【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属表面质量检测，具体涉及一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法、组件及系统。
技术介绍
1、金属板材是金属材料应用的常用形式之一，广泛应用于各行各业。金属板材元件生产工艺复杂，涉及工序繁多，在检测、轧制、表面处理、生产流转等过程中均有可能导致表面划伤、凹坑等表面质量问题。一些特殊金属板材例如锆板作为核燃料组件基本的关键单元，表面质量问题的存在会对其使用的安全性造成巨大影响。
2、现有的金属板材表面缺陷检测手段主要包括人工检测、涡流检测、视觉检测等均存在弊端。其中，人工检测由操作人员借助显微镜、放大镜或者利用试块比对进行测量，效率低下、检测精度不高、对检测人员的经验与主观意识依赖性强，长时间工作条件下可靠性也会降低，对细微划痕难以判定且容易误判，无法实现定量测量，获得的缺陷信息有限；涡流检测利用电磁感应的原理，检测对象必须为导电材料，且检测深度与检测灵敏度相互矛盾，难以判定缺陷的具体位置；而基于机器视觉的金属表面缺陷检测技术受限于表面成像技术，检测设备对深度信息获取有限，导致检测结果中存在大量无表面深度信息的伪缺陷，增加了缺陷检测的误检率。
技术实现思路
1、为了解决现有金属板材表面检测技术存在的检测精度不高、获得的缺陷信息有限、效率低下等问题，本专利技术提供了一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法、组件及系统，本专利技术利用全检+个检的检测方式获得危害性划痕的三维形貌，追溯前端生产工艺的不足，提升了缺陷检测的可靠性和效率。
2、本专利技术通过下述
3、一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，所述方法包括：
4、获取被测件表面的二维平面图片集；
5、利用预先训练得到的缺陷识别模型对所述二维平面图片集进行检测，识别出图片中缺陷的类别及位置分布；
6、从原图中分割出缺陷得到子缺陷图片集，对所述子缺陷图片集进行轮廓提取，并计算得到缺陷的二维特征尺寸；
7、根据轮廓提取结果，结合坐标系统一原理确定深度检测的目标位置和测量轨迹并依据所述目标位置和测量轨迹控制深度检测单元进行深度检测；
8、获取所述深度检测单元采集的深度信息，并根据所述深度信息处理得到缺陷的深度特征尺寸，所述深度特征尺寸与对应缺陷的二维特征尺寸构成该缺陷的三维特征尺寸；
9、根据识别出的缺陷类别、位置分布及三维特征尺寸，对被测件表面质量进行监测并识别出微观缺陷；
10、根据所述微观缺陷轮廓以及位置分布规划缺陷三维扫描轨迹并依据所述扫描轨迹控制所述深度检测单元进行所述微观缺陷的三维形貌扫描，从而得到所述微观缺陷的三维形貌。
11、现有金属板材表面缺陷检测技术存在检测效率较低、检测精度不高等问题。而本专利技术提出的检测方法基于深度学习及坐标系统一的原理实现缺陷精度定位，为深度检测提供目标检测位置和测量轨迹，解决了金属板材质量检测时缺陷位置缺失的问题；利用图像处理计算缺陷的二维特征尺寸，根据深度检测获取的深度信息，计算得到缺陷的深度特征尺寸，从而完成缺陷三维特征尺寸的检测，同时找到被测件表面的危害性缺陷，基于三维形貌扫描方法，完成单个危害性缺陷三维形貌的扫描，从而实现表面缺陷三维形貌的定量检查，极大地提高了金属板材表面缺陷检查效率及检测可靠性。
12、作为优选实施方式，本专利技术的从原图中分割出缺陷得到子缺陷图片集，对所述子缺陷图片集进行轮廓提取，并计算得到缺陷的二维特征尺寸，具体包括：
13、利用端对端的矩形框标记缺陷并注明缺陷类别；
14、利用图片裁剪法，根据标记缺陷的矩形框的坐标将缺陷从原图中分割出来得到子缺陷图片集；
15、对所述子缺陷图片集进行轮廓提取，基于轮廓提取结果计算得到缺陷的二维特征尺寸。
16、作为优选实施方式，本专利技术的根据轮廓提取结果，结合坐标系统一原理确定深度检测的目标位置和测量轨迹，具体包括：
17、根据轮廓提取的结果，将缺陷的位置分布转换到实物空间坐标系下，得到缺陷在空间中的分布；
18、根据缺陷在空间中的分布，规划深度检测的目标位置和测量轨迹；其中，测量轨迹为直线段，其位于缺陷所在区域灰度变化率最大的位置，且均匀分布在缺陷的两侧，直线段两端点分别位于缺陷边缘轮廓上。
19、作为优选实施方式，本专利技术的获取所述深度检测单元采集的深度信息，并根据所述深度信息处理得到缺陷的深度特征尺寸，具体包括：
20、将采集到的深度-时间曲线转换为深度-位移曲线，得到缺陷某一截面位置的深度轮廓；
21、基于深度轮廓计算出缺陷的深度特征尺寸。
22、作为优选实施方式，本专利技术的根据所述微观缺陷轮廓以及位置分布规划缺陷三维扫描轨迹，具体包括：
23、基于三维形貌扫描方法，建立覆盖缺陷的最优多边形或椭圆形；
24、单向分割覆盖区域，形成扫描轨迹。
25、作为优选实施方式，本专利技术的覆盖缺陷的最优多边形或椭圆形，具体为：在图像坐标系中自定义多边形或椭圆形使其完全覆盖缺陷所在位置；
26、其中，最优多边形或椭圆形的建立应遵循划痕面积处于覆盖面积的占比尽可能大。
27、作为优选实施方式，本专利技术的单向分割覆盖区域，具体包括：
28、在图像坐标系中建立子坐标系，沿所述子坐标系y轴等间隔分割最优多边形或椭圆形；分割间距为所述深度检测单元的横向分辨率，分割线与所述子坐标系x轴平行，与多边形或椭圆形相交形成多平行线段；建立的所述子坐标系具体为：在多边形覆盖区域中，y轴与多边形最大内角的切线方向平行，x轴垂直于y轴；在椭圆形覆盖区域中，x轴与椭圆形曲率最大点的切线方向平行，y轴垂直于x轴；最优多边形或椭圆形均位于所述子坐标系的第一象限，且与两坐标轴相切。
29、作为优选实施方式，本专利技术的扫描轨迹的形成具体指以距离所述子坐标系原点最近的线段端点为起点，以“s”形依次连接各线段的端点，直到连接最后一线段，形成扫描轨迹。
30、第二方面，本专利技术提出了一种金属板材表面缺陷三维精密检测组件，所述组件包括：
