一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，步骤1：获取透明对象端面图像；所述的透明对象端面图像为灰度图像；步骤2：针对所述的透明对象端面图像，采用垂直积分投影方法的实现透明对象裂纹检测。步骤3：采用Blob分析方法检测透明对象的表面的脏污。本发明采用垂直积分投影方法以及Blob分析方法进行缺陷检测，易于实施，检测效率高。
【专利说明】
一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法。
【背景技术】
[0002]透明对象为常用的检测对象，其常见的外观缺陷是气线、脏污斑点、端面裂纹等。
[0003]对透明对象进行图像检测，就需要保障透明对象能流水线式地送到检测工位上。而且，现有的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法较为复杂，计算的数据量大，无法适应高速生产线的要求，因此，有必要设计一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，该发明易于实施，检测效率高。
[0005]发明的技术解决方案如下:
[0006]—种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，包括以下步骤:
[0007]步骤1:获取透明对象端面图像;所述的透明对象端面图像为灰度图像；
[0008]步骤2:针对所述的透明对象端面图像，采用垂直积分投影方法的实现透明对象裂纹检测；
[0009]所述的步骤2包括以下步骤:
[0010]步骤21:在透明对象端面图像中定位白色圆环；(对应透明对象端面亮图中的白色圆环，在透明对象亮图中可以看到)
[0011]步骤22:将白色圆环变换为一个矩形图像;矩形图像的n*m尺寸的图像;其中η和m分别为宽和高对应的像素个数(这里用到的是图像中的一种坐标变换方法，具体是将极坐标下的图像变换为平面坐标系下的图像，具体的变换步骤为吸纳现有成熟技术。)
[0012]步骤23:对所述的矩形图像进行二值化处理，得到二值图像；(能够将白色圆环和周边像素点分割成前景和背景的阈值即可，最简单的做法是:直接取白色圆环与其邻域(非白色圆环)的像素点的灰度平均差。)
[0013]步骤24:对该二值图像进行垂直积分投影，得到垂直积分投影图像；
[0014]步骤25:若垂直积分投影图像具有超过预设阈值的凸起，则说明该透明对象端面图像对应的透明对象存在裂纹。
[0015]所述的步骤24中的垂直积分投影是指将二值图像的每一列像素中的白色像素点累加，得到值汽1)，1 = 1，2，-_，11;则第1列的底下的汽1)个像素均为黑色像素，该列的其余像素为白色像素。(垂直积分投影基本思路是取图像的每个像素f(x，y)点的值，然后对X求积分得垂直投影，对y求积分得水平投影，其核心就是:统计每一列的白色像素，若某一列的白色像素超过阈值，则存在缺陷。)
[0016]步骤I中，采用设置在机架上的链式传送机构传送透明对象，再由链式传送机构侧部的相机获取透明对象端部图像；
[0017]端部图像包括端部亮图和端部暗图，只启动背景光源，获得端部暗图，只启动前景光源，则获得端部亮图。
[0018]链式传送机构包括链条、链条驱动轮、轮轴和传送辊;链条驱动轮通过轮轴安装在机架上；
[0019]链条为2根，2根链条之间设置有多个所述的传送辊，传送辊的设置方向与链条的移动方向垂直，相邻的2个传送辊之间能容纳一个待传送的透明对象，链条驱动轮为至少两组;每组链条驱动轮为2个；
[0020]2条链条张设在所述的链条驱动轮上，链条驱动轮驱动2根链条从而带动传送辊循环移动以传送透明对象，张设是指张紧设置。
[0021]链条驱动轮为4组，4组链条驱动轮支撑2根链条及传送辊形成呈方形循环的传送机构。
[0022]机架上设置有2块相互平行的挡板，2块挡板均为竖直方向布置;挡板的延伸方向为透明对象的传送方向；2块挡板位于链式传送机构的上方，2块挡板形成一个便于透明对象向前传送的通道，为透明对象提供长度方向的限位，使得透明对象在传送时整齐行进，便于后续的图像检测的一致性。
[0023]链式传送机构中还设有多根压条;压条设置在顶部的链条的上方，用于约束顶部的链条在传送时在水平方向上保持平直。
[0024]基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法还包括步骤3:采用Blob分析方法检测透明对象的表面的脏污。
[0025]Blob分析方法包括以下步骤:
[0026]步骤3.1:采用二值化操作对图像预处理；
[0027]步骤3.2:定位玻壳颈部内部白色圆环位置，将圆环等分分割成10个检测子区域；
[0028]步骤3.3:对每个区域进行斑点连通区域提取，得出脏污斑点的面积、周长参数；
[0029]步骤3.4:与给定的标准值进行比较。若面积和周长中任意一个超过对应的预设值，则表示存在脏污。
[0030]透明对象可以是汽车车灯玻壳，也可以是其他的筒状或柱状物品，如试管、验血用的储存血液的管体等，还可以是圆柱形或类似圆柱形的物品，如子弹外壳等。
