基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法及装置，所述方法包括：选用特定的光学元件搭建迈克尔逊干涉仪，通过控制高精度位移台的移动以及改进的帧差法，获取鼠标待测位置的干涉条纹图像，与预先设定的正常鼠标干涉条纹图像比对，最终将是否存在缺胶结果展现在前端界面上

【技术实现步骤摘要】
基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法及装置


[0001]本专利技术属于机器视觉应用领域，具体涉及一种基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法及装置
。

技术介绍

[0002]随着计算机技术的快速发展，人工智能作为智能制造的核心技术之一，在近几年的应用也越来越多元化
。
[0003]注塑件作为现代工业中重要的基础材料之一，已经渗透到国民经济的各个领域，但是在实际工业生产中，精密注塑件受模具质量
、
原材料质量和加工工艺水准等多方面因素的影响，存在一定概率的缺陷次品
。
那么如何快速准确地检测出这些带缺陷的注塑件，成为了当下需要解决的难题
。
[0004]目前市面上的缺陷检测系统大多针对于具有平面结构的物体，使用的打光方式也相对比较简单
。
现在主流的缺陷检测方案大多都是基于特定的打光方式下，使用传统图像处理或者深度学习技术进行处理，都能够获得一个较好的效果
。
而相较于市面上的物体，鼠标内部的三维结构比较复杂，并且缺陷尺度非常小，利用传统基于图像的视觉方法无法获取有效的缺陷信息；如果利用双目或者结构光的方式，因为相机和光源必须保持一个固定的角度，而由于鼠标复杂薄壁结构的遮挡，容易造成无法全面检测
。
除此之外，市面上的干涉检测装置都是针对光学元件，检测口径大多在微米级别，没有一款能够针对具有复杂三维结构以及漫反射性质，且检测口径达到几个毫米级别的工业精密注塑件的检测装置r/>。
针对这些问题，目前工厂仍然使用的是人工检测的方式，但是人工检测避免不了人眼疲劳
、
视觉误差等因素导致的漏检
、
误检问题，所以亟需一款智能化设备，能够有效的快速准确检测鼠标内部缺胶
。
因此，本专利技术利用光学干涉原理，配合传统图像处理专利技术了一种具有大口径的鼠标缺胶检测装置
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提出并搭建了结构简单的迈克尔逊干涉仪，配合高精度的位移台来检测具有复杂三维结构以及漫反射性质的鼠标内部缺胶，并设计了高性能的图像处理算法，克服现有人工检测方案的缺陷，提高检测的效率和精度
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法，其包括以下步骤：
[0008]1)
搭建迈克尔逊干涉仪装置的光机部分；
[0009]2)
将待测的鼠标样本放到位移台上，位移台作为迈克尔逊干涉仪装置的运动部分，上位机对位移台
XYZ
轴进行初始化操作；
[0010]3)
上位机发送指令控制位移台
X
轴和
Y
轴移动，使得鼠标样本待测位置出现在工业
相机视野中央，接着控制位移台
Z
轴的移动，移动过程中每隔固定的距离控制迈克尔逊干涉仪装置的工业相机获取1张图像，并将获取的多张图像按顺序进行帧差法处理，得到初始的干涉条纹图像；
[0011]4)
对上述干涉条纹图像进行形态学操作，计算连通域大小，消除图像噪声；
[0012]5)
将图像处理之后的干涉条纹图像和预先设定好的正常鼠标的干涉条纹图像进行比较，判断是否存在缺胶；如果存在缺胶，则让位移台移动到初始位置后，进行步骤
6)
；反之，则移动位移台的
X
轴和
Y
轴到指定需要检测的下一个位置，重复步骤
3)
～
5)
，直到所有需要待检测的区域都检测完毕为止；
[0013]6)
在前端用户界面展示是否存在缺胶
。
[0014]第二方面，本专利技术提供了一种基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测系统，其迈克尔逊干涉仪装置和上位机；
[0015]所述迈克尔逊干涉仪装置光机部分和位移台，其中，光机部分包括单色
LED
光源
、
孔径光阑
、
准直透镜
、
窄带滤波片
、
分束镜
、
平面反射镜
、
成像透镜和工业相机；单色
LED
光源的波长范围为
630
～
680nm
；单色
LED
光源发出的出射光先经一个孔径光阑；接着使用平凸透镜作为所述准直透镜，调节准直透镜的位置和高度使得出射光为平行光，并且在准直透镜后放入所述窄带滤波片，然后使得平行光正入射到分束镜后被分成两束平行光，一束光由于反射形成垂直于原光路的参考光路，另外一束光由于透射形成平行于原光路的测量光路；所述的分束镜的反射率：透射率为3：7；在测量光路和参考光路的适当位置各放置一垂直于光路的平面反射镜，其中参考光路上的平面反射镜固定，测量光路上的平面反射镜水平放置在位移台的
Z
轴上；
[0016]所述位移台用于设置鼠标样本或测量光路的平面反射镜，位移台为
X、Y、Z
三轴运动平台，其受上位机控制进行运动；
[0017]上位机控制位移台运动，并获取工业相机的检测图像，经处理后输出检测结果至前端用户界面
。
[0018]本专利技术所述上位机进一步包括：
[0019]运动控制模块，其用于控制位移台的运动；
[0020]帧差法处理模块，将工业相机获取的多张图像按顺序进行帧差法处理，得到初始的干涉条纹图像；
