基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及热管视觉检测技术领域，提供一种基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置及其方法，包括计算机系统、工作台、管口视觉检测机构和热管水平定位机构。其中计算机系统包括图像预处理、特征提取和缺陷检测步骤，管口视觉检测机构包含视觉处理模块：相机、镜头、光源；热管水平定位机构用于使热管与相机同轴并水平固定。本发明专利技术针对热管自动穿网和缩径工艺，检测来料管口是否存在毛刺或失圆缺陷，提高产品加工良率，克服了人工目测法的主观干扰，快速、准确地检出管口存在的缺陷，提高了产品的工艺效率和检测精度。工艺效率和检测精度。工艺效率和检测精度。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置及其方法


[0001]本专利技术涉及铜管管口的缺陷检测
，具体涉及一种基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置及其方法。

技术介绍

[0002]随着半导体行业的不断发展，作为大量电子功耗设备的主要散热器件，热管已被广泛应用在各种电子产品中。热管的制造过程中，铜材材质较软，在大批量切管后，容易导致铜管切口出现毛刺缺陷，同时在铜管运输过程中，也极易造成铜管管口的失圆缺陷。自动化设备加工中，难于检测穿网工艺与缩径工艺的失效，严重情况会使设备产生无法剪网和断料卡模的情况，导致一批加工件的报废。因此在进行自动穿网工序和自动缩径工序前，需要检查来料铜管管口是否有毛刺或失圆缺陷，以防止毛刺缺陷阻碍丝网穿进铜管内腔，避免失圆缺陷导致铜管缩径过程产生成形缺陷。由于检测量大、毛刺特征小，人工往往粗略检查，废品率高，随着人工成本和生产精度要求的与日俱增，急需一种能够实现热管管口缺陷的高效检测装置。机器视觉已广泛应用在提高生产效率和生产自动化程度上面，具有非接触式测量的特性，将机器视觉应用于穿网缩管自动化设备的来料工序上，能够实现高效、准确地检测热管管口缺陷。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置及其方法，实现热管管口的高效、高精度、非接触式的缺陷量化检测，提高了产品的检测精度和效率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置，包括计算机系统和视觉装置；
[0006]所述的视觉装置用于水平检测铜管前端的管口缺陷，包括工作台、管口视觉检测机构和热管水平定位机构，所述管口视觉检测机构和热管水平定位机构均安装在工作台上，热管水平定位机构设置在管口视觉检测机构前侧；
[0007]热管水平定位机构用于水平固定不同外径和长度的热管，保持热管与管口视觉检测机构的镜头处于同一直线上，管口视觉检测机构采集管口图像信息，并传递给计算机系统；
[0008]所述的计算机系统，用于对管口图像进行处理和缺陷识别，包括图像预处理、特征提取和缺陷检测三个模块。
[0009]管口视觉检测机构包括图像采集系统与视觉仪器装置；图像采集系统安装在视觉仪器装置上；
[0010]图像采集系统包括相机、镜头、光源和光源控制器；
[0011]视觉仪器装置包括视觉支撑板、微调滑台安装板、微调滑台、相机安装板、光源固定块、光源固定座、光源滑动板；
[0012]镜头安装在相机上，相机设置在相机安装板上，并连接计算机系统，相机安装板固定在微调滑台上，微调滑台通过微调滑台安装板安装在视觉支撑板上，视觉支撑板固定在工作台上；
[0013]光源通过光源固定块安装在光源滑动块上，光源滑动块滑动安装在光源固定座上，并且光源滑动块安装在视觉支撑板内侧，光源固定座和光源固定块底部设置在工作台上。
[0014]热管水平定位机构包括定位底座、热管、热管固定器、后定位块、定位螺丝；定位底座通过平键和螺丝固定在工作台上，热管固定器与后定位块设置在定位底座上方开设的槽孔内，热管放置在热管固定器上的V型槽上，后定位块对热管后端口进行定位，热管固定器和后定位块通过定位螺丝固定在底座上。
[0015]其中相机、镜头、光源与热管保持在同一直线上。
[0016]基于机器视觉的热管管口缺陷检测方法，采用所述的基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置，包括以下步骤：
[0017]步骤一：图像预处理模块包括图像采集、图像裁剪和轮廓检测部分；管口视觉检测机构2中的相机所采集的图片传入计算机系统中，运用灰度重心法裁剪出含有管口特征的感兴趣区域，通过形态学处理获得管口端面的形状区域和内外轮廓。
[0018]步骤二：特征提取模块包括目标定位、目标展平、骨架提取部分；利用最小二乘圆拟合法计算内外轮廓的拟合圆，结合均值合并法完成管口的质心位置定位与圆环大小检测，将目标区域进行极坐标变换，得到管口展平图像，通过细化算法与平滑处理，提取管口中心骨架。
[0019]步骤三：缺陷检测模块包括毛刺缺陷检测与失圆缺陷检测两部分；采用骨架梯度方向边缘搜索算法，获取不同位置的管口宽度测量值，设置宽度容差值判别毛刺缺陷；分析骨架线波动特征，设置位置容差值判别失圆缺陷，以上检出任一种缺陷，则判断管口质量不合格。
[0020]所述步骤一中，照明光源的选择与布设，相机采用黑白相机，镜头采用远心镜头以减少图像畸变，光源使用环形白色光源，相机所采集的图片传入计算机系统中，由软件系统进行图像处理。
