一种基于结构光成像的3D视觉检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于结构光成像的3D视觉检测系统，其包括：检测载体、信息获取模块以及控制模块，通过控制模块的中央处理器对检测台、超声波探测仪、结构光摄影机、照射灯精确控制，通过预拍摄计算检测等级K调节检测台转速以及缺陷对比阙置，使得中央处理器控制结构光摄影机有足够的时间获取待检测物件的外形信息并处理，提高了待检测物件外形轮廓信息获取的精确度，减少了待检测物件外形构造差异造成的影响；本发明专利技术在信息获取过程中实时调整所述照射灯的照射角度和位置，以减少零件反光对待检测零件外形信息获取的影响，实时调整所述结构光摄影机的位置及角度，使所述中央处理器获取更完整的待检测物件信息，间接提高了本发明专利技术的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于结构光成像的3D视觉检测系统
本专利
为检测系统领域，具体为一种基于结构光成像的3D视觉检测系统。
技术介绍
随着计算机技术的快速发展以及在工业领域的广泛应用，使得很多工业技术产生了革命性的进步，结构光结构光摄影机与3D视觉算法结合产生3D模型或坐标的技术已经得到了广泛的应用，且结构光摄影机因为其精度高，被广泛应用在人脸识别、实时三维建模等领域，在很多工业领域中缺陷检测常常使用人工识别，通过人眼判定识别待检测物件的划痕，缺陷，或借助测量工具检测待检测物件尺寸是否出现偏差，部分工业领域采用缺陷检测系统或装置但所述缺陷检测系统或装置还不成熟，传统的人工检测和缺陷检测系统存在以下问题：1、人工识别费时费力，且人工识别结果容易受到监测者人为因素的影响，如疲劳、检测者个人知识水平等，同时人工检测结果不够精确；2、传统的检测系统或装置，检测精度不佳，因为3D视觉检测系统对检测场景的灯光照射要求度较高，光照强度过大会引起零件反光并掩盖缺陷，太小对于特殊构造的零件又不易识别，因此对于光照的调节就极为关键，传统的检测系统并没有根据检测结果实时控制灯光照射情况及灯光照射位置；3、传统检测系统或装置没有根据待检测物件的长度、宽度以及质量调节检测过程中的检测参数，没有考虑因为物件的外形构造对检测结果带来的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述问题，为此本专利技术提供一种基于结构光成像的3D视觉检测系统，其包括：检测载体，其包括一用以承载检测装置的箱体，所述箱体外壁上设置有显示器，所述箱体内壁上设置有导轨，所述导轨包括第一导轨以及第二导轨，所述箱体底部还设置有一检测台，用以放置待检测物件，所述检测台与电机相连接以使所述检测台在所述电机驱使下旋转，所述检测台表面设置有重力传感器，用以检测待检测物件的重量，所述检测台一侧设置有超声波检测器，用以检测待检测物件的内部缺陷；信息获取模块，其包括设置在所述第一导轨上并能自由滑动的结构光摄影机以及设置在所述第二导轨上并能自由滑动的照射灯，所述结构光摄影机用以获取待检测物件的图像信息，所述照射灯用以对待检测物件进行补光，辅助所述摄影机完成所述图像获取；第一检测探头，其设置在所述箱体内部并位于箱体顶壁，用以检测零件上表面；第二检测探头，其设置在所述箱体内部并位于箱体侧壁，用以检测零件侧面；控制模块，其包括一设置在所述箱体内壁的中央处理器，所述中央处理器与所述结构光摄影机、照射灯、超声波检测器以及显示器相连接并完成数据交换，以控制所述结构光摄影机与照射灯在所述导轨上滑动，控制所述超声波检测器的启动，控制所述显示器的显示内容，所述中央处理器实时处理所述信息获取模块发出的数据；当所述待检测物件放置在所述检测台上时，所述中央处理器控制所述结构光摄影机以及照射灯开始运作，进行预拍摄，确定所述待检测物件的最大高