专利名称：钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法
技术领域：
本发明涉及钢板表面缺陷自动检测方法，特别是涉及钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法。
背景技术：
在船舶制造过程中需要使用大量的钢板，首先对钢板需进行预处理，钢板预处理过程中要经过表面除锈与喷漆工序后，在进入切割工序前需对钢板的表面缺陷进行检测，对于缺陷超标钢板要进行修补或更换处理，符合标准的钢板才可进入下道工序切割。
传统的钢板表面缺陷检测方法，是待钢板经过预处理流水线除锈、喷底漆以后，再进行目测检查，钢板一面检查后，再将钢板翻转检查另一面，这种检查方法不仅效率低下又不安全，而且漏检不可避免，以至于不合格的钢板会用在船体结构上，引起质量问题造成返工。
发明内容本发明要解决的技术问题，是要做到快速发现流水线上表面缺陷超标钢板，对其进行修补更换，不仅可提高钢板缺陷检查的可靠性，又能大幅度提高生产率的钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法。
采用的技术方案是钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法，本方法采用高速成像技术，根据缺陷点的成像颜色和灰度有别于其他正常点的特点，采用图像色度与灰度特征识别技术对缺陷点进行辨识与分类，然后将图像输入微机进行处理，可达到缺陷点位置、大小、深度、类型信息。
钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法，包括钢板表面照明、摄取图像、图像处理及缺陷点标识步骤。
步骤1钢板表面照明，布设钢板表面照明设施，采用对成像无干扰的专用光源，于在线钢板两面形成均匀光场。
步骤2摄取图像，对准钢板两面的光场各对应的设置多套独立的高速成像测量装置，当钢板沿水平方向以一定速度运动时，成像测量装置对钢板两面同时进行实时成像。
步骤3图像处理及缺陷点标识，由灰度图像信号采集器和色度图像信号采集器分别采集成像的灰度信息和色度信息，然后由工业计算机预先编制的软件分析和图像处理，即采用图像灰度与色度特征识别技术对缺陷点进行辨识与分类，当辨识与分类的结果为缺陷点时，启动打标装置对缺陷点进行标识。
上述的钢板表面照明、摄取图像、图像处理及缺陷点标识，是由预先编制的驱动程序和图像特征数据库装载在工业计算机上，驱动光源照明、采集图像，经计算得到缺陷点图像特征，至查询图像特征数据库，识别缺陷大小和种类，并以缺陷深度等级进行分类，再判断是否为缺陷点，判断为缺陷点时，打标装置记录表面缺陷和X、Y轴坐标位置，自动报警启动打标装置喷射液体标识，完成标识后的缺陷点特征信息输入图像特征数据库自学习、扩容。成像测量装置不断地对在线运动钢板两面多幅、列阵摄像，可保证水平运行的钢板无一遗漏地被检测到。
上述的缺陷点分类为缺陷深度d大于板厚t的20％，面积超过板面的2％，这部分板需按规定进行更换；0.07t＜d＜0.2t(mm)，规定焊补后磨平；d＜0.07t(mm)并且d≤3mm，规定磨平；d＜0.15mm，规定不必修整。
本发明取得的积极效果是1、实现缺陷点的面积和深度进行实时测量并且钢板在线双面同时检测，工作安全、大大提高了生产效率。
2、测量板材幅度宽，板宽达4m。
3、缺陷点等级自动识别与报警并在线打标，检测准确不会造成漏检，提高船体结构质量。
图1为本发明钢板缺陷检测示意图。
图2为本发明测量系统控制框图。
图3为计算机软件系统流程图。
具体实施方式
钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法，本方法是采用高速成像技术，根据缺陷点的成像颜色和灰度有别于其他正常点的特点，采用图像色度与灰度特征识别技术对缺陷点进行辨识与分类，然后将图像输入微机进行处理。
