一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置及其检测方法制造方法及图纸

一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置及其检测方法，属于透明材料的缺陷智能检测技术领域，解决检测透明板材内部缺陷和表面缺陷检测误检、漏检和效率低技术问题。解决方案为：本装置包括工业相机、工业镜头、工业光源和步进电机组成的检测系统，检测系统放置在暗箱中，光源安装在输送带和被测材料侧面，工业相机安装在被测材料上方垂直位置进行拍摄。检测系统采用计算机与工业相机实现以太网通信来获取图像，并采用“先二值化降噪，再高斯滤波，后再二值化增强”的方法对图像进行处理，获得轮廓信息。采用拍摄刻度尺进行比对的方式，计算出缺陷尺寸信息和缺陷面积。本发明专利技术能够节省人工，降低成本，提高检测准确率，尺寸检测误差范围为0.5‑5.0%。

A machine vision based defect detection device for transparent sheet metal and its detection method

The invention relates to a machine vision based transparent plate defect detection device and a detection method thereof, which belongs to the technical field of intelligent defect detection of transparent materials, and solves the technical problems of false detection, missing detection and low efficiency in detecting the internal defects and surface defects of transparent plates. The solution is: the device includes a detection system composed of industrial camera, industrial lens, industrial light source and stepping motor. The detection system is placed in a dark box, the light source is installed on the side of the conveyor belt and the tested material, and the industrial camera is installed on the vertical position above the tested material for photographing. The detection system uses the Ethernet communication between computer and industrial camera to obtain the image, and uses the method of \first binary noise reduction, then Gaussian filtering, then binary enhancement\ to process the image and obtain the contour information. The size information and area of the defect are calculated by comparing with the photographing scale. The invention can save labor, reduce cost, improve detection accuracy, and the size detection error range is 0.5 \u2011 5.0%.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置及其检测方法
本专利技术属于透明材料的缺陷智能检测
，涉及的是一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置及其检测方法，具体涉及一种基于机器视觉、打光技术和图像处理的透明玻璃材料缺陷检测方法。
技术介绍