度L、最大宽度B以及重量m，按照以下公式计算检测系数K0，并确定待检测物件的检测等级K，并确定待检测物件的零件类型；其中：L为待检测物件实际高度，L0为预设高度，B为待检测物件实际最大宽度，B0表示待检测物件预设重量，M为待检测物件实际重量，M0为预设重量；当所述检测等级K确定完成后，所述中央处理器控制所述结构光摄影机以及照射灯进行正式检测，控制所述检测台以预设速度转动，同时，实时调节所述结构光摄影机以及所述照射灯的位置，控制所述结构光摄影机获取所述待检测物件的图像信息，同时，将所述图像信息通过3D算法处理，并建立所述待检测物件的外形轮廓坐标集合f(x,y,z)，并通过所述外形轮廓坐标集合f(x,y,z)判定所述待检测物件的缺陷，并判定所述待检测物件的外形轮廓坐标集合f(x,y,z)是否存在缺陷，若存在缺陷，则调整检测台旋转角度重新对缺陷区域再检测，同时对于无法检测的区域，根据待检测零件的类型，控制第一检测探头或/和第二检测探头对无法探测的区域进行再检测；；所述中央处理器使用前需对其进行零件识别预储存，所述零件识别预储存步骤为：步骤一、选取多个片状外形种类的零件，对其进行拍摄并获取多个零件的外形轮廓坐标集合f（x,y,z）；步骤二、所述中央处理器对所述多个零件的外形轮廓坐标集合f（x,y,z）进行人工智能算法训练，生成片状外形种类零件判定数据，以使所述中央处理器根据拍摄图像识别出对应零件为片状外形种类；步骤三、重复所述步骤一以及步骤二的方法，对立体中空外形种类以及立体实心外形种类的零件进行零件识别预储存，生成立体中空外形种类零件判定数据以及立体实心外形种类零件判定数据，最终确定零件识别信息矩阵B（B1,B2,B3），其中B1表示片状外形种类零件判定数据，B2表示立体中空外形种类判定数据，B3表示立体实心外形种类判定数据。进一步地，所述中央处理器内部设置有检测参数K1,K2,K2>K1，将所述检测系数K0与预检测参数对比判定出待检测物件的检测等级K，判定时：当K0≤K1时，所述中央处理器判定该待检测物件检测等级为第一检测等级，并控制所述电机以预设U1功率运行带动所述检测台旋转；当K1<K0≤K2时，所述中央处理器判定该待检测物件检测等级为第二检测等级，并控制所述电机以预设U2功率运行带动所述检测台旋转；当K0>K2时，所述中央处理器判定该待检测物件检测等级为第二检测等级，并控制所述电机以预设U3功率运行带动所述检测台旋转。进一步地，所述中央处理器，其在正式检测过程中，实时对所述结构光摄影机传输的图像信息进行像素点判定，并根据判定结果调整所述照射灯的补光强度以及补光角度，判定时，其实时确定拍摄图像上被拍摄零件的反光面积像素点数S，其内部设置有像素点阙值参数S1，S2，S3，当所述反光面积像素点数S小于像素点阙值参数S1时，判定拍摄图像正常；当所述反光面积像素点数S大于等于像素点阙置参数S1小于像素点阙值参数S2时，判定拍摄图像出现第一等级反光面积，并记录该反光面积的三维坐标集合Y1(x,y,z)；当所述反光面积像素点数S大于等于像素点阙置参数S2小于像素点阙置参数S3时，判定拍摄图像出现第二等级反光面积，并记录该反光面积的三维坐标集合Y2（x,y,z）；当所述反光面积像素点数S大于等于像素点阙置参数S3时，判定拍摄图像出现第三等级反光面积，并记录该反光面积的三维坐标集合Y2（x,y,z）。