【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于视觉检测，具体涉及一种碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统。
技术介绍
1、碳纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳性好、可设计性强、结构尺寸稳定性好、易于大面积整体成型等优势，在航空航天领域得到了广泛应用。碳纤维预浸料是复合材料产品的一种中间材料，在生产过程中有时会出现纤维毛团、纤维分缝、褶皱、杂物、贫胶和富脂等等表面缺陷。因此，碳纤维预浸料在生产过程中的质量控制在保证后续制造工艺的可靠性具有重要意义。目前预浸料生产过程中的外观缺陷识别主要还是依靠人工检测。然而，人工检测效率是在一个固定区间，无法大幅提升，而在流水线重复且机械化的检测过程中，检测人员很容易出现疲劳而导致检测效率降低。在检测精度方面，由于人眼有物理条件的限制，即便是依靠放大镜或显微镜来检测产品，也会受到主观性方面的影响，精度无法得到保证，而且不同的检测人员的标准也会存在有差异。另外，在客观稳定性方面，在人工检测的过程中，检测结果会受到个人标准、情感、精力等因素的影响。
2、视觉检测技术在人脸识别、车辆信息特征、汽车零部件缺陷等领域应用越来越成熟。机器视觉检测依靠的是计算机的算法和算力，随着软硬件技术提高，在生产线检测高速运动的物体时，机器视觉比人工检测能够极大提高检测效率。机器视觉的检测精度能够达到千分之一英寸，并且检测机器不受主观控制，只要参数设置没有差异，相同配置的多台机器均能保持相同精度。另外，机器可以每天24小时连续完成检测工作，不会感到疲劳。机器严格遵循设定的标准，检测结果更加客观、可靠和稳定。因此，采用
3、图像采集技术是非接触地获取物体表面信息的重要手段，以摄像机代替人眼获取物体表面光强和色彩分布形成图像信息，然后将图像转化为一个数字矩阵存放在计算机中，再采用一定的数学方法对其进行处理。近年来，已有采用视觉检测技术检测碳纤维预浸料表面缺陷的相关技术，比如一种基于机器视觉的碳纤维预浸料表面缺陷在线检测装置(cn216525503u，公告日期2022年5月13日)、一种基于机器视觉的碳纤维质量在线检测装置及方法(cn111257333a，公告日期2020年6月9日)。这两个专利技术共同之处均采用线阵相机和led光源。线阵相机属于二维图像采集，可以满足大部分的场景拍摄需求，但是单一角度的工业相机取图不能获得预浸料表面复杂多样和隐藏在背景中分辨不清的特定缺陷信息采集需求，对于机器视觉检测具有天然的局限性。具体地，已有的机器视觉系统采用线阵相机+led光学的图像采集技术，是对预浸料表面缺陷的二维特征进行光强成像，其相机、光源的选取都会影响采集图像的质量，因此，需要对图像进行二值化灰度滤波预处理来增强缺陷对比度，才能进行缺陷检测算法识别。目前的机器视觉系统可以对碳纤维预浸料表面的裂缝、毛纱、毛团、空洞和杂质进行检测，而对贫胶、富脂等预浸料表面背景与缺陷间区分度较差的缺陷种类则无法检测，可能导致某些缺陷漏检。另外，碳纤维预浸料生产线的运行速度在一定范围内略有变化，而图像采集结果不应受生产速度的影响，因此线阵相机的行扫描频率与生产线上的预浸料运动速度必须匹配一致才能保证图像清晰，否则就会出现图像拉伸和变形。然而，目前尚未见到针对此问题的技术解决方案。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的上述情况，本专利技术的目的是提供一种碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，本专利技术的系统可以获取碳纤维预浸料表面完备图像信息，提高了检测效率与检测精度，稳定性强。
2、本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，包括第一图像采集单元、第二图像采集单元和编码器，其中
4、第一图像采集单元包括线阵相机、三色高亮线形光源和三色背光源，其中所述线阵相机包括数量相同的两组线阵相机，每组的数量取决于待进行图像采集的碳纤维预浸料的幅宽和线阵相机的视野，其中第一组线阵相机相对于碳纤维预浸料成90°的角度架设，第二组线阵相机相对于碳纤维预浸料成45°的角度架设，所述三色高亮线形光源与第一组线阵相机对称地布置在碳纤维预浸料的另一侧，相对于碳纤维预浸料成45°的角度，所述三色背光源布置在碳纤维预浸料的正下方；
5、第二图像采集单元包括偏振相机和面光源，其中所述偏振相机的数量同样取决于待进行图像采集的碳纤维预浸料的幅宽和偏振相机的视野，其中所述偏振相机相对于碳纤维预浸料成75°的角度架设，所述面光源布置在碳纤维预浸料的正上方；
6、所述编码器被配置为实时采集碳纤维预浸料生产线的运行速度作为相机的触发控制信号。由于预浸料运行速度在一定范围内略有变化，而工业线阵相机的图像采集扫描速度如果不匹配，会产生图像拉伸或压缩的变形，影响缺陷检测精确度。将编码器滚轮与预浸料产线上的滚轴紧密接触同步运动，可以准确地测量线体的运行，编码器将预浸料线体的位移转化为脉冲信号，与电机同步脉冲分配器协同工作，能保证图像采集清晰准确，并可实现多台工业相机的同步控制，确保准确的同步触发。通过该方案，实现多台相机对不同型号的碳纤维预浸料材料生产速度不同问题的解决。
7、本专利技术的系统采用两组线阵相机加偏振相机的方案，实现了对碳纤维预浸料表面的全覆盖，引入偏振成像技术对碳纤维预浸料表面进行四个偏振方向进行同步图像采集，得到不同偏振角度下的图像，增加了图像的空间偏振维度信息采集，使得图像的信息更加丰富和完备。另外，本专利技术采用编码器实现了与预浸料生产线同步图像采集。
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1.一种碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，包括第一图像采集单元、第二图像采集单元和编码器，其中
2.按照权利要求1所述的碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，其中所述碳纤维预浸料的幅宽为1米。
3.按照权利要求2所述的碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，其中第一组线阵相机和第二组线阵相机分别包括4台线阵相机，每个线阵相机的视野大于280mm。
4.按照权利要求1所述的碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，其中所述三色背光源包括红、蓝和白三种颜色。
5.按照权利要求1所述的碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，其中所述偏振相机的数量为2台，每台偏振相机的检测视野大于等于500毫米。
6.按照权利要求1所述的碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，其中所述碳纤维预浸料表面缺陷包括毛团缺陷、分缝缺陷、富脂缺陷、贫胶缺陷、褶皱缺陷、杂物缺陷。
【技术特征摘要】
1.一种碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，包括第一图像采集单元、第二图像采集单元和编码器，其中
2.按照权利要求1所述的碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，其中所述碳纤维预浸料的幅宽为1米。
3.按照权利要求2所述的碳纤维预浸料表面缺陷视觉图像采集系统，其中第一组线阵相机和第二组线阵相机分别包括4台线阵相机，每个线阵相机的视野大于280mm。
4.按照权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王雪明，赵晶，严志强，周洪飞，郝连庆，郑洪亮，
申请(专利权)人：中航复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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