高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测方法及系统与流程

本发明涉及零件表面瑕疵检测领域，特别指一种高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测方法及系统。

背景技术

随着时代的进步，技术的发展，生产厂家对零件精度的要求也越来越高，对零件瑕疵的容忍度越来越低，减少零件的瑕疵，不仅使得产品的整体质量上一个台阶，也使得该企业在业界拥有良好的口碑，利于企业的长远发展。所以，如何有效地检测零件表面的瑕疵成为一个研究方向。

目前，针对高反射面圆柱形零件表面的瑕疵检测，主要存在如下两种方法，其一是采用肉眼观测高反射面圆柱形零件表面有无明显的瑕疵，但是这种方法存在有工作人员劳动强度大，工作效率低，检测结果不尽如人意，主观性太强的缺陷；其二是采用led灯光照射在高反射面圆柱形零件表面上，通过相机拍摄零件，通过分析零件表面灰度值变化进而分析零件表面的瑕疵。但是这种方法由于零件反射性过强，容易反射周围物体，包括相机等物，会掩盖住零件表面瑕疵，导致检测结果不准确的缺陷。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测方法，用于检测高反射面圆柱形零件表面的瑕疵。

本发明是这样实现的：一种高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测方法，所述方法包括如下步骤：

步骤s10、将高反射面圆柱形零件放置于带动转动装置的上端，通过带动转动装置带动高反射面圆柱形零件进行自转；

步骤s20、通过激光发射器发射激光并照射于高反射面圆柱形零件表面，且使照射的光线通过高反射面圆柱形零件表面反射至白板上；

步骤s30、使用拍摄设备对白板进行拍摄，并将拍摄的图像实时传输至控制器；

步骤s40、控制器对图像进行分析，并将分析结果发送给分拣装置的可编程逻辑控制器；

步骤s50、可编程逻辑控制器根据分析结果，控制分拣机械臂对高反射面圆柱形零件进行分拣。

进一步地，所述步骤s20具体为：激光发射器发射线聚焦激光照射于高反射面圆柱形零件表面，线聚焦激光与高反射面圆柱形零件的轴向垂直，光线通过高反射面圆柱形零件表面反射至白板上。

进一步地，所述步骤s30具体为：使用高帧率相机对白板进行持续的拍摄，拍摄持续时间为高反射面圆柱形零件转动一周的时间，并将拍摄的图像实时传输至控制器。

进一步地，所述步骤s40具体为：

步骤s41、控制器截取图像中激光反射线的区域；

步骤s42、控制器计算截取图像中激光线的各像素点的灰度等级，输出灰度值变化曲线，并对灰度值变化曲线进行平滑处理；

步骤s43、控制器判断灰度值变化曲线中各像素点的灰度等级是否达到设定的阈值，若各像素点的灰度等级均达到设定的阈值，且灰度值变化曲线的线宽一致，呈直线状，则检测合格，并将检测结果发送给分拣装置的可编程逻辑控制器；

若存在有像素点的灰度等级未达到设定的第一阈值，且连续未达到的像素点的宽度超过设定的第二阈值或者存在部分灰度值变化曲线的线宽过宽或者存在像素点纵向偏移过大，使得灰度值变化曲线不平滑，则检测不合格，并将检测结果发送给分拣装置的可编程逻辑控制器。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测系统，用于检测高反射面圆柱形零件表面的瑕疵。

本发明是这样实现的：一种高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测系统，所述系统包括如下模块：

带动转动模块、用于将高反射面圆柱形零件放置于带动转动装置的上端，通过带动转动装置带动高反射面圆柱形零件进行自转；

激光照射模块、用于通过激光发射器发射激光并照射于高反射面圆柱形零件表面，且使照射的光线通过高反射面圆柱形零件表面反射至白板上；

图像采集模块、用于使用拍摄设备对白板进行拍摄，并将拍摄的图像实时传输至控制器；

图像分析模块、用于控制器对图像进行分析，并将分析结果发送给分拣装置的可编程逻辑控制器；

零件分拣模块、用于可编程逻辑控制器根据分析结果，控制分拣机械臂对高反射面圆柱形零件进行分拣。

进一步地，所述激光照射模块具体为：激光发射器发射线聚焦激光照射于高反射面圆柱形零件表面，线聚焦激光与高反射面圆柱形零件的轴向垂直，光线通过高反射面圆柱形零件表面反射至白板上。

进一步地，所述图像采集模块具体为：使用高帧率相机对白板进行持续的拍摄，拍摄持续时间为高反射面圆柱形零件转动一周的时间，并将拍摄的图像实时传输至控制器。

进一步地，所述图像分析模块具体为：

图像截取单元、控制器截取图像中激光反射线的区域；

灰度等级计算单元、控制器计算截取图像中激光线的各像素点的灰度等级，输出灰度值变化曲线，并对灰度值变化曲线进行平滑处理；

瑕疵分析单元、控制器判断灰度值变化曲线中各像素点的灰度等级是否达到设定的阈值，若各像素点的灰度等级均达到设定的阈值，且灰度值变化曲线的线宽一致，呈直线状，则检测合格，并将检测结果发送给分拣装置的可编程逻辑控制器；

若存在有像素点的灰度等级未达到设定的第一阈值，且连续未达到的像素点的宽度超过设定的第二阈值或者存在部分灰度值变化曲线的线宽过宽或者存在像素点纵向偏移过大，使得灰度值变化曲线不平滑，则检测不合格，并将检测结果发送给分拣装置的可编程逻辑控制器。