31、深度学习模块，所述深度学习模块获取被测件表面的二维平面图片集并利用预先训练得到的缺陷识别模型对所述二维平面图片集进行检测，识别出图片中缺陷的类别及位置分布；
32、图像处理模块，所述图像处理模块从原图中分割出缺陷得到子缺陷图片集，对所述子缺陷图片集进行轮廓提取，并计算得到缺陷的二维特征尺寸；
33、数据处理模块，所述数据处理模块获得深度检测单元采集的深度信息，并根据采集的深度信息处理得到缺陷的深度特征尺寸，所述深度特征尺寸与对应缺陷的二维特征尺寸构成该缺陷的三维特征尺寸；
34、表面质量评定模块，所述表面质量评定模块根据识别出的缺陷类别、位置分布及三维特征尺寸，对被测件表面质量进行检测并识别出微观缺陷；
35、以及，路径规划模块，所述路径规划模块根据缺陷轮廓提取结果，结合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，从原图中分割出缺陷得到子缺陷图片集，对所述子缺陷图片集进行轮廓提取，并计算得到缺陷的二维特征尺寸，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，根据轮廓提取结果，结合坐标系统一原理确定深度检测的目标位置和测量轨迹，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，获取所述深度检测单元采集的深度信息，并根据所述深度信息处理得到缺陷的深度特征尺寸，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，根据所述微观缺陷轮廓以及位置分布规划缺陷三维扫描轨迹，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，覆盖缺陷的最优多边形或椭圆形，具体为：在图像坐标系中自定义多边形或椭圆形使其完全覆盖缺陷所在位置；
7.根据权利要求5所述的一种金
8.根据权利要求7所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，所述扫描轨迹的形成具体指以距离所述子坐标系原点最近的线段端点为起点，以“S”形依次连接各线段的端点，直到连接最后一线段，形成扫描轨迹。
9.一种金属板材表面缺陷三维精密检测组件，其特征在于，所述组件包括：
10.一种金属板材表面缺陷三维精密检测系统，其特征在于，所述系统包括：
11.根据权利要求10所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方系统，其特征在于，所述机械执行组件包括：
12.根据权利要求11所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测系统，其特征在于，所述承载台放置于水平面，所述定位角包括四个直角块，分别安装于所述检测系统在水平面的检测极限位置[Xmax,Ymax]、[Xmin，Ymax]、[Xmax,Ymin]、[Xmin,Ymin]，用于限制被测件在所述承载台的位置。
13.根据权利要求12所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测系统，其特征在于，所述直角块采用聚四氟乙烯材料。
14.根据权利要求11所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测系统，其特征在于，所述三维运动单元包括X向电机位移轴、Y向电机位移轴、Z向电机位移轴和龙门架；
15.根据权利要求14所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测系统，其特征在于，所述视觉采集单元包括工业相机、定焦镜头和同轴光源；
16.根据权利要求14所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测系统，其特征在于，所述深度检测单元包括微动位移平台和光谱共焦传感器；
...【技术特征摘要】
1.一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，从原图中分割出缺陷得到子缺陷图片集，对所述子缺陷图片集进行轮廓提取，并计算得到缺陷的二维特征尺寸，具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，根据轮廓提取结果，结合坐标系统一原理确定深度检测的目标位置和测量轨迹，具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，获取所述深度检测单元采集的深度信息，并根据所述深度信息处理得到缺陷的深度特征尺寸，具体包括：
5.根据权利要求1所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，根据所述微观缺陷轮廓以及位置分布规划缺陷三维扫描轨迹，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，覆盖缺陷的最优多边形或椭圆形，具体为：在图像坐标系中自定义多边形或椭圆形使其完全覆盖缺陷所在位置；
7.根据权利要求5所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，单向分割覆盖区域，具体包括：
8.根据权利要求7所述的一种金属板材表面缺陷三维精密检测方法，其特征在于，所述扫描轨迹的形成具体指以距离所述子坐标系原点最近的线段端点为起点，以“s”...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，罗建东，邓志勇，阳雷，彭思同，何琨，任俊波，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：
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