一种环状工件尺寸测量和缺陷检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了是一种环状工件尺寸测量和缺陷检测方法及装置。本发明专利技术包括系统启动后，圆环工件进入转动圆盘；光纤传感器监测转动圆盘，有工件通过产生触发信号；触发信号分别发送到相应的成像采图工位；成像采图工位获得图像后，将原始图像发送到软件平台，软件平台根据各工位的图像使用各的算法检测模块进行检测等步骤，本发明专利技术检测速度较快，工作速度可达到每分钟500个，检测结果鲁棒性好，稳定性强，可持续工作12小时以上，目前在环状工件生产线上，该检测方法可以在较快速度下实现圆环工件的尺寸测量和环状工件检测，其检测速度，准确率，稳定性，可重复性在市场上具有极大优势。

【技术实现步骤摘要】
一种环状工件尺寸测量和缺陷检测方法及装置
本专利技术涉及工件制造加工领域，具体地说，是一种环状工件尺寸测量和缺陷检测方法及装置。
技术介绍
市场现有相关检测方法，对于环状工件的检测速度较低，或是检测速度足够而测量精度不高，无法准确识别圆，准确率不足，无法应用在自动化产线上。本方法利用图像处理技术，较好的实现了快速生产化场景下的环状工件的表面尺寸精确测量，高度测量以及表面缺陷检测。
技术实现思路
针对现有技术的技术问题，本专利技术公开了一种环状工件尺寸测量和缺陷检测方法及装置，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术公开了一种环状工件快速尺寸测量和缺陷检测方法，包括如下步骤：1)系统启动后，圆环工件进入转动圆盘；2)光纤传感器监测转动圆盘，有工件通过产生触发信号；3)触发信号分别发送到相应的成像采图工位；4)成像采图工位获得图像后，将原始图像发送到软件平台，软件平台根据各工位的图像使用各的算法检测模块进行检测；5)结果反馈到软件平台后，将数据记录，并实时显示检测结果；6)离开检测平台，对结果进行处理，若不合格则使用吹气嘴吹掉；若检测结果合格，传送到后续工位，单次检测结束。作为进一步地改进，本专利技术所述的步骤4)中各工位的图像使用各算法检测模块分别为表面尺寸测量检测模块、高度测量检测模块和表面缺陷检测模块。作为进一步地改进，本专利技术所述的表面尺寸测量检测模块通过背光照明采图，迭代优化的最小二乘法进行圆检测，计算圆心及内外径；高度测量检测模块通过背光照明采图，形态学处理分离底座，得到圆环轮廓，设定下表面为基准线，测量高度范围；表面缺陷检测模块通过高角度照明采图，对各个缺陷不同形态分别设计检测指标判断缺陷。作为进一步地改进，本专利技术所述的表面尺寸测量检测模块的具体算法为：1)对图像进行一般的图像处理流程，滤波去噪，图像分割，边缘检测；2)为加快检测速度，使用边界跟踪算法提取轮廓点，搜索策略为八邻接边界搜索；3)使用轮廓点进行迭代的最小二乘法圆检测，实现圆心定位，测量环状工件的内外径；4)利用随机误差为正态分布，和误差距离的设定，进行公式推导计算获得圆心及其内外径。作为进一步地改进，本专利技术所述的高度测量检测模块的具体算法为：1)利用灰度信息，分离背景，提取整体轮廓；2)通过形态学处理轮廓去除底座，得到圆环轮廓；3)选取合适的上下边缘计算高度，考虑到其侧面景深较大，上表面高度不均匀，将得到圆环的高度范围，保证其在误差范围允许内即可视为合格品。作为进一步地改进，本专利技术所述的表面缺陷检测模块的具体算法为：1)对待测环状工件进行表面缺陷检测，使用高角度照明采图；2)针对压扁、划痕缺陷：使用形态学处理，对其进行膨胀腐蚀，弥合微小孔洞，然后通过检测亮斑的大小和数量来判断有无缺陷；3)针对腐蚀缺陷：对灰度突变边缘点进行提取，并对其相对圆心距离的分布进行统计；通过边缘点数的峰值是否超出设置阈值，判断有无缺陷。4)针对错位缺陷：设计内外轮廓的曲率半径变化率指标；在轮廓错位处曲率半径变化率会产生明显峰值，可以通过曲率半径变化率的峰值是否超出设置阈值来判断有无缺陷。5)针对毛刺缺陷和缺失缺陷；使用迭代腐蚀技术处理圆环轮廓，增强轮廓的差异性，再使用曲率半径变化率指标，使用类似错位的检测方案来进行判断。作为进一步地改进，本专利技术所述的步骤4)中，设计内外轮廓的曲率半径变化率指标，该指标定义为其中点c为圆心坐标，点p1，p2为轮廓上两相近点坐标，遍历整个轮廓计算曲率半径变化率，统计并画出其折线变化图，△r是半径差值，r1，r2是相邻两点的半径值，s是弧长，d表示两个点的距离。本专利技术还公开了一种环状工件快速尺寸测量和缺陷检测装置，所述的装置包括圆台，沿着圆台周边的上方分别依次设置有光纤传感器、表面尺寸测量装置、高度测量装置和表面缺陷检测装置。作为进一步地改进，本专利技术所述的表面尺寸测量装置上设置有相机，相机位于工件正上方。作为进一步地改进，本专利技术所述的高度测量装置上设置有远心镜头，远心镜头位于工件的侧方。作为进一步地改进，本专利技术所述的表面缺陷检测装置包括相机和位于相机前方的环形LED光源，相机对着环形光源的中心通孔，LED光源为红色。本专利技术的有益效果如下：1、检测速度较快，工作速度可达到每分钟500个；2、在每分钟500个的速度下，测量精度高，缺陷检测准确率高；3、检测结果鲁棒性好，稳定性强，可持续工作12小时以上。4、目前在环状工件生产线上，该检测方法可以在较快速度下实现圆环工件的尺寸测量和环状工件检测，其检测速度，准确率，稳定性，可重复性在市场上具有极大优势。附图说明图1是本专利技术的装置检测流程图；图2是本专利技术的工位布局装置示意图。图中1-光纤传感器，2-表面尺寸测量装置，3-高度测量装置，4-远心镜头，5-表面缺陷检测装置，6-环形LED。具体实施方式本专利技术公开了环状工件快速尺寸测量和缺陷检测方法及装置，图1是本专利技术的装置检测流程图，如图所示：步骤一：系统启动后，圆环工件进入转动圆盘；步骤二：光纤传感器(1)监测转动圆盘，有工件通过产生触发信号；步骤三：触发信号分别发送到三个成像采图工位，图2是本专利技术的工位布局装置示意图，各个工位装置示意如图2所示。步骤四：成像采图工位获得图像后，将原始图像发送到软件平台，软件平台根据不同工位的图像使用不同的算法检测模块进行检测。其主要检测原理为：1)工位一，对待测环状工件进行表面尺寸测量，使用背光照明采图。首先，对图像进行一般的图像处理流程，滤波去噪，图像分割，边缘检测。然后，为加快检测速度，使用边界跟踪算法提取轮廓点，搜索策略为八邻接边界搜索。最后，使用轮廓点进行迭代的最小二乘法圆检测，实现圆心定位，测量环状工件的内外径。利用随机误差为正态分布，和误差距离的设定，进行公式推导计算获得圆心及其内外径。2)工位二，对待测环状工件进行高度测量，使用背光照明采图。首先利用灰度信息，分离背景，提取整体轮廓。接着，通过形态学处理轮廓去除底座，得到圆环轮廓。最后，选取合适的上下边缘计算高度。考虑到其侧面景深较大，上表面高度不均匀，将得到圆环的高度范围，保证其在误差范围允许内即可视为合格品。3)工位三，对待测环状工件进行表面缺陷检测，使用高角度照明采图。环状工件主要有压扁类缺陷，腐蚀类缺陷，错位类缺陷以及毛刺、缺失类缺陷。各个缺陷检测原理各不相同，将其整合优化，加快检测速度。针对压扁、划痕缺陷，使用形态学处理，对其进行膨胀腐蚀，弥合微小孔洞，然后通过检测亮斑的大小和数量来判断有无缺陷。针对腐蚀缺陷，对灰度突变边缘点进行提取，并对其相对圆心距离的分布进行统计。通过边缘点数的峰值是否超出设置阈值，判断有无缺陷。针对错位缺陷，设计内外轮廓的曲率半径变化率指标。设计内外轮廓的曲率半径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环状工件尺寸测量和缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)系统启动后，圆环工件进入转动圆盘；/n2)光纤传感器(1)监测转动圆盘，有工件通过产生触发信号；/n3)触发信号分别发送到相应的成像采图工位；/n4)成像采图工位获得图像后，将原始图像发送到软件平台，软件平台根据各工位的图像使用各的算法检测模块进行检测；/n5)结果反馈到软件平台后，将数据记录，并实时显示检测结果；/n6)离开检测平台，对结果进行处理，若不合格则使用吹气嘴吹掉；若检测结果合格，传送到后续工位，单次检测结束。/n