[0021]所述步骤一中，对采集到的管口图像进行快速全局阈值分割处理，筛选合适外接圆半径范围的圆环区域，再对该区域进行灰度重心计算，设置圆形ROI略大于圆环区域，缩减原始图像，去除图像非ROI区域的干扰源，针对不同外径的铜管可自动进行裁剪去噪和放大显示。
[0022]所述步骤一中，采用中值滤波和均值滤波对灰度图像预处理，选择OTSU阈值分割法对处理后的管口图像进行二值分割，通过欧拉数特征判断所提取的形状区域是否为管口端面，若目标区域提取无误，则得到管口内外轮廓边缘，并计算内外轮廓的圆度。
[0023]所述步骤二中，运用基于Tukey算法的最小二乘圆拟合法，分别对管口的内轮廓点与外轮廓点进行圆拟合，同时计算外轮廓的最小外接圆和内轮廓的最大内接圆，采用均值合并的方法对内外拟合圆的圆心坐标进行合并定位，确定唯一的管口质心位置定位和圆环半径大小。
[0024]所述步骤二中，管口目标区域从笛卡尔坐标系转换为极坐标系，通过获取的最小
外接圆和最大内接圆，计算出管口极坐标变换所需的内外边界范围，自动适应不同管径的热管，将管口端面的圆环特征展平为直线特征，若管口有失圆缺陷，则展平后为非直线特征。
[0025]所述步骤二中，利用高斯滤波器对膨胀处理后的目标特征进行边缘平滑，通过Rosenfeld细化算法提取展平管口区域的中心骨架，采用端点删除剪枝法保留唯一骨架特征线，选择双侧均值滤波器对骨架线进行光顺平滑，获取骨架线的点坐标与梯度角。
[0026]所述步骤三中，根据得到的骨架线和轮廓边缘，基于梯度方向边缘搜索的宽度检测算法，获取骨架线每个位置对应的宽度测量点对，通过欧式距离计算点对的宽度值，设置宽度容差值判别毛刺缺陷，若连续一定长度的测量值大于宽度容差值，则判定管口端面有毛刺缺陷。
[0027]所述步骤三中，根据得到的骨架线和管口平均宽度，设置位置容差值判别失圆缺陷，建立内外两条平行的位置容差线，分析骨架波动的褶皱程度，若骨架线与位置容差线相交，则判定管口端面有失圆缺陷，以上检出任一种缺陷，则判断管口质量不合格。
[0028]相对于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0029](1)本专利技术方法针对于工业应用环境，设计了相应的图像预处理步骤，能够自动截取不同管径的铜管管口特征的ROI，去除相机视野内可能存在的其他零件的反光干扰；针对铜管切削后残留的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置，其特征在于：包括计算机系统和视觉装置；所述的视觉装置用于水平检测铜管前端的管口缺陷，包括工作台(1)、管口视觉检测机构(2)和热管水平定位机构(3)，所述管口视觉检测机构(2)和热管水平定位机构(3)均安装在工作台(1)上，热管水平定位机构(3)设置在管口视觉检测机构(2)前侧；热管水平定位机构(3)用于水平固定不同外径和长度的热管，保持热管与管口视觉检测机构(2)的镜头处于同一直线上，管口视觉检测机构(2)采集管口图像信息，并传递给计算机系统；所述的计算机系统，用于对管口图像进行处理和缺陷识别，包括图像预处理、特征提取和缺陷检测三个模块。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置，其特征在于：所述的管口视觉检测机构(2)包括图像采集系统与视觉仪器装置；图像采集系统安装在视觉仪器装置上；图像采集系统包括相机(2
‑
5)、镜头(2
‑
6)、光源(2
‑
7)和光源控制器；视觉仪器装置包括视觉支撑板(2
‑
1)、微调滑台安装板(2
‑
2)、微调滑台(2
‑
3)、相机安装板(2
‑
4)、光源固定块(2
‑
8)、光源固定座(2
‑
9)、光源滑动板(2
‑
1)(0)；镜头(2
‑
6)安装在相机(2
‑
5)上，相机(2
‑
5)设置在相机安装板(2
‑
4)上，并连接计算机系统，相机安装板(2
‑
4)固定在微调滑台(2
‑
3)上，微调滑台(2
‑
3)通过微调滑台安装板(2
‑
2)安装在视觉支撑板(2
‑
1)上，视觉支撑板(2
‑
1)固定在工作台(1)上；光源(2
‑
7)通过光源固定块(2
‑
8)安装在光源滑动块(2
‑
1)(0)上，光源滑动块(2
‑
1)(0)滑动安装在光源固定座(2
‑
9)上，并且光源滑动块(2
‑
1)(0)安装在视觉支撑板(2
‑
1)内侧，光源固定座(2
‑
9)和光源固定块(2
‑
8)底部设置在工作台(1)上。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的热管管口缺陷检测装置，其特征在于：所述的热管水平定位机构(3)包括定位底座(3
‑
1)、热管(3
‑
2)、热管固定器(3
‑
3)、后定位块(3
‑
4)、定位螺丝(3
‑
5)；定位底座(3
‑
1)通过平键和螺丝固定在工作台(1)上，热管固定器(3
‑
3)与后定位块(3
‑
4)设置在定位底座(3
‑
1)上方开设的槽孔内，热管(3
‑
2)放置在热管固定器(3
‑
3)上的V型槽上，后定位块(3
‑
4)对热管(3
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2)后端口进行定位，热管固定器(3
‑
3)和后定位块(3
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，韩皓阳，刘苑喆，李乐，王慧攀，唐新开，唐永霞，
申请(专利权)人：广东德镒盟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：