缺陷檢測方法，其特征在于在所述步驟b)中， 對讀入的圖像首先要進(jìn)行高斯濾波，得到一個(gè)降噪的圖像，然后對圖像與高斯濾波后的圖形做比較，求出模，以此模作為Carmy算子輪廓提取的圖像；得到輪廓之后，要對輪廓進(jìn)行面積計(jì)算，然后對磁瓦的面積做理論計(jì)算，此理論面積僅計(jì)算一次，然后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中， 供下一次調(diào)用；如果數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在此參數(shù)，則直接調(diào)用；得到輪廓面積參數(shù)A。后，與帶有一定松弛量β，α的理論面積At做比較，如果滿足β* At> Ac> α *At，并將掩膜數(shù)據(jù)同時(shí)返回，如果不能滿足上式，則提示掩膜失敗。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁瓦表面缺陷檢測系統(tǒng)，包括由多個(gè)相機(jī)組成的圖像采集模塊、圖像傳輸和處理模塊以及多個(gè)傳感器組成的相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊，所述圖像采集模塊中的相機(jī)用于獲取磁瓦不同表面圖像，所述圖像傳輸和處理模塊包括交換機(jī)和計(jì)算機(jī)，所述相機(jī)分別與交換機(jī)連接，交換機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，所述相機(jī)觸發(fā)和計(jì)算機(jī)中斷模塊中的傳感器用于對磁瓦位置進(jìn)行檢測，并觸發(fā)相機(jī)，所述多個(gè)相機(jī)與多個(gè)傳感器對應(yīng)連接，所述傳感器通過I/O接口與計(jì)算機(jī)連接。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對磁瓦表面缺陷進(jìn)行有效的在線識(shí)別檢測和分類。
文檔編號(hào)G01N21/89GK102393397SQ20111025147
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者唐明星, 殷國富, 蔣紅海 申請人:四川大學(xué), 成都四星液壓制造有限公司