一种非均质固体材料外观质量的在线检测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种非均质固体材料的外观质量在线检测系统，包括：若干个外观质量检测装置，缺陷检测模块，深度学习模块和控制模块；外观质量检测装置，用于执行控制模块的指令，传送非均质固体材料至图像采集区进行图像采集，还用于将检测完成的非均质固体材料输出到不同的区域；缺陷检测模块，用于通过检测图像中是否包括像素灰度急剧变化的像素集合从而实现被测物表面的缺陷检测，形成检测结果；深度学习模块，用于通过系统的自适应学习优化缺陷检测模块；控制模块，用于发出指令，将非均质固体材料传送到图像采集区，根据检测结果发出指令将非均质固体材料输出到不同的区域。本发明专利技术为在线检测提供检测及信息平台，提高了检测效率和准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种非均质固体材料外观质量的在线检测系统和方法
本专利技术涉及非均质固体材料生产、制造领域的外观质量检测技术，如：碳块外观检测，混泥土外观检测，陶瓷外观检测等，特别是涉及一种非均质固体材料外观质量的在线检测系统和方法。
技术介绍
碳块的生产制造属于非均质固体材料的生产制造领域，其在焙烧装炉前和出炉后需进行外观质量检查，将裂纹、缺角、氧化等各种不合格碳块排出。为防止不合格碳块进入下道工序，各企业在生产线上传统做法是安排专职员工对碳块外观质量肉眼直视检查，这种检查方法一方面增加人工成本，效率低，另一方面工人工作疲劳时有检查不到位的风险，出现误报；并且工作环境高温高粉尘，不利于生产一线的工人职业健康；传统检测方式的检测数据人工统计，没有大数据平台支撑，导致统计效率低，历史数据查阅不便，数据价值有限。尤其是生产规模大型化和连续化生产，在线质量检测尤为紧迫重要。外观质量在线检测方法在国内外亦无工程案例或成熟的经验或技术可以直接应用。因此外观质量在线检测方法尚属空白，是当前工业4.0自动化生产亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，解决目前检测人工成本高，效率低，误检率高，工作环境高温高粉尘，不利于员工职业健康；数据人工统计，没有大数据平台支撑，效率低，历史数据查阅不便，数据价值有限、追溯性不强等问题。实现智能化、自动化的工业互联网在线外观质量检测的系统和方法，符合国家和企业产业升级大方向。为实现上述目的，本专利技术提出一种非均质固体材料的外观质量在线检测系统，所述系统包括：若干个外观质量检测装置，缺陷检测模块，深度学习模块和控制模块；所述外观质量检测装置，用于执行所述控制模块的指令，传送所述非均质固体材料至图像采集区进行图像采集，还用于将检测完成的非均质固体材料输出到不同的区域；所述缺陷检测模块，用于根据所述外观质量检测装置采集的图像，通过检测图像中是否包括像素灰度急剧变化的像素集合从而实现被测物表面的缺陷检测，形成检测结果；所述深度学习模块，用于通过系统的自适应学习优化缺陷检测模块；所述控制模块，用于发出指令，将所述非均质固体材料传送到所述图像采集区，根据检测结果发出指令将非均质固体材料输出到不同的区域。作为上述装置的一种改进，所述非均质固体材料外观质量的检测装置包括：机械机构、位置传感器、成像机构和图像采集模块；所述机械机构，用于输送待检测的非均质固体材料至指定的位置，还用于根据检测结果将待检测的非均质固体材料输出到不同的区域；所述位置传感器，安装在所述装置的拍摄工作区位置处，用于在检测过程中采集被检测物的位置信息，当被检测物到达指定位置时，向成像机构发送开始拍摄的指令；所述成像机构用于非均质固体材料的外观进行拍照，获取图像信息；所述图像采集模块，用于采集成像机构的图像信息，并发送给所述缺陷检测模块。作为上述装置的一种改进，所述缺陷检测模块包括样本图像数据库建立单元和缺陷检测单元；样本图像数据库建立单元，用于对采集到的样本数据进行处理，建立缺陷样本图像数据库；缺陷检测单元，用于实时读取所述图像采集模块的图像信息，与样本图像数据库中的样本进行比对，检测图像中是否包括像素灰度急剧变化的像素集合从而实现被测物表面的缺陷检测，形成最终是否合格的检测结果。