[0031]有益效果:
[0032]本发明采用链轮结合的方式向前输送透明对象，为了对透明对象不造成损伤并且实现全方位连续检测;本发明的传送装置采用一个链条机构(即链式传送机构)，三相电机控制主链条结构向前运动，从而保证连续的检测。链条输送系统采用两套链条加一批传送辊和滚轮组成，透明对象(如透明对象)平躺在两个相邻滚轮之间的凹槽中。压块保证滚轮始终处于同一高度，保证相机工作距离稳定。挡板用于透明对象(如透明对象)传送上导向，保证侧面检测相机的工作距离。
[0033]本发明的另一个核心在于采用垂直积分投影方法的实现透明对象裂纹检测，该方法非常巧妙，计算量少，非常适合应用于高速生产线上。
[0034]综上所述，这种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法能保障透明对象(如透明对象)顺畅地传送到图像检测工位，而且能实现透明对象缺陷的快速图像检测，能满足高速检测线上的严苛要求。
【附图说明】
[0035]图1是链式传送机构的结构示意图；
[0036]图2是无缺陷白色圆环的不意图(图a为白色圆环原图，图b为缩放变换后的图像，图c为二值化图像，图d为垂直积分图像)；
[0037]图3是有裂纹的白色圆环的示意图(图a为缺陷白色圆环原图，图b为缩放变换后的图像，图c为二值化图像，图d为垂直积分图像)；
[0038]图4为Blob分析流程图。
[0039]图5为玻壳颈部脏污检测示意图(图a为端部暗图的原图，图b为检测结果图)
[0040]标号说明:61_链条驱动轮，62-链条，63-传送棍，64-滚轮，65-透明对象，66-压条，67-挡板。
【具体实施方式】
[0041 ]以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明:
[0042]实施例1:如图1-4，以玻壳为例，一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，包括以下步骤:
[0043]步骤1:获取透明对象端面图像;所述的透明对象端面图像为灰度图像；
[0044]步骤2:针对所述的透明对象端面图像，采用垂直积分投影方法的实现透明对象裂纹检测；
[0045]所述的步骤2包括以下步骤:
[0046]步骤21:在透明对象端面图像中定位白色圆环；(对应透明对象端面亮图中的白色圆环，在透明对象亮图中可以看到)
[0047]步骤22:将白色圆环变换为一个矩形图像;矩形图像的n*m尺寸的图像;其中η和m分别为宽和高对应的像素个数(这里用到的是图像中的一种坐标变换方法，具体是将极坐标下的图像变换为平面坐标系下的图像，具体的变换步骤为吸纳现有成熟技术。)
[0048]步骤23:对所述的矩形图像进行二值化处理，得到二值图像；(能够将白色圆环和周边像素点分割成前景和背景的阈值即可，最简单的做法是:直接取白色圆环与其邻域(非白色圆环)的像素点的灰度平均差。)
[0049]步骤24:对该二值图像进行垂直积分投影，得到垂直积分投影图像；
[0050]步骤25:若垂直积分投影图像具有超过预设阈值的凸起，则说明该透明对象端面图像对应的透明对象存在裂纹。
[0051]所述的步骤24中的垂直积分投影是指将二值图像的每一列像素中的白色像素点累加，得到值汽1)，1 = 1，2，-_，11;则第1列的底下的汽1)个像素均为黑色像素，该列的其余像素为白色像素。(垂直积分投影基本思路是取图像的每个像素f(x，y)点的值，然后对X求积分得垂直投影，对y求积分得水平投影，其核心就是:统计每一列的白色像素，若某一列的白色像素超过阈值，则存在缺陷。)
[0052]步骤I中，采用设置在机架上的链式传送机构传送透明对象，再由链式传送机构侧部的相机获取透明对象端部图像；
[0053]链式传送机构包括链条62、链条驱动轮61、轮轴和传送辊63;链条驱动轮通过轮轴安装在机架上；
[0054]链条为2根，2根链条之间设置有多个所述的传送辊，传送辊的设置方向与链条的移动方向垂直，相邻的2个传送辊之间能容纳一个待传送的透明对象，链条驱动轮为至少两组;每组链条驱动轮为2个；
[0055]2条链条张设在所述的链条驱动轮上，链条驱动轮驱动2根链条从而带动传送辊循环移动以传送透明对象，张设是指张紧设置。
[0056]链条驱动轮为4组，4组链条驱动轮支撑2根链条及传送辊形成呈方形循环的传送机构。
[0057]机架上设置有2块相互平行的挡板，2块挡板均为竖直方向布置;挡板的延伸方向为透明对象的传送方向；2块挡板位于链式传送机构的上方，2块挡板形成一个便于透明对象向前传送的通道，为透明对象提供长度方向的限位，使得透明对象在传送时整齐行进，便于后续的图像检测的一致性。
[0058]链式传送机构中还设有多根压条;压条设置在顶部的链条的上方，用于约束顶部的链条在传送时在水平方向上保持平直。
[0059]端面脏污在亮图中检测，端面切口不平在暗图中检测。两者的特征从图像上来看，几乎都是黑色的“斑点”，因此基于连通域的Blob分析算法是一种实用性强的缺陷检测算法。