钢板预处理过程中的表面缺陷在线自动检测方法，如图1、图2所示。本检测系统采用龙门架结构，龙门架1架设在钢板预处理流水线上，钢板3沿Y轴以一定的速度运动通过龙门架1。龙门架1上下梁装设有照明设施4，照明设施4主要有高速频闪的专用光源和透镜，光源经透镜形成均匀光束，均匀光束投射在钢板3两面形成光场。对准钢板3两面的光场于龙门架1上下梁对应的各设置两套至四套独立的以相机构成成像测量装置2，当钢板3沿水平方向运动时，进行多幅、列阵对钢板两面同时实时成像。成像测量装置2将缺陷区域面积与深度信息变为CCD平面色度和灰度信息，由灰度图像信号采集器6分别采集钢板上表面灰度成像信息13、14和下表面灰度成像信息15、16，由色度图像信号采集器7分别采集上表面色度成像信息17、18和下表面色度成像信息19、20，然后由工业计算机8预先编制的软件分析和处理图像，即采用图像灰度与色度特征辨识缺陷点并按缺陷深度d大于板厚t的20％，面积超过板面的2％，这部分板需更换；0.07t＜d＜0.2t(mm)，规定焊补后磨平；d＜0.07t(mm)并且d≤3mm，规定磨平；d＜0.15mm，规定不必修整。当辨识与分类的结果为缺陷点时，与计算机接口电路板9连接的上表面自动打标装置10和下表面自动打标装置11启动，对缺陷点进行标识，缺陷点辨识与分类结果输入自学习型缺陷点色度与灰度特征数据库12。钢板表面缺陷在线自动检测过程是通过工业计算机装载预先编制的驱动程序和图像特征数据库实现的，其软件系统流程见图3所示。软件系统流程如下计算机开始运行，依据系统参数初始化的参数进行系统自检；系统自检，当系统异常，停止运行，查找原因进行调整，无异常情况，装载驱动程序和图像特征数据库；照明并采集图像，驱动光源向钢板两面照明，同时摄像机快速成像，采集钢板上下表面缺陷灰度和色度成像信息；将采集到的灰度和色度成像信息经计算得到的缺陷点图像特征导入查询图像特征数据库，查询是否为缺陷点，如不为缺陷点则通过，如是缺陷点报警并启动打标设备；打标设备按在线识别钢板的表面缺陷和不合格面积比及于X、Y坐标上位置进行打标标识；缺陷点图像灰度、色度特征数据回归图像特征数据库自学习、扩容；摄像机不断地对在线运动钢板两面多幅、列阵摄像，驱动程度循环运行，直至水平运动的钢板无一遗漏地被检测完了而结束。
权利要求
1.钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法，其特征包括如下步骤A、钢板表面照明，布设钢板表面照明设施(4)，采用对成象无干扰的专用光源，于在线钢板(3)两面形成光场；B、摄取图象，对准钢板两面的光场各对应的设置多套独立的成象测量装置(2)，当钢板(3)沿水平方向运动时，成象测量装置(2)对钢板(3)两面同时进行实时成象；C、图象处理及缺陷点标识，由灰度图象信号采集器(6)和色度图象信号采集器(7)分别采集成象的灰度信息和色度信息，然后由工业计算机(8)预先编制的软件分析和图象处理，即采用图象灰度与色度特征识别技术对缺陷点进行辨识与分类，当辨识与分类的结果为缺陷点时，启动打标装置(10)、(11)对缺陷点进行标识。
2.根据权利要求1所述的钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法，其特征在于所述的钢板表面照明、图象处理及缺陷点标识，是由预先编制的驱动程序和图象特征数据库装载在工业计算机(8)上，驱动光源照明、采集图象，经计算得到缺陷点图象特征，至查询图象特征数据库(12)，识别缺陷大小和种类，并以缺陷深度等级进行分类，再判断是否为缺陷点，判断为缺陷点时，打标装置(10)、(11)记录表面缺陷和X、Y轴坐标位置，自动报警启动打标装置喷射液体标识，完成标识后的缺陷点特征信息输入图象特征数据库(12)自学习、扩容。
