基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统及方法，系统包括：传动模块，用于带动待测钢板沿水平方向运动；照明模块，用于为图像采集模块提供充分照明保证视场亮度；图像采集模块，用于通过线阵CCD相机配合图像采集卡获取高分辨率的待测钢板表面图像；曝光控制模块，用于测量待测钢板的运动速度，并将其转换为脉冲信号输入到图像采集卡中以控制线阵CCD相机的曝光；图像处理模块，用于基于采集到待测钢板表面图像进行缺陷检测与定位。本发明专利技术实现了采用线阵CCD相机对钢铁生产线上运动钢板表面缺陷的非接触检测，采集到的钢板表面图像具有高分辨率和高精度的特点，能够有效、准确地实现缺陷的检出和定位。

【技术实现步骤摘要】
基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统及方法
本专利技术属于机器视觉检测领域，具体涉及钢板表面质量检测领域，特别涉及一种基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统及方法。
技术介绍
在钢板的实际生产过程中，受连铸钢坯、轧制技术和生产加工水平的影响，难以避免的会出现结疤、划痕、压痕和夹杂等不同类型的缺陷。这些缺陷使钢板的耐磨性和抗腐蚀能力大大下降，如果将这类带有缺陷的钢板应用在某些重要场合会导致严重的后果。因此钢板的表面质量检测是钢铁生产过程中不可缺少的一个环节。在钢板表面检测技术中，传统检测方法例如人工检测、红外检测法、超声波检测法和涡流检测法等都存在一定的局限性。随着计算机图像处理和机器视觉技术的不断发展，诞生了基于机器视觉的钢板表面质量检测方法。该方法利用图像传感器采集钢板表面图像，再配合图像处理技术实现了钢板表面质量的检测，具有非接触、高效率等优点。常用的图像采集设备类型包括线阵式和面阵式相机两种。相比较而言，线阵相机在一维方向上的精度和帧频都更高，可以满足工业检测中高分辨率的要求，能够完成对高速运动的钢板表面图像的采集工作。所以将线阵CCD相机与图像处理技术结合，来进行钢板表面质量检测，具有重要的研究意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有非接触性、检测效率高、检测精度高等优点的钢板缺陷检测系统及方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，所述系统包括传动模块、照明模块、图像采集模块、曝光控制模块和图像处理模块；所述传动模块，用于带动待测钢板沿水平方向运动；所述照明模块，用于为图像采集模块提供充分照明保证视场亮度；所述图像采集模块，用于通过线阵CCD相机配合图像采集卡获取高分辨率的待测钢板表面图像；所述曝光控制模块，用于测量待测钢板的运动速度，并将其转换为脉冲信号输入到图像采集卡中以控制线阵CCD相机的曝光；所述图像处理模块，用于基于采集到待测钢板表面图像进行缺陷检测与定位。基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，对图像采集模块中的线阵CCD相机进行标定，获取线阵CCD相机的内参矩阵和畸变参数矩阵；步骤2，利用光电编码器测量被测钢板的运动速度，并将钢板的运动速度转换为脉冲信号；步骤3，利用FPGA对脉冲信号进行处理和计数，得到相机曝光控制信号和钢板的运动里程；步骤4，曝光控制模块控制图像采集模块采集待测钢板表面图像，记两台线阵CCD相机采集到的图像分别为A1和A2；步骤5，利用步骤1中获得的内参矩阵和畸变参数矩阵对步骤4中采集到的钢板表面图像A1和A2进行畸变校正，获得畸变校正后的钢板表面图像B1和B2；步骤6，对畸变校正后的图像B1和B2进行预处理；步骤7，对预处理后的两幅图像进行拼接，得到一幅大尺寸钢板表面图像C；步骤8，对拼接后的钢板表面图像C进行缺陷检测与定位，分割出缺陷区域，获取并保存缺陷的位置和尺寸信息本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)机器视觉与图像处理技术结合实现了对生产线上运动钢板的非接触式、自动化的缺陷检测；2)采用光电编码器测速的方法产生曝光控制信号，对钢板运动速度和相机采集速度不匹配而导致的行进畸变进行了校正；3)使用高速线阵相机搭配图像采集卡进行钢板表面图像采集，实现了高精度图像的快速获取；4)采用两台线阵CCD相机拼接成像的方法，兼顾了工业检测中大视场与高分辨率的要求。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统的结构示意图。图2为本专利技术基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统的整体流程图。图3为本专利技术基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测方法的图像处理流程图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。