现阶段，以玻璃为主的平板型透明材料作为原材料得到了越来越广泛应用。为了使透明材料更适用于各种工作环境，材料制造企业转向生产多种不同颜色、不同透光度以及表面形态的板材，由此大大增加了材料缺陷产生的概率，常见的缺陷有表面划痕、内部裂纹、砂砾和气泡。在生产透明材料板材的过程中产生的缺陷仅依靠人眼很难对缺陷大小进行精确和快速的判断，使用传统的人工检测方法容易产生更多的误检、漏检和低效率现象。设计一种高效的自动缺陷检测方法尤为重要。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，解决检测透明板材内部缺陷和表面缺陷检测误检、漏检和效率低技术问题，本专利技术提供一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置及其检测方法，用于机器视觉在线检测系统。通过图像采集和图像处理技术实现实时检测平板透明材料的内部缺陷和表面缺陷，并将检测结果信息提供给主控制器，为生产管理系统提供依据。透明材料的常见缺陷主要有：表面划痕、内部裂纹、砂砾和气泡，材料生产部门依据不同的缺陷标准判断产品合格率，以满足不同的使用需求。本专利技术通过以下技术方案予以实现。一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置，它包括工业相机、工业镜头、工业光源、步进电机和暗箱，其中：所述暗箱的底部根据输送带的输送方向分别设置有进料口和出料口，输送带贯穿暗箱的进料口和出料口延伸至暗箱的外部，待测透明板材放置于输送带上；在所述暗箱中：横跨输送带的上方设置有门字形吊架，所述工业光源设置于门字形吊架立柱的根部，工业光源设置为线光源，光束方向与待测透明板材的表面平行，光束从待测透明板材的侧面射入；吊架上位于横梁的一端设置有水平移动滚珠丝杠滑台，横梁上设置有与水平移动滚珠丝杠滑台相配合的水平丝杠，水平丝杠上设置有垂直移动滚珠丝杠滑台底座，水平移动滚珠丝杠滑台上设置有用于驱动水平丝杠转动的水平移动步进电机，水平移动步进电机通过水平移动滚珠丝杠滑台和水平丝杠驱动垂直移动滚珠丝杠滑台底座沿水平丝杠往复运动；垂直移动滚珠丝杠滑台底座上安装有垂直移动滚珠丝杠滑台，垂直移动滚珠丝杠滑台上设置有垂直移动步进电机，垂直丝杠的上端安装于垂直移动滚珠丝杠滑台上，垂直丝杠的下端固定安装有工业相机，工业镜头设置于工业相机的下方，垂直移动步进电机通过垂直移动滚珠丝杠滑台和垂直丝杠驱动工业相机沿竖直方向往复运动。进一步地，所述暗箱的材质为黑色POM塑料，暗箱的内表面磨砂处理。进一步地，所述工业光源设置为线光源，工业光源的光照宽度大于待测透明板材的厚度。进一步地，所述工业相机将采集的光信号转换为电信号，工业相机通过信号线将电信号输入计算机中，计算机通过控制箱控制步进电机、输送带和工业相机工作或者停止。进一步地，所述工业相机选用黑白相机，像素范围为500万-2000万；工业镜头焦距范围为9mm-25mm。进一步地，所述工业相机的物距范围是100mm-1000mm，视野范围是20-1700mm，曝光时间范围3ms-5ms。进一步地，所述输送带为黑色。一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置的检测方法，包括以下步骤：S1、安装好本装置后，通过水平移动步进电机和垂直移动步进电机调整工业相机的位置，使工业相机位于输送带的上方；调试与工业镜头的焦距，使输送带能够在工业镜头中清晰成像；S2、待测透明板材放置在输送带上，由暗箱的进料口输送至暗箱中，开启工业光源，使工业光源的光束从待测透明板材的侧面射入，遇待测透明板材内的微观缺陷时发生折射或反射，向上折射或反射的光信息由工业相机接收，向下折射或反射的光线由输送带吸收；S3、工业相机取像后通过千兆以太网将数字化的图像传给计算机，计算机将所得图像进行图像处理并输出检测结果，其中缺陷尺寸测量采用在相同视野中拍摄刻度尺并与缺陷图像进行对比的方式。进一步地，所述步骤S2中微观缺陷为表面划痕、内部裂纹、砂砾和气泡，所述步骤S3中图像处理的步骤为：先二值化降噪，再高斯滤波，再二值化增强。进一步地，二值化降噪阈值选择范围为48，低通高斯滤波器选用15×15的滤波器模板，二值化增强阈值选择范围为50。与现有技术相比本专利技术的有益效果为：目前，最有效最普遍的透明材料缺陷检测方法是采用材料底部用直线灯管照射，人工在上方观察并做标记的方法，存在着误检率、漏检率较高、检测不精确，工人劳动强度大等问题。本专利技术能够节省人工，降低成本，提高检测准确率，保证产品质量，提高效率，产生了良好的经济效益和社会效益。附图说明图1为基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置的结构示意图；图2为本专利技术侧面打光原理图；图3为实施例1中侧面打光后采集的存在表面划痕缺陷的图像；图4为图3经图像处理后透明硼硅玻璃板存在表面划痕缺陷的图像；图5为实施例1中侧面打光后采集的存在内部裂纹缺陷的图像；图6为图5经图像处理后透明硼硅玻璃板存在内部裂纹缺陷的图像；图7为实施例2中侧面打光后采集的存在砂砾缺陷的图像；图8为图7经图像处理后透明PEO塑料板存在砂砾缺陷的图像；图9为实施例3中侧面打光后采集的存在气泡缺陷的图像；图10为图9经图像处理后透明PYREX玻璃板存在气泡缺陷的图像。图中，1.工业相机，2.工业条形光源，3.工业相机和条形光源的固定支架，4.水平移动步进电机，5.垂直移动步进电机，6.水平移动滚珠丝杠滑台，7.垂直移动滚珠丝杠滑台，8.计算机，9.控制箱，10.黑色传送带，11.待检测透明材料，12.暗箱，13.工业镜头。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。