3.根据权利要求1所述的钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法，其特征在于所述的缺陷点分类为缺陷深度d大于板厚t的20％，面积超过板面的2％，这部分板需按规定进行更换；0.07t＜d＜0.2t(mm)，规定焊补后磨平；d＜0.07t(mm)并且d≤3mm，规定磨平；d＜0.15mm，规定不必修整。
4.根据权利要求1所述的钢板预处理过程中的上、下表面缺陷在线自动检测方法，其特征是将龙门架(1)架设在钢板预处理流水线上，钢板(3)沿Y轴以一定的速度运动通过龙门架(1)；龙门架(1)上下梁装设有照明设施(4)，照明设施(4)主要有高速频闪的专用光源和透镜，光源经透镜形成平行光束，平行光束投射在钢板(3)两面形成光场；对准钢板(3)两面的光场于龙门架(1)上下梁对应的各设置两套或四套独立的以相机构成成象测量装置(2)，当钢板(3)沿水平方向运动时，进行多幅、列阵对钢板两面同时实时成象；成象测量装置(2)将缺陷区域面积与深度信息变为CCD平面色度和灰度信息，由灰度图象信号采集器(6)分别采集钢板上表面灰度成象信息(13)、(14)和下表面灰度成象信息(15)、(16)，由色度图象信号采集器(7)分别采集上表面色度成象信息(17)、(18)和下表面色度成象信息(19)、(20)，然后由工业计算机(8)预先编制的软件分析和处理图象，即采用图象灰度与色度特征辨识缺陷点并按缺陷深度d大于板厚t的20％，面积超过板面的2％，这部分板需更换；0.07t＜d＜0.2t(mm)，规定焊补后磨平；d＜0.07t(mm)并且d≤3mm，规定磨平；d＜0.15mm，规定不必修整；当辨识与分类的结果为缺陷点时，与计算机接口电路板(9)连接的上表面自动打标装置(10)和下表面自动打标装置(11)启动，对缺陷点进行标识，缺陷点辨识与分类结果输入自学习型缺陷点色度与灰度特征数据库(12)；钢板表面缺陷在线自动检测过程是通过工业计算机装载预先编制的驱动程序和图象特征数据库实现的，软件系统流程如下a、计算机开始运行，依据系统参数初始化的参数进行系统自检；b、系统自检，当系统异常，停止运行，查找原因进行调整，无异常情况，装载驱动程序和图象特征数据库；c、照明并采集图象，驱动光源向钢板两面照明，同时摄象机快速成象，采集钢板上下表面缺陷灰度和色度成象信息；d、将采集到的灰度和色度成象信息经计算得到的缺陷点图象特征导入查询图象特征数据库，查询是否为缺陷点，如不为缺陷点则通过，如是缺陷点报警并启动打标设备；e、打标设备按在线识别钢板的表面缺陷和不合格面积比及于X、Y坐标上位置进行打标标识；f、缺陷点图象灰度、色度特征数据回归图象特征数据库自学习、扩容；g、摄象机不断地对在线运动钢板两面多幅、列阵摄象，驱动程度循环运行，直至水平运动的钢板无一遗漏地被检测完了而结束。
全文摘要
本发明涉及建造船舶钢板预处理过程中的表面缺陷在线自动检测方法，包括下列步骤钢板表面照明，布设钢板表面照明设施，于在线钢板的两面形成光场；摄取图像，对准钢板两面光场各对应的设置多套独立成像测量装置，当钢板沿水平方向运动时，成像测量装置对钢板两面同时进行实时成像；图像处理及缺陷点标识，由灰度图像信息采集器和色度图像信号采集器分别采集成像的灰度和色度信息，然后由工业计算机预先编制的软件分析和图像处理，采用图像灰度与色度特征对缺陷点进行辨识与分类，当辨识与分类的结果为缺陷点时，启动打标装置对缺陷点进行标识。本发明的优点是检测安全，生产效率高，可实现宽幅运动钢板上、下表面同时测量，大大缩短船舶建造周期，检测准确不会漏检，提高船体结构质量。
文档编号G06K9/00GK1789990SQ20051004789
公开日2006年6月21日 申请日期2005年12月1日 优先权日2005年12月1日
发明者熊木地, 郭静寰, 陈力, 韩仁通, 赵凤国 申请人:渤海船舶重工有限责任公司