结合图1，本专利技术提供了一种基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，所述系统包括传动模块、照明模块、图像采集模块、曝光控制模块和图像处理模块；所述传动模块，用于带动待测钢板沿水平方向运动；所述照明模块，用于为图像采集模块提供充分照明保证视场亮度；所述图像采集模块，用于通过线阵CCD相机配合图像采集卡获取高分辨率的待测钢板表面图像；整个图像采集模块被安装在待测钢板的正上方一定高度处，图像采集模块固定，而钢板在传动模块上沿水平方向匀速运动；所述曝光控制模块，用于测量待测钢板的运动速度，并将其转换为脉冲信号输入到图像采集卡中以控制线阵CCD相机的曝光；所述图像处理模块，用于基于采集到待测钢板表面图像进行缺陷检测与定位。进一步地，在其中一个实施例中，所述照明模块采用线形LED光源并采用暗场照明的方式。进一步地，在其中一个实施例中，所述图像采集模块采用两台线阵CCD相机对待测钢板进行图像采集，使用的线阵CCD相机的型号为DALSAV3-CC-04K009彩色工业相机。进一步地，在其中一个实施例中，所述图像采集模块的控制通过图像采集卡实现，采用的图像采集卡型号为Xtium-CLMX4，图像采集卡与线阵CCD相机间通过cameralink数据线缆连接。进一步地，在其中一个实施例中，所述曝光控制模块包括光电编码器部分和FPGA信号处理部分。光电编码器固定在传动模块的传动轴上进行同轴转动。FPGA对光电编码器输出的脉冲信号进行处理产生可被相机识别的曝光控制信号，并对脉冲进行计数用于计算钢板运动里程。进一步地，在其中一个实施例中，所述曝光控制模块采用光电编码器测量传动模块传送钢板的速度，产生的脉冲信号经FPGA处理后输出至图像采集卡作为线阵CCD相机的曝光控制信号。进一步地，在其中一个实施例中，所述光电编码器的型号为E6B2-CWZ1X，其采用DH27M-DLS-IDTS的27芯专用线缆将脉冲信号传输至图像采集卡。进一步地，在其中一个实施例中，结合图3，所述图像处理模块用于基于采集到待测钢板表面图像进行缺陷检测与定位，包括以下步骤：步骤1，对采集到的图像进行预处理，包括畸变校正、盲元补偿、亮度不均匀校正、感兴趣区域检测和滤波去噪；这里，基于场景的双向线性外推的方法，来检测失效传感元，并采用相邻行列传感元的相关性进行插值，实现盲元补偿；这里，采用两点法进行平场校正，解决亮度不均匀的问题；步骤2，通过SURF特征点匹配算法和像素加权平均融合法进行图像拼接；步骤3，采用平均灰度差和灰度值阈值结合的方法，从拼接的图像中提取包含缺陷的区块图像；这里先提取出包含缺陷的区块，能够减少系统的运算量。步骤4，对所述区块图像进行形态学处理；步骤5，采用基于Canny算子的边缘检测算法，从图像中分割出缺陷；步骤6，获取缺陷区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，其特征在于，所述系统包括传动模块、照明模块、图像采集模块、曝光控制模块和图像处理模块；/n所述传动模块，用于带动待测钢板沿水平方向运动；/n所述照明模块，用于为图像采集模块提供充分照明保证视场亮度；/n所述图像采集模块，用于通过线阵CCD相机配合图像采集卡获取高分辨率的待测钢板表面图像；/n所述曝光控制模块，用于测量待测钢板的运动速度，并将其转换为脉冲信号输入到图像采集卡中以控制线阵CCD相机的曝光；/n所述图像处理模块，用于基于采集到待测钢板表面图像进行缺陷检测与定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，其特征在于，所述系统包括传动模块、照明模块、图像采集模块、曝光控制模块和图像处理模块；
所述传动模块，用于带动待测钢板沿水平方向运动；
所述照明模块，用于为图像采集模块提供充分照明保证视场亮度；
所述图像采集模块，用于通过线阵CCD相机配合图像采集卡获取高分辨率的待测钢板表面图像；
所述曝光控制模块，用于测量待测钢板的运动速度，并将其转换为脉冲信号输入到图像采集卡中以控制线阵CCD相机的曝光；
所述图像处理模块，用于基于采集到待测钢板表面图像进行缺陷检测与定位。


2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，其特征在于，所述照明模块采用线形LED光源并采用暗场照明的方式。


3.根据权利要求1或2所述的基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，其特征在于，所述图像采集模块采用两台线阵CCD相机对待测钢板进行图像采集，使用的线阵CCD相机的型号为DALSAV3-CC-04K009彩色工业相机。


4.根据权利要求3所述的基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，其特征在于，所述图像采集模块的控制通过图像采集卡实现，采用的图像采集卡型号为Xtium-CLMX4，图像采集卡与线阵CCD相机间通过cameralink数据线缆连接。


5.根据权利要求4所述的基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，其特征在于，所述曝光控制模块采用光电编码器测量传动模块传送钢板的速度，产生的脉冲信号经FPGA处理后输出至图像采集卡作为线阵CCD相机的曝光控制信号。


6.根据权利要求5所述的基于线阵CCD的钢板表面缺陷检测系统，其特征在于，所述光电编码器的型号为E6B2-CWZ1X，其采用DH27M-DLS-IDTS的27芯专用...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文建，姜恺文，李武森，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32