一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法技术

本发明专利技术公开了一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法。本发明专利技术包括以下步骤：1、光栅式旋转打光下，4个工位的相机全方位对工件外径圆柱面成像，每台相机连续拍摄多帧，使圆柱面同一位置分别在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像。2、对每个工位的图像进行定位，确定图像中检测区域的精确位置。3、每个工位都将该工位每个工件的多帧图像的精确检测区域进行仿射变换、拼接合并为一张图像，得到工件在该工位下的检测区域的拼接图，拼接图对应区域不小于工件外径90度范围的圆柱面。本发明专利技术使得圆柱面缺陷成像更加稳定，特征更加明显、丰富，增大了缺陷在图像中所占比例，有利于后续检测。后续检测。

【技术实现步骤摘要】
一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法


[0001]本专利技术涉及机器视觉缺陷检测
，特别涉及一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法。

技术介绍

[0002]工件外观缺陷检测是制造业中一项重要的质量控制工作。通过检测工件的外观缺陷，可以及时发现并修复制造过程中的问题，提高产品的质量，降低不良品率，减少生产成本，增强企业竞争力。
[0003]随着人工智能、机器视觉的发展，视觉检测成为工业生产线产品外观质量检测的主要手段之一，通过视觉系统对待检测工件外观成像，从而实现对缺陷的检测和分类。
[0004]针对微小工件外径圆柱面缺陷检测，主要的成像方法为：(1)在待检测工件下方配置底部背光源，圆柱面侧配置相机获取图像，但是其成像过程中可能会受到光照、噪声、不同材质反光度等影响，导致待检测工件缺陷特征不明显；(2)利用光栅式旋转打光对工件打光并获取图像，图像呈现明暗条纹交错，可以降低背景干扰，突出缺陷特征，但是工件外观缺陷可能随机成像在明视场、暗视场或明暗交界视场，同时微小缺陷所占的面积相对较小，提取的信息较弱，不利于后续检测。
[0005]因此，提供一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法，提升缺陷成像效果是本领域技术人员急需实现的。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法，该方法使得圆柱面缺陷成像更加稳定，特征更加明显、丰富，增大了缺陷在图像中所占比例，有利于后续检测。
[0007]专利技术的技术解决方案如下：
[0008]一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0009](1)光栅式旋转打光下获取全方位、连续多帧图像
[0010]光栅式旋转打光下，4个工位的相机全方位对工件外径圆柱面成像，每台相机连续拍摄多帧，使圆柱面同一位置分别在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像；
[0011](2)精确定位检测区域
[0012]对每个工位的图像进行定位，确定图像中检测区域的精确位置，忽略背景及非检测区域；
[0013](3)拼接多帧图像的精确检测区域
[0014]每个工位都将该工位每个工件的多帧图像中的精确检测区域进行仿射变换、拼接合并为一张图像，增大缺陷在图像中所占比例；
[0015]所述步骤(1)中，全方位、连续多帧图像的获取过程具体如下：
[0016]通过光栅式旋转打光对工件打光，每个工位都配置带有远心镜头的工业相机对微
小工件的外径圆柱面进行成像，每个工位的图像对应工件外径圆柱面范围不小于90度，每台相机连续拍摄多帧，使圆柱面同一位置分别在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像；
[0017]根据栅格板镂空角度α、非镂空角度β、相机帧率f、相机连续拍照次数n，确定栅格板角速度ω：
[0018][0019]每台相机在栅格板旋转运动下连续拍照n次，得到包含同一位置分别在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像的n张图像，每个工件共获得4n张图像。
[0020]所述步骤(2)中，精确定位检测区域过程具体如下：
[0021]对每个工位的图像进行定位，主要包括粗定位和细定位，以确定图像中检测区域的精确位置：
[0022]其中，粗定位指确定图像中待检测工件区域的粗略位置，具体如下：
[0023]①
从每台相机所拍的图像中选择1张图像作为样例，并手动提取图像中的待检测工件区域作为该相机所在工位的模板；
[0024]②
利用此模板，通过模板匹配法，确定该工位每个工件的多帧图像中待检测工件区域的粗略位置；
[0025]细定位指确定检测区域的精确位置，具体如下：
[0026]①
以待检测工件区域粗略位置为基准位置，在工件底面成像的椭圆形边缘处垂直于边缘点切线方向放置具有相同像素尺寸的矩形卡尺，对于每一矩形卡尺，长边像素点个数为u，短边像素点个数为v，对矩形进行u等分，每一等分中含有v