作为上述装置的一种改进，所述深度学习模块包含自适应学习单元和缺陷检测的优化单元；所述自适应学习单元用于建立样本不同尺度的特征神经网络构架，通过对输入样本图像的不同尺度特征信息的分解，获得不同尺度的图像特征信息图元；所述缺陷检测的优化单元用于在检测图像数据积累过程中不断地继承和加入新的特征信息图元，从而得到精确的缺陷样本图像。作为上述装置的一种改进，所述控制模块包括上位机单元、下位控制器单元和通讯单元；所述上位机单元用于，与所述下位控制器单元的交互，及时将检测结果反馈至下位控制器单元处理；所述下位控制器单元，用于接收所述上位机单元指令，控制所述相机拍摄，采集非固体材料位置信息，指导所述机械机构执行指令的动作；所述通讯单元，用于建立所述上位机单元与下位控制器单元的交互通道。作为上述装置的一种改进，所述系统还包括：数据处理模块，用于对系统内所有采集到的图像数据进行处理和分类，包括新建图像基本信息；针对各种特征建立分类列表；数据存储模块，用于对系统所有采集到的图像数据按照格式进行存储及输出，对各种特征的分类列表进行保存；和数据管理模块，用于系统的数据呈现，包含数据展示，数据统计分析，数据的查询和对外数据输出。作为上述装置的一种改进，所述系统还包括互联网信息化管理模块，包括：生产指导单元，通过企业以太网接收所述数据管理模块输出的信息及设备状态信息，提供基础数据，从而建立ERP企业资源计划管理平台；和信息处理单元，用于进行信息数据交换，通过车间以太网收集所述数据管理模块的生产数据，通过企业以太网将各级数据信息及设备状态上传至生产指导单元的ERP平台，作为与外部服务器交互接口。本专利技术还提出了一种基于上述的系统实现的非均质固体材料的外观质量在线检测检测方法，包括：步骤1)控制模块给辊道(1)发出传送指令，所述辊道(1)按照指令传送非均质固体材料至图像采集区；步骤2)所述非均质固体材料到达图像采集区，位移传感器(3)将位置信息发送给所述控制模块，步骤3)所述控制模块接收到位置信息后，发出拍照指令；步骤4)所述相机(3)执行拍照指令，获取图像信息并发送给缺陷处理模块；步骤5)所述的缺陷处理模块从所述所述样本图像数据库实时读取缺陷样本图像信息对接收到的图像信息进行缺陷检测，通过判断检测图像中包括像素灰度急剧变化的像素集合从而实现被测物表面的缺陷检测，形成检测结果；步骤6)如果检测结果为无缺陷，下位控制器单元给所述回转台发送指令，回转台将碳块输送至正常方向；否则,下位控制器单元给所述回转台发送指令，回转台将有缺陷碳块输送至废品区；作为上述方法的一种改进，所述步骤5)包括：步骤5-1)从所述数据存储模块实时读取缺陷样本图像信息；步骤5-2)标识样本图像信息中亮度变化明显的点为缺陷点；步骤5-3)从所述外观检测装置实时读取采样图像信息；步骤5-4)根据步骤5-2)样本数字图像中亮度变化明显的点，对步骤5-3)所述采样图像中的像素灰度的显著变化做对比；进行深度上的不连续、表面方向不连续、物质属性变化的对比；步骤5-5)根据步骤5-4)的对比，通过被测物表面缺陷带来的周围像素灰度急剧变化的像素集合进行判断，与样本数字图像中亮度变化明显的点域值一致则判断被测物表面是有缺陷；反之无缺陷，从而实现被测物表面的缺陷检测。作为上述方法的一种改进，所述方法还包括：步骤7)进行系统的自适应学习优化缺陷检测模块，具体包括：步骤7-1)完成基本的缺陷检测，将图像信息存入所述样本图像数据库；步骤7-2)根据步骤7-1)的缺陷检测得到的图像信息，建立样本不同尺度的神经网络构架，通过对输入样本图像的不同尺度特征信息的分解，获得不同尺度的图像特征信息图元；步骤7-3)根据步骤7-2)得到的不同尺度的图像特征信息图元，划分图像表面图形的特征，进而识别不同的缺陷状态，根据不同的缺陷状态各自的特征和通性，构建表面图像的缺陷特征模型；步骤7-4)根据步骤7-3)建立的缺陷特征模型，把收集到的每条生产线上每个检测装置产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非均质固体材料的外观质量在线检测系统，其特征在于，所述系统包括：若干个外观质量检测装置，缺陷检测模块，深度学习模块和控制模块；所述外观质量检测装置，用于执行所述控制模块的指令，传送所述非均质固体材料至图像采集区进行图像采集，还用于将检测完成的非均质固体材料输出到不同的区域；所述缺陷检测模块，用于根据所述外观质量检测装置采集的图像，通过检测图像中是否包括像素灰度急剧变化的像素集合从而实现被测物表面的缺陷检测，形成检测结果；所述深度学习模块，用于通过系统的自适应学习优化缺陷检测模块；所述控制模块，用于发出指令，将所述非均质固体材料传送到所述图像采集区，根据检测结果发出指令将检测完成的非均质固体材料输出到不同的区域。