进一步地，所述中央处理器内部设置有灯光调节矩阵D（D1,D2,D3），其中，D1表示第一等级灯光亮度，D2表示第二等级灯光亮度，D3表示第三等级灯光亮度，D3>D2>D1，所述中央处理器内部还设置有照射灯照射位置调节矩阵F（F1,F2...Fn）其中，F1表示第一位置照射灯控制信息矩阵，F2表示第二位置照射灯控制信息矩阵...Fn表示第n位置照射灯控制信息矩阵；对于第i位置照射灯控制信息矩阵Fi（Fi1，Fi2），其中，Fi1表示第i位置坐标集合Fi1（x，y,z），其为预设值，Fi2表示第i位置照射灯移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于结构光成像的3D视觉检测系统，其特征在于，包括：/n检测载体，其包括一用以承载检测装置的箱体，所述箱体外壁上设置有显示器，所述箱体内壁上设置有导轨，所述导轨包括第一导轨以及第二导轨，所述箱体底部还设置有一检测台，用以放置待检测物件，所述检测台与电机相连接以使所述检测台在所述电机驱使下旋转，所述检测台表面设置有重力传感器，用以检测待检测物件的重量，所述检测台一侧设置有超声波检测器，用以检测待检测物件的内部缺陷；/n信息获取模块，其包括设置在所述第一导轨上并能自由滑动的结构光摄影机以及设置在所述第二导轨上并能自由滑动的照射灯，所述结构光摄影机用以获取待检测物件的图像信息，所述照射灯用以对待检测物件进行补光，辅助所述摄影机完成图像获取；/n第一检测探头，其设置在所述箱体内部并位于箱体顶壁，用以检测零件上表面；/n第二检测探头，其设置在所述箱体内部并位于箱体侧壁，用以检测零件侧面；/n控制模块，其包括一设置在所述箱体内壁的中央处理器，所述中央处理器与所述结构光摄影机、照射灯、超声波检测器以及显示器相连接并完成数据交换，以控制所述结构光摄影机与照射灯在所述导轨上滑动，控制所述超声波检测器的启动，控制所述显示器的显示内容，所述中央处理器实时处理所述信息获取模块发出的数据；当所述待检测物件放置在所述检测台上时，所述中央处理器控制所述结构光摄影机以及照射灯开始运作，进行预拍摄，确定所述待检测物件的最大高度L、最大宽度B以及重量m，/n按照以下公式计算检测系数K0，并确定待检测物件的检测等级K，并确定待检测物件的零件类型；/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于结构光成像的3D视觉检测系统，其特征在于，包括：
检测载体，其包括一用以承载检测装置的箱体，所述箱体外壁上设置有显示器，所述箱体内壁上设置有导轨，所述导轨包括第一导轨以及第二导轨，所述箱体底部还设置有一检测台，用以放置待检测物件，所述检测台与电机相连接以使所述检测台在所述电机驱使下旋转，所述检测台表面设置有重力传感器，用以检测待检测物件的重量，所述检测台一侧设置有超声波检测器，用以检测待检测物件的内部缺陷；
信息获取模块，其包括设置在所述第一导轨上并能自由滑动的结构光摄影机以及设置在所述第二导轨上并能自由滑动的照射灯，所述结构光摄影机用以获取待检测物件的图像信息，所述照射灯用以对待检测物件进行补光，辅助所述摄影机完成图像获取；
第一检测探头，其设置在所述箱体内部并位于箱体顶壁，用以检测零件上表面；
第二检测探头，其设置在所述箱体内部并位于箱体侧壁，用以检测零件侧面；
控制模块，其包括一设置在所述箱体内壁的中央处理器，所述中央处理器与所述结构光摄影机、照射灯、超声波检测器以及显示器相连接并完成数据交换，以控制所述结构光摄影机与照射灯在所述导轨上滑动，控制所述超声波检测器的启动，控制所述显示器的显示内容，所述中央处理器实时处理所述信息获取模块发出的数据；当所述待检测物件放置在所述检测台上时，所述中央处理器控制所述结构光摄影机以及照射灯开始运作，进行预拍摄，确定所述待检测物件的最大高度L、最大宽度B以及重量m，
按照以下公式计算检测系数K0，并确定待检测物件的检测等级K，并确定待检测物件的零件类型；



其中：L为待检测物件实际高度，L0为预设高度，B为待检测物件实际
