【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高精度光学检测设备领域，尤其是涉及一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置及方法。
技术介绍
1、零件划痕、损伤、裂缝的快速高精度检测可保证零件在使用过程中的安全性和可靠性，在航空航天、汽车制造、核工业及轨道交通等行业中具有重要的应用价值。传统检测通常是通过人工目视的方法，在不同光照的情况下根据经验进行检查。然而，随着生产任务的逐步加重，人工检测效率低下的缺点日益凸显，且人工检测易受人工视觉疲劳的影响，导致检测结果出现偏差，使产品质量存在严重的检测风险。随着计算机图像处理能力的不断提高，机器视觉检测的方法被逐渐应用在零件划痕、损伤、裂缝检测的检测中。机器视觉方法通过光源照明被测零件，再利用成像镜头和相机对物体进行图像信息的采集并传输至电脑，通过算法和程序对零件表面的划痕、损伤和裂缝信息进行处理和识别。然而，该方法存在以下两个重要问题：(1)由于高分辨成像光学系统存在景深受限的问题，针对具有立体三维起伏的物体，该无法对其三维表面上各个高度下的划痕、损伤和裂缝都实现高分辨成像；(2)某些损伤非常轻微，常规的照明和成像技术无法高灵敏度获取零件表面的划痕、损伤和裂缝信息，导致经常地漏判。
2、因此，如何快速高精度检测三维零件表面的划痕、损伤和裂缝，对这些缺陷的宽度、长度和深度等几何量实现高效的数字化表征分析，保障缺陷形貌的真实还原以及检查追溯，目前依旧是困扰高精密零件加工和检测领域的难题，亟待解决。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，包括一体化底座、图像传感器、筒镜、本征光滤除结构、白光照明光源、荧光激发光源、物镜和物镜平移台，所述图像传感器、筒镜、本征光滤除结构和物镜平移台均安装在一体化底座上；
4、所述图像传感器、筒镜、本征光滤除结构和物镜位于同一光轴方向上；
5、所述物镜安装在物镜平移台上，并正对被测荧光零件表面，所述物镜平移台可滑动连接一体化底座，且滑动方向为物镜内的光轴方向；
6、所述荧光激发光源用于激发荧光信号，并照射到被测荧光零件表面；
7、所述白光照明光源用于输出白光信号，并照射到被测荧光零件表面。
8、进一步地，所述本征光滤除结构为二向色镜，该二向色镜位于筒镜和物镜之间；所述荧光激发光源为同轴荧光激发光源，与所述二向色镜一侧输入端同轴设置；所述同轴荧光激发光源激发的荧光信号经二向色镜反射后，通过物镜照射至被测荧光零件表面。
9、进一步地，所述零件表面瑕疵三维荧光检测装置还包括分光镜，所述白光照明光源为同轴白光照明光源，所述同轴白光照明光源与所述分光镜的一侧输入端同轴设置，所述分光镜位于二向色镜和同轴荧光激发光源之间，所述同轴白光照明光源发出的白光信号经过分光镜反射后，经过二向色镜、并通过物镜照射至被测荧光零件表面。
10、进一步地，所述荧光激发光源为环形荧光激发光源，该环形荧光激发光源为环形结构，安装在物镜的外边缘。
11、进一步地，所述本征光滤除结构为二向色镜或滤光片，所述二向色镜位于筒镜和物镜之间，所述滤光片位于图像传感器和筒镜之间。
12、进一步地，所述零件表面瑕疵三维荧光检测装置还包括环形白光照明光源，该环形白光照明光源为环形结构，所述环形白光照明光源安装在物镜的外边缘。
13、本专利技术还提供一种采用如上所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置的检测方法，包括以下步骤：
14、通过物镜平移台带动物镜移动，当物镜移动到某一位置时，打开白光照明光源，照射到被测荧光零件表面，被测荧光零件表面的纹理信息被反射进入物镜后，再经过筒镜，被图像传感器捕获；物镜位置保持不动，关闭白光照明光源，打开荧光激发光源并照射到被测荧光零件表面，被测荧光零件表面的荧光物质被激发后发射荧光，该荧光进入物镜后透过本征光滤除结构滤除本征光，再经过筒镜，被图像传感器捕获；
15、通过物镜平移台带动物镜沿光轴方向移动，每隔预设的扫描距离，对被测荧光零件表面附着的荧光物质的各层高度台阶进行扫描，进而改变图像传感器感光面所对应的物平面，记录下各层高度台阶的物平面所对应的白光纹理图像和荧光图像；
16、对获得的各层高度台阶的白光纹理图像进行三维融合，得到被测荧光零件的表面纹理信息和白光深度图，根据白光深度图中各数据点的坐标对相应坐标位置处的荧光图像进行遍历，对遍历得到的荧光信息进行三维融合处理后，得到荧光深度图，从而检测被测荧光零件表面的瑕疵。
17、进一步地，所述方法还包括：
18、对各层白光纹理图像进行图像特征处理，所述图像特征处理的过程包括：
19、通过特征空间变换函数对荧光图像进行特征分解，得到包含不同频率分量的多个子图像；
20、通过显著度评价函数对得到的各个子图像进行评价，根据评价结果构建融合权重图；
21、通过滤波函数，根据融合权重图中各权重值的相关程度和位置毗邻情况，对权重值进行交叉优化，以提升融合权重图的整体信噪比和各子区域的信噪比；
22、采用优化后的融合权重图对白光纹理图像分解后的各个子图像进行加权融合，得到优化后的特征图像。
23、进一步地，所述对各层高度台阶的物平面所对应的白光纹理图像进行三维融合处理的过程具体为：