【技术特征摘要】
1.一种非均质固体材料的外观质量在线检测系统，其特征在于，所述系统包括：若干个外观质量检测装置，缺陷检测模块，深度学习模块和控制模块；所述外观质量检测装置，用于执行所述控制模块的指令，传送所述非均质固体材料至图像采集区进行图像采集，还用于将检测完成的非均质固体材料输出到不同的区域；所述缺陷检测模块，用于根据所述外观质量检测装置采集的图像，通过检测图像中是否包括像素灰度急剧变化的像素集合从而实现被测物表面的缺陷检测，形成检测结果；所述深度学习模块，用于通过系统的自适应学习优化缺陷检测模块；所述控制模块，用于发出指令，将所述非均质固体材料传送到所述图像采集区，根据检测结果发出指令将检测完成的非均质固体材料输出到不同的区域。2.根据权利要求1所述非均质固体材料的外观质量在线检测系统，其特征在于，所述非均质固体材料外观质量的检测装置包括：机械机构、位置传感器、成像机构和图像采集模块；所述机械机构，用于输送待检测的非均质固体材料至指定的位置，还用于根据检测结果将非均质固体材料输出到不同的区域；所述位置传感器，安装在所述装置的拍摄工作区位置处，用于在检测过程中采集被检测物的位置信息，当被检测物到达指定位置时，向成像机构发送开始拍摄的指令；所述成像机构用于非均质固体材料的外观进行拍照，获取图像信息；所述图像采集模块，用于采集成像机构的图像信息，并发送给所述缺陷检测模块。3.根据权利要求1所述非均质固体材料的外观质量在线检测系统，其特征在于，所述缺陷检测模块包括样本图像数据库建立单元和缺陷检测单元；所述样本图像数据库建立单元，用于对采集到的样本数据进行处理，建立缺陷样本图像数据库；所述缺陷检测单元，用于实时读取所述图像采集模块的图像信息，与样本图像数据库中的样本进行比对，检测图像中是否包括像素灰度急剧变化的像素集合从而实现被测物表面的缺陷检测，形成最终是否合格的检测结果。4.根据权利要求1所述非均质固体材料的外观质量在线检测系统，其特征在于，所述深度学习模块包含自适应学习单元和缺陷检测的优化单元；所述自适应学习单元用于建立样本不同尺度的特征神经网络构架，通过对输入样本图像的不同尺度特征信息的分解，获得不同尺度的图像特征信息图元；所述缺陷检测的优化单元用于在检测图像数据积累过程中不断地继承和加入新的特征信息图元，从而得到精确的缺陷样本图像。5.根据权利要求2所述非均质固体材料的外观质量在线检测系统，其特征在于，所述控制模块包括上位机单元、下位控制器单元和通讯单元；所述上位机单元用于，与所述下位控制器单元的交互，及时将检测结果反馈至下位控制器单元处理；所述下位控制器单元，用于接收所述上位机单元指令，控制所述相机拍摄，采集非固体材料位置信息，指导所述机械机构执行指令的动作；所述通讯单元，用于建立所述上位机单元与下位控制器单元的交互通道。6.根据权利要求1所述非均质固体材料的外观质量在线检测系统，其特征在于，所述系统还包括：数据处理模块，用于对系统内所有采集到的图像数据进行处理和分类，包括新建图像基本信息；针对各种特征建立分类列表；数据存储模块，用于对系统所有采集到的图像数据按照格式进行存储及输出，对各种特征的分类列表进行保存；和数据管理模块，用于系统的数据呈现，包含数据展示，数据统计分析，数据的查询和对外数据输出。7.根据权利要求6所述非均质固体材料的外观质量在线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙，陈洪，刘诚学，曹功武，冯绍杰，
申请(专利权)人：北京英斯派克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11