[0000]Blob分析(BlobAnalysis)是对图像中相同像素的连通域进行分析，该连通域称为Blob Alob分析可为机器视觉应用提供图像中的斑点的数量、位置、形状和方向，还可以提供相关斑点间的拓扑结构。
[0061]脏污斑点产生的原因较多，可能是机械与玻壳的接触性划痕或者是外来的污染物导致的脏污等。玻壳颈部脏污斑点检测流程图4。
[0062]针对图5(a)，先提取整个图像的灰度，求出最佳灰度阈值为101(作为二值化的阈值)，平均灰度为80，检测的具体步骤如下:
[0063]步骤3.1:采用二值化操作对图像预处理；
[0064]步骤3.2:定位玻壳颈部内部白色圆环位置，将圆环等分分割成10个小的检测区域；
[0065]步骤3.3:对每个区域进行斑点连通区域提取，得出脏污斑点的面积、周长等参数；
[0066]步骤3.4:与给定的标准值进行比较。若面积和周长中任意一个超过对应的预设值，则表示存在脏污。
[0067]端面亮图中的颈部脏污检测结果如图5所示，脏污斑点的面积为602、周长为134、质心坐标为(342，273)。
[0068]以下是关于端面亮图像和暗图像的说明:
[0069]侧面相机主要检测偏心率、玻壳颈口脏污斑点、端面裂纹。由于玻壳裂纹的种类和形状太多，经过前期多次的实验和光源选型，选取了环形同轴光源和背光源两种光源，并采用分时打光的方法获取端面亮图和暗图。玻壳颈Φ、偏心率、玻壳颈脏污斑点在亮图中检测，为了提高端面裂纹的正确率，端面裂纹在亮图和暗图中都有检测，这也是采用两种光源分时打光的目的所在。
【主权项】
1.一种基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1:获取透明对象端面图像;所述的透明对象端面图像为灰度图像； 步骤2:针对所述的透明对象端面图像，采用垂直积分投影方法的实现透明对象裂纹检测； 所述的步骤2包括以下步骤: 步骤21:在透明对象端面图像中定位白色圆环； 步骤22:将白色圆环变换为一个矩形图像;矩形图像的n*m尺寸的图像;其中η和m分别为宽和高对应的像素个数； 步骤23:对所述的矩形图像进行二值化处理，得到二值图像； 步骤24:对该二值图像进行垂直积分投影，得到垂直积分投影图像； 步骤25:若垂直积分投影图像具有超过预设阈值的凸起，则说明该透明对象端面图像对应的透明对象存在裂纹。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，所述的步骤24中的垂直积分投影是指将二值图像的每一列像素中的白色像素点累加，得到值f (i)，i = l，2，...，!!;则第i列的底下的f(i)个像素均为黑色像素，该列的其余像素为白色像素。3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，步骤I中，采用设置在机架上的链式传送机构传送透明对象，再由链式传送机构侧部的相机获取透明对象端部图像； 链式传送机构包括链条(62)、链条驱动轮(61)、轮轴和传送辊(63);链条驱动轮通过轮轴安装在机架上； 链条为2根，2根链条之间设置有多个所述的传送辊，传送辊的设置方向与链条的移动方向垂直，相邻的2个传送辊之间能容纳一个待传送的透明对象，链条驱动轮为至少两组；每组链条驱动轮为2个； 2条链条张设在所述的链条驱动轮上，链条驱动轮驱动2根链条从而带动传送辊循环移动以传送透明对象。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，链条驱动轮为4组，4组链条驱动轮支撑2根链条及传送辊形成呈方形循环的传送机构。5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，机架上设置有2块相互平行的挡板，2块挡板均为竖直方向布置;挡板的延伸方向为透明对象的传送方向；2块挡板位于链式传送机构的上方，2块挡板形成一个便于透明对象向前传送的通道。6.根据权利要求2所述的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，链式传送机构中还设有多根压条;压条设置在顶部的链条的上方，用于约束顶部的链条在传送时在水平方向上保持平直。7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，还包括步骤3:采用Blob分析方法检测透明对象的表面的脏污。8.根据权利要求6所述的基于机器视觉的透明对象端面缺陷检测方法，其特征在于，Blob分析方法包括以下步骤: 步骤3.1:采用二值化操作对图像预处理； 步骤3.2:定位玻壳颈部内部白色圆环位置，将圆环等分分割成10个检测子区域； 步骤3.3:对每个区域进行斑点连通区域提取，得出脏污斑点的面积、周长参数； 步骤3.4:与给定的标准值进行比较。若面积和周长中任意一个超过对应的预设值，则表示存在脏污。
【文档编号】G01N21/958GK105928951SQ201610447622
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】余洪山, 彭博, 蔺薛菲, 胡华虎, 张辉, 孙炜, 王耀南, 段峰, 劳永革
【申请人】余洪山