24、采用显著度评价函数，对采集的白光纹理图像序列所构成的图像立方体，进行显著度评价，得到初始显著度评价立方体；
25、采用特征图像对为初始显著度评价立方体提供颜色、形状、距离上的先验知识，并应用边缘保持的引导式滤波方法，对初始显著度评价立方体进行优化，得到修正显著度评价立方体；
26、对修正显著度评价立方体中的每个像素，分别从该像素在荧光图像序列中提取显著度评价形成集合，构建显著度评价曲线；对该显著度评价曲线进行拟合，并标记最大显著度值对应的位置；将标记的位置作为图像立方体在沿光轴方向上的深度，从而形成初始深度图；
27、根据修正显著度评价立方体的显著度评价值及其与初始深度图的相关性，构建初始深度图置信度信息，并编码为二值蒙版；以特征图像作为特征图，根据二值蒙版指定待处理区域，对初始深度图进行加权中值滤波处理，从而区分并处理强特征区域与弱特征区域，得到最终修正的深度图；
28、对荧光深度图数据和白光深度图数据分别构建荧光高斯金字塔和白光高斯金字塔；
29、基于荧光高斯金字塔和白光高斯金字塔分别构建荧光拉普拉斯金字塔和白光拉普拉斯金字塔；
30、定义蒙版图，同时对蒙版图也构建相应的高斯金字塔；
31、使用蒙版图的高斯金字塔的相应层对荧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，包括一体化底座(1)、图像传感器(2)、筒镜(3)、本征光滤除结构、白光照明光源、荧光激发光源、物镜(7)和物镜平移台(6)，所述图像传感器(2)、筒镜(3)、本征光滤除结构和物镜平移台(6)均安装在一体化底座(1)上；
2.根据权利要求1所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，所述本征光滤除结构为二向色镜(5)，该二向色镜(5)位于筒镜(3)和物镜(7)之间；所述荧光激发光源为同轴荧光激发光源(4)，与所述二向色镜(5)一侧输入端同轴设置；所述同轴荧光激发光源(4)激发的荧光信号经二向色镜(5)反射后，通过物镜(7)照射至被测荧光零件表面。
3.根据权利要求2所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，所述零件表面瑕疵三维荧光检测装置还包括分光镜(8)，所述白光照明光源为同轴白光照明光源(9)，所述同轴白光照明光源(9)与所述分光镜(8)的一侧输入端同轴设置，所述分光镜(8)位于二向色镜(5)和同轴荧光激发光源(4)之间，所述同轴白光照明光源(9)发出的白光信号经过分光镜(8)反射后，
4.根据权利要求1所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，所述荧光激发光源为环形荧光激发光源(10)，该环形荧光激发光源(10)为环形结构，安装在物镜(7)的外边缘。
5.根据权利要求1所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，所述本征光滤除结构为二向色镜(5)或滤光片(11)，所述二向色镜(5)位于筒镜(3)和物镜(7)之间，所述滤光片(11)位于图像传感器(2)和筒镜(3)之间。
6.根据权利要求1所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，所述零件表面瑕疵三维荧光检测装置还包括环形白光照明光源(12)，该环形白光照明光源(12)为环形结构，所述环形白光照明光源(12)安装在物镜(7)的外边缘。
7.一种采用如权利要求1所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，对各层高度台阶的白光纹理图像进行三维融合处理的过程具体为：
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，包括一体化底座(1)、图像传感器(2)、筒镜(3)、本征光滤除结构、白光照明光源、荧光激发光源、物镜(7)和物镜平移台(6)，所述图像传感器(2)、筒镜(3)、本征光滤除结构和物镜平移台(6)均安装在一体化底座(1)上；
2.根据权利要求1所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，所述本征光滤除结构为二向色镜(5)，该二向色镜(5)位于筒镜(3)和物镜(7)之间；所述荧光激发光源为同轴荧光激发光源(4)，与所述二向色镜(5)一侧输入端同轴设置；所述同轴荧光激发光源(4)激发的荧光信号经二向色镜(5)反射后，通过物镜(7)照射至被测荧光零件表面。
3.根据权利要求2所述的一种零件表面瑕疵三维荧光检测装置，其特征在于，所述零件表面瑕疵三维荧光检测装置还包括分光镜(8)，所述白光照明光源为同轴白光照明光源(9)，所述同轴白光照明光源(9)与所述分光镜(8)的一侧输入端同轴设置，所述分光镜(8)位于二向色镜(5)和同轴荧光激发光源(4)之间，所述同轴白光照明光源(9)发出的白光信号经过分光镜(8)反射后，经过二向色镜(5)、并通过物镜(7)照射至被测荧光零件表面...
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