[0021]图像预处理模块，对帧差法处理模块得到的干涉条纹图像进行形态学操作，计算连通域大小，根据连通域的大小以及相邻连通域距离远近，去除由于工业相机固有噪声和环境光带来的背景噪声的影响；
[0022]缺胶判断模块，将图像预处理模块处理之后的干涉条纹图像和预先设定好的正常鼠标的干涉条纹图像进行比较，判断是否存在缺胶；
[0023]前端用户界面展示，用于展示缺胶判断模块的判断结果
。
[0024]本专利技术可以包括以下有益效果：
[0025]本专利技术搭建结构简单的迈克尔逊干涉仪，配合高精度的位移台并结合高性能的图像处理算法，来解决具有复杂三维结构和漫反射性质的鼠标内部缺胶检测，无需复杂的相位恢复算法，只需要判断干涉条纹的形态即可判断是否存在缺胶，从而提高了检测的效率和精度
。
本专利技术装置可以在实际生产中代替人工检测以提高生产效率
。
附图说明
[0026]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，并与说明书一起用于解释本申请的原理
。
[0027]图1是本专利技术所采用的基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测系统原理图；图中：单色
LED
光源
1、
孔径光阑<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)
搭建迈克尔逊干涉仪装置的光机部分；
2)
将待测的鼠标样本放到位移台上，位移台作为迈克尔逊干涉仪装置的运动部分，上位机对位移台
XYZ
轴进行初始化操作；
3)
上位机发送指令控制位移台
X
轴和
Y
轴移动，使得鼠标样本待测位置出现在工业相机视野中央，接着控制位移台
Z
轴的移动，移动过程中每隔固定的距离控制迈克尔逊干涉仪装置的工业相机获取1张图像，并将获取的多张图像按顺序进行帧差法处理，得到初始的干涉条纹图像；
4)
对上述干涉条纹图像进行形态学操作，计算连通域大小，消除图像噪声；
5)
将图像处理之后的干涉条纹图像和预先设定好的正常鼠标的干涉条纹图像进行比较，判断是否存在缺胶；如果存在缺胶，则让位移台移动到初始位置后，进行步骤
6)
；反之，则移动位移台的
X
轴和
Y
轴到指定需要检测的下一个位置，重复步骤
3)
～
5)
，直到所有需要待检测的区域都检测完毕为止；
6)
在前端用户界面展示是否存在缺胶
。2.
根据权利要求1所述的一种基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法，其特征在于，所述的步骤
1)
为：迈克尔逊干涉仪装置的光机部分包括：单色
LED
光源
、
孔径光阑
、
准直透镜
、
窄带滤波片
、
分束镜
、
平面反射镜
、
成像透镜和工业相机；其中，单色
LED
光源的波长范围为
630
～
680nm
；单色
LED
光源发出的出射光先经过一个孔径光阑，接着使用平凸透镜作为准直透镜，调节准直透镜的位置和高度使得出射光为平行光，并且在准直透镜后放入窄带滤波片，然后使得平行光正入射到分束镜后被分成两束平行光，一束光由于反射形成垂直于原光路的参考光路，另外一束光由于透射形成平行于原光路的测量光路；所述的分束镜的反射率：透射率为3：7；在测量光路和参考光路的适当位置各放置一垂直于光路的平面反射镜，其中参考光路上的平面反射镜固定，测量光路上的平面反射镜水平放置在位移台的
Z
轴上，可随位移台的
Z
轴上下移动，粗调位移台使得两平面反射镜和分束镜的距离大致相等；在观测光路放置一成像透镜，在成像透镜后放置一工业相机，调节成像透镜和工业相机的位置以及工业相机的曝光参数，使得测量光路和参考光路被平面反射镜反射回来的光斑能在工业相机上清晰成像；细调参考光路上的平面反射镜的俯仰角，使得工业相机拍摄到的被两平面反射镜反射回的光斑完全重合；细调位移台的
Z
轴和分束镜的距离，使得工业相机能够拍摄到两个平面反射镜反射回来的光形成清晰的干涉条纹图像，则表明光学检测光路调整完毕，记录此时测量光路平面反射镜位置
。3.
根据权利要求1所述的一种基于光学干涉原理和图像处理技术的鼠标内部缺胶检测方法，其特征在于，所述步骤
2)
具体包括以下子步骤：
2.1)
将待测鼠标样本替换掉迈克尔逊干涉仪装置测量光路上的平面反射镜，待测鼠标样本水平放置在位移台的
Z
轴上，使得测量光能正入射到鼠标样本上；
2.2)
将一片黑色纸板遮挡住参考光路的平面反射镜，将工业相机的曝光参数调至合适大小，使得能够看清检测路鼠标；
2.3)
上位机发送指令，移动
XY
轴使得预设的鼠标初始位置和工业相机拍摄视野的中心重合，至此完成位移台
XY
轴的初始化；
2.4)
调整工业相机的曝光参数至初始值，移开参考光路的黑色纸板；
2.5)
设定位移台
Z
轴移动的上边界和下边界，移动过程中工业相机获取
L
张图像，并进行相邻两张图像灰度值的相减，得到
L
‑1张图像
。
根据以下公式计算
L
‑1张图像的灰度值变化率的平均值：其中，
M
，
N
分别是图像的行数和列数，
sum
b
是每张图像的灰度值求和
I
n
(x,y)
为点
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许新财，邱翌，应王雷，古頔阳，
申请(专利权)人：宁波利安科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：