×
1个像素点，将每一等分中的v个像素点的灰度值相加，得到含有u个元素的一维数组，计算一维数组中相邻两个元素之间的差值，提取差值最大的位置为椭圆边缘点；
[0027]②
重复上述步骤
①
，提取所有矩形卡尺中的椭圆边缘点；
[0028]③
利用上述边缘点拟合椭圆，使E
RMs
最小，d
i
为边缘点到椭圆两个焦点距离的和，具体过程如下：
[0029][0030]④
根据拟合出的椭圆建立新的基准位置，确定图像中的精确检测区域，该区域呈椭圆环形状。
[0031]所述步骤(3)中，拼接多帧图像的精确检测区域过程具体如下：
[0032]①
将每个工位的图像的椭圆环区域转换为矩形区域，椭圆环内像素点(el
x
，el
y
)映射到矩形区域内像素点为(rect
x
，rect
y
)，矩形长rect
l
等于外椭圆弧长，宽rect
w
等于椭圆环宽，外椭圆半长轴为el
a
，半短轴为el
b
，以外椭圆圆心(O
x
，O
y
)为中心建立极坐标系，椭圆环起始角度为θ1，终止角度为θ2，椭圆环上任意一像素点可以用el
r
和el
θ
来表示，具体过程如下：
[0033][0034][0035]el
x
＝O
x
+el
r
×
cos(el
θ
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0036]el
y
＝O
y
+el
r
×
sin(el
θ
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0037]②
每个工位都将该工位每个工件的多帧图像获得的多个矩形区域拼接合并，得到工件在该工位下的检测区域的拼接图，拼接图对应区域不小于工件外径90度范围的圆柱面。
[0038]本专利技术有益效果如下：
[0039]本专利技术提出的方法在针对微小工件外径圆柱面缺陷检测问题上提升了缺陷成像的效果，有利于后续的缺陷检测。具体表现为：(1)较拍摄一帧相比，本专利技术采用在同一位置拍摄多帧方式，工件外径圆柱面在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像，特征更加明显，更好地捕捉工件的缺陷；(2)相比传统缺陷检测方法，精确定位检测区域并将多帧图像的检测区域拼接合并为一张图像，增大缺陷在图像中所占比例，使缺陷更加明显突出，有利于后续检测。
附图说明
[0040]图1为本专利技术一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法的流程图。
[0041]图2为光栅式旋转打光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法，其特征在于包括以下步骤:(1)光栅式旋转打光下获取全方位、连续多帧图像；光栅式旋转打光下，4个工位的相机全方位对工件外径圆柱面成像，每台相机连续拍摄多帧，使圆柱面同一位置分别在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像；(2)精确定位检测区域；对每个工位的图像进行定位，确定图像中检测区域的精确位置，忽略背景及非检测区域；(3)拼接多帧图像的精确检测区域；每个工位都将该工位每个工件的多帧图像中的精确检测区域进行仿射变换、拼接合并为一张图像，增大缺陷在图像中所占比例；所述步骤(1)其特征在于全方位、连续多帧图像的获取，具体如下：通过光栅式旋转打光对工件打光，4个工位都配置带有远心镜头的工业相机，全方位对微小工件的外径圆柱面进行成像，每个工位的图像对应工件外径圆柱面范围不小于90度，每台相机连续拍摄多帧，使圆柱面同一位置分别在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像；根据栅格板镂空角度α、非镂空角度β、相机帧率f、相机连续拍照次数n，确定栅格板角速度ω：每台相机在栅格板旋转运动下连续拍照n次，得到包含同一位置分别在明视场、暗视场、明暗交界视场下成像的n张图像，每个工件共获得4n张图像。2.根据权利要求1所述的一种微小工件外径圆柱面缺陷检测的图像获取方法，其特征在于步骤2精确定位检测区域的粗定位与细定位；其中，粗定位指确定图像中待检测工件区域的粗略位置，具体如下：
①
从每台相机所拍的图像中选择1张图像作为样例，并手动提取图像中的待检测工件区域作为该相机所在工位的模板；
②
利用此模板，通过模板匹配法，确定该工位每个工件的多帧图像中待检测工件区域的粗略位置；细定位指确定检测区域的精确位置，具体如下：
①
以待检测工件区域粗略位置为基准位置，在工件底面成像的椭圆形边缘处垂直于边缘点切线方向放置具有相同像素尺寸的矩形卡尺，对于每一矩形卡尺，长边像素点个数为u，短边像素点个数为v，对矩形进行u等分，每一等分中含有v
×
1个像素点，将每一等分中的v个像素点的灰度值相加，得到含有u个元素的一维数组，计算一维数组中相邻两个元素之间的差值，提取差...

【专利技术属性】
技术研发人员：许海霞，韩丰，周维，刘彦帮，丁凡迅，胡开宇，许宇婷，朱江，张东波，孟步敏，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：