实施例1如图1和图2所示的一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置，它包括工业相机1、工业镜头13、工业光源2、步进电机和暗箱12，其中：所述暗箱12的底部根据输送带10的输送方向分别设置有进料口和出料口，输送带10贯穿暗箱12的进料口和出料口延伸至暗箱12的外部，待测透明板材11放置于输送带10上；在所述暗箱12中：横跨输送带10的上方设置有门字形吊架3，所述工业光源2设置于门字形吊架3立柱的根部，工业光源2设置为线光源，光束方向与待测透明板材11的表面平行，光束从待测透明板材11的侧面射入；吊架3上位于横梁的一端设置有水平移动滚珠丝杠滑台6，横梁上设置有与水平移动滚珠丝杠滑台6相配合的水平丝杠，水平丝杠上设置有垂直移动滚珠丝杠滑台底座，水平移动滚珠丝杠滑台6上设置有用于驱动水平丝杠转动的水平移动步进电机4，水平移动步进电机4通过水平移动滚珠丝杠滑台6和水平丝杠驱动垂直移动滚珠丝杠滑台底座沿水平丝杠往复运动；垂直移动滚珠丝杠滑台底座上安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置，它包括工业相机（1）、工业镜头（13）、工业光源（2）、步进电机和暗箱（12），其特征在于：/n所述暗箱（12）的底部根据输送带（10）的输送方向分别设置有进料口和出料口，输送带（10）贯穿暗箱（12）的进料口和出料口延伸至暗箱（12）的外部，待测透明板材（11）放置于输送带（10）上；/n在所述暗箱（12）中：/n横跨输送带（10）的上方设置有门字形吊架（3），所述工业光源（2）设置于门字形吊架（3）立柱的根部，工业光源（2）设置为线光源，光束方向与待测透明板材（11）的表面平行，光束从待测透明板材（11）的侧面射入；/n吊架（3）上位于横梁的一端设置有水平移动滚珠丝杠滑台（6），横梁上设置有与水平移动滚珠丝杠滑台（6）相配合的水平丝杠，水平丝杠上设置有垂直移动滚珠丝杠滑台底座，水平移动滚珠丝杠滑台（6）上设置有用于驱动水平丝杠转动的水平移动步进电机（4），水平移动步进电机（4）通过水平移动滚珠丝杠滑台（6）和水平丝杠驱动垂直移动滚珠丝杠滑台底座沿水平丝杠往复运动；垂直移动滚珠丝杠滑台底座上安装有垂直移动滚珠丝杠滑台（7），垂直移动滚珠丝杠滑台（7）上设置有垂直移动步进电机（5），垂直丝杠的上端安装于垂直移动滚珠丝杠滑台（5）上，垂直丝杠的下端固定安装有工业相机（1），工业镜头（13）设置于工业相机（1）的下方，垂直移动步进电机（5）通过垂直移动滚珠丝杠滑台（7）和垂直丝杠驱动工业相机（1）沿竖直方向往复运动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置，它包括工业相机（1）、工业镜头（13）、工业光源（2）、步进电机和暗箱（12），其特征在于：
所述暗箱（12）的底部根据输送带（10）的输送方向分别设置有进料口和出料口，输送带（10）贯穿暗箱（12）的进料口和出料口延伸至暗箱（12）的外部，待测透明板材（11）放置于输送带（10）上；
在所述暗箱（12）中：
横跨输送带（10）的上方设置有门字形吊架（3），所述工业光源（2）设置于门字形吊架（3）立柱的根部，工业光源（2）设置为线光源，光束方向与待测透明板材（11）的表面平行，光束从待测透明板材（11）的侧面射入；
吊架（3）上位于横梁的一端设置有水平移动滚珠丝杠滑台（6），横梁上设置有与水平移动滚珠丝杠滑台（6）相配合的水平丝杠，水平丝杠上设置有垂直移动滚珠丝杠滑台底座，水平移动滚珠丝杠滑台（6）上设置有用于驱动水平丝杠转动的水平移动步进电机（4），水平移动步进电机（4）通过水平移动滚珠丝杠滑台（6）和水平丝杠驱动垂直移动滚珠丝杠滑台底座沿水平丝杠往复运动；垂直移动滚珠丝杠滑台底座上安装有垂直移动滚珠丝杠滑台（7），垂直移动滚珠丝杠滑台（7）上设置有垂直移动步进电机（5），垂直丝杠的上端安装于垂直移动滚珠丝杠滑台（5）上，垂直丝杠的下端固定安装有工业相机（1），工业镜头（13）设置于工业相机（1）的下方，垂直移动步进电机（5）通过垂直移动滚珠丝杠滑台（7）和垂直丝杠驱动工业相机（1）沿竖直方向往复运动。


2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置，其特征在于：所述暗箱（12）的材质为黑色POM塑料，暗箱（12）的内表面磨砂处理。


3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置，其特征在于：所述工业光源（2）设置为线光源，工业光源（2）的光照宽度大于待测透明板材（11）的厚度。


4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的透明板材缺陷检测装置，其特征在于：所述工业相机（1）将采集的光信号转换为电信号，工业相机（1）通过信号线将电信号输入计算机中。

【专利技术属性】
技术研发人员：薛彬，李亚杰，吴志生，孟庆森，刘栋，茌文清，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14