最大宽度，B0表示待检测物件预设重量，M为待检测物件实际重量，M0为预设重量；当所述检测等级K确定完成后，所述中央处理器控制所述结构光摄影机以及照射灯进行正式检测，根据所述检测等级K控制所述检测台以预设速度转动，同时，实时调节所述结构光摄影机以及所述照射灯的位置，控制所述结构光摄影机获取所述待检测物件的图像信息，同时，将所述图像信息通过3D算法处理，并建立所述待检测物件的外形轮廓坐标集合f(x,y,z)，并判定所述待检测物件的外形轮廓坐标集合f(x,y,z)是否存在缺陷，若存在缺陷，则调整检测台旋转角度重新对缺陷区域再检测，同时对于无法检测的区域，根据待检测零件的类型，控制第一检测探头或/和第二检测探头对无法探测的区域进行再检测；
所述中央处理器使用前需对其进行零件识别预储存，所述零件识别预储存步骤为：
步骤一、选取多个片状外形种类的零件，对其进行拍摄并获取多个零件的外形轮廓坐标集合f（x,y,z）；
步骤二、所述中央处理器对所述多个零件的外形轮廓坐标集合f（x,y,z）进行人工智能算法训练，生成片状外形种类零件判定数据，以使所述中央处理器根据拍摄图像识别出对应零件为片状外形种类；
步骤三、重复所述步骤一以及步骤二的方法，对立体中空外形种类以及立体实心外形种类的零件进行零件识别预储存，生成立体中空外形种类零件判定数据以及立体实心外形种类零件判定数据，最终确定零件识别信息矩阵B（B1,B2,B3），其中B1表示片状外形种类零件判定数据，B2表示立体中空外形种类判定数据，B3表示立体实心外形种类判定数据。


2.根据权利要求1所述的基于结构光成像的3D视觉检测系统，其特征在于，所述中央处理器内部设置有检测参数K1,K2,K2>K1，将所述检测系数K0与预检测参数对比判定出待检测物件的检测等级K，判定时：
当K0≤K1时，所述中央处理器判定该待检测物件检测等级为第一检测等级，并控制所述电机以预设U1功率运行带动所述检测台旋转；
当K1<K0≤K2时，所述中央处理器判定该待检测物件检测等级为第二检测等级，并控制所述电机以预设U2功率运行带动所述检测台旋转；
当K0>K2时，所述中央处理器判定该待检测物件检测等级为第二检测等级，并控制所述电机以预设U3功率运行带动所述检测台旋转。


3.根据权利要求1所述的基于结构光成像的3D视觉检测系统，其特征在于，所述中央处理器，其在所述正式检测过程中，实时对所述结构光摄影机传输的图像信息进行像素点判定，并根据判定结果调整所述照射灯的补光强度以及补光角度，判定时，其实时确定拍摄图像上被拍摄零件的反光面积像素点数S，其内部设置有像素点阙值参数S1，S2，S3，
当所述反光面积像素点数S小于像素点阙值参数S1时，判定所述拍摄图像正常；
当所述反光面积像素点数S大于等于像素点阙置参数S1小于像素点阙值参数S2时，判定所述拍摄图像出现第一等级反光面积，并记录该反光面积的三维坐标集合Y1(x,y,z)；
当所述反光面积像素点数S大于等于像素点阙置参数S2小于像素点阙置参数S3时，判定所述拍摄图像出现第二等级反光面积，并记录该反光面积的三维坐标集合Y2（x,y,z）；
当所述反光面积像素点数S大于等于像素点阙置参数S3时，判定所述拍摄图像出现第三等级反光面积，并记录该反光面积的三维坐标集合Y2（x,y,z）。


4.根据权利要求3所述的基于结构光成像的3D视觉检测系统，其特征在于，所述中央处理器内部设置有灯光调节矩阵D（D1,D2,D3），其中，D1表示第一等级灯光亮度，D2表示第二等级灯光亮度，D3表示第三等级灯光亮度，D3>D2>D1，所述中央处理器内部还设置有照射灯照射位置调节矩阵F（F1,F2...Fn）其中，F1表示第一位置照射灯控制信息矩阵，F2表示第二位置照射灯控制信息矩阵...Fn表示第n位置照射灯控制信息矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振亭，籍永强，
申请(专利权)人：山东海德智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37