【技术特征摘要】
1.一种环状工件尺寸测量和缺陷检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)系统启动后，圆环工件进入转动圆盘；
2)光纤传感器(1)监测转动圆盘，有工件通过产生触发信号；
3)触发信号分别发送到相应的成像采图工位；
4)成像采图工位获得图像后，将原始图像发送到软件平台，软件平台根据各工位的图像使用各的算法检测模块进行检测；
5)结果反馈到软件平台后，将数据记录，并实时显示检测结果；
6)离开检测平台，对结果进行处理，若不合格则使用吹气嘴吹掉；若检测结果合格，传送到后续工位，单次检测结束。


2.根据权利要求1所述的环状工件尺寸测量和缺陷检测方法，其特征在于，所述的步骤4)中各工位的图像使用各算法检测模块分别为表面尺寸测量检测模块、高度测量检测模块和表面缺陷检测模块。


3.根据权利要求2所述的环状工件尺寸测量和缺陷检测方法，其特征在于，所述的表面尺寸测量检测模块通过背光照明采图，迭代优化的最小二乘法进行圆检测，计算圆心及内外径；所述的高度测量检测模块通过背光照明采图，形态学处理分离底座，得到圆环轮廓，设定下表面为基准线，测量高度范围；所述的表面缺陷检测模块通过高角度照明采图，对各个缺陷不同形态分别设计检测指标判断缺陷。


4.根据权利要求1或2或3所述的环状工件尺寸测量和缺陷检测方法，其特征在于，所述的表面尺寸测量检测模块的具体算法为：
1)对图像进行一般的图像处理流程，滤波去噪，图像分割，边缘检测；
2)为加快检测速度，使用边界跟踪算法提取轮廓点，搜索策略为八邻接边界搜索；
3)使用轮廓点进行迭代的最小二乘法圆检测，实现圆心定位，测量环状工件的内外径；
4)利用随机误差为正态分布，和误差距离的设定，进行公式推导计算获得圆心及其内外径。


5.根据权利要求4所述的环状工件尺寸测量和缺陷检测方法，其特征在于，所述的高度测量检测模块的具体算法为：
1)利用灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：林斌，韩晨思，李晨曦，
申请(专利权)人：杭州江奥光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33