本发明的优点在于：

1、由于所述带动转动装置，使得可对高反射面圆柱形零件的表面进行全方位的检测。

2、由于所述高帧率相机，使得所述转动夹持装置可提高转速，进而提高检测效率。

3、通过所述激光发射器，利用所述高反射面圆柱形零件表面本身高反射性的特点进行检测，避免了所述高反射面圆柱形零件表面反射性太强而带来的检测困难。

4、由于所述分拣装置，可对合格产品和不合格产品进行区分。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测装置的结构示意图。

附图说明：

100-检测装置，1-高反射面圆柱形零件，2-拍摄设备，3-激光发射器，4-白板，5-带动转动装置，51-第一电机，52-第二电机，53-第一传动杆，54-第二传动杆，6-分拣装置，61-可编程逻辑控制器，62-分拣机械臂，7-控制器。

具体实施方式

请参照图1所示，本发明涉及高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测装置100，包括一高反射面圆柱形零件1、一拍摄设备2、一激光发射器3、一白板4、一带动转动装置5、一分拣装置6以及一控制器7；所述白板4以及激光发射器3设于所述高反射面圆柱形零件1的上方，所述激光发射器3发射激光照射于所述高反射面圆柱形零件1表面并反射至所述白板4上，所述激光发射器3发射的激光与所述高反射面圆柱形零件1的轴向垂直；所述拍摄设备2设于所述白板4的斜上方，所述拍摄设备2拍摄反射于白板4上的光线；所述高反射面圆柱形零件1放置于所述带动转动装置5的上端，通过所述带动转动装置5带动所述高反射面圆柱形零件1进行自转；所述带动转动装置5包括一第一电机51、一第二电机52、一第一传动杆53以及一第二传动杆54，所述第一电机51以及第二电机带动52所述第一传动杆53以及第二传动杆54同向转动，进而带动放置于所述第一传动杆53以及第二传动杆54上的所述高反射面圆柱形零件1进行自转；所述分拣装置6设于所述高反射面圆柱形零件1的侧边；所述控制器7设于所述高反射面圆柱形零件1的侧边；所述拍摄设备2、激光发射器3、带动转动装置5、分拣装置6均与所述控制器7连接。

所述拍摄设备2为一高帧率相机，用于拍摄快速变化的图像。

所述激光发射器3为一线聚焦激光发射器，发射出的激光照射在物体表面呈线状。

所述控制器7为一电脑，用于控制所述激光发射器3发射线聚焦激光，控制所述带动转动装置5的转动速度以及开启与关闭，控制所述拍摄设备2对白板4进行拍摄，并对拍摄的图像进行分析，将分析结果发送给所述分拣装置6，所述控制器7对拍摄设备2、激光发射器3、转动带动装置5的控制程序为本领域技术人员所熟知的，不需要付出创造性劳动即可获得。

所述分拣装置6包括一可编程逻辑控制器61以及一分拣机械臂62，所述可编程逻辑控制器61与所述分拣机械臂62电连接，所述可编程逻辑控制器61用于控制所述分拣机械臂62根据检测结果对所述高反射面圆柱形零件1进行分拣，所述可编程逻辑控制器61对分拣机械臂62的控制程序为本领域技术人员所熟知的，不需要付出创造性劳动即可获得。

请参照图1所示，本发明高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测方法的较佳实施例，包括如下步骤：

步骤s10、将高反射面圆柱形零件1放置于带动转动装置5的上端，通过带动转动装置5带动高反射面圆柱形零件1进行自转，以便于对高反射面圆柱形零件1进行全方位的检测；

步骤s20、通过激光发射器3发射激光并照射于高反射面圆柱形零件1表面，且使照射的光线通过高反射面圆柱形零件表面1反射至白板4上；

步骤s30、使用拍摄设备2对白板4进行拍摄，并将拍摄的图像实时传输至控制器7；

步骤s40、控制器7对图像进行分析，并将分析结果发送给分拣装置6的可编程逻辑控制器61；

步骤s50、可编程逻辑控制器61根据分析结果，控制分拣机械臂62对高反射面圆柱形零件1进行分拣；可编程逻辑控制器61是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程；可编程逻辑控制器61对分拣机械臂62的控制程序为本领域技术人员所熟知的，不需要付出创造性劳动即可获得。

所述步骤s20具体为：激光发射器3发射线聚焦激光照射于高反射面圆柱形零件1表面，线聚焦激光与高反射面圆柱形零件1的轴向垂直，光线通过高反射面圆柱形零件1表面反射至白板4上。

所述步骤s30具体为：使用高帧率相机对白板4进行持续的拍摄，拍摄持续时间为高反射面圆柱形零件1转动一周的时间，并将拍摄的图像实时传输至控制器7。

所述步骤s40具体为：

步骤s41、控制器7截取图像中激光反射线的区域，以便于减少控制器7的计算量；

步骤s42、控制器7计算截取图像中激光线的各像素点的灰度等级，输出灰度值变化曲线，并对灰度值变化曲线进行平滑处理；由于景物各点的颜色及亮度不同，拍摄的黑白照片上各点呈现不同程度的灰色,把白色与黑色之间按对数关系分成若干级，称为灰度等级，范围从0到255，白色为255，黑色为0；

步骤s43、控制器7判断灰度值变化曲线中各像素点的灰度等级是否达到设定的阈值，若各像素点的灰度等级均达到设定的阈值，且灰度值变化曲线的线宽一致，呈直线状，则检测合格，并将检测结果发送给分拣装置6的可编程逻辑控制器61；

若存在有像素点的灰度等级未达到设定的第一阈值，且连续未达到的像素点的宽度超过设定的第二阈值或者存在部分灰度值变化曲线的线宽过宽或者存在像素点纵向偏移过大，使得灰度值变化曲线不平滑，则检测不合格，并将检测结果发送给分拣装置6的可编程逻辑控制器61；像素点的灰度等级未达到设定的第一阈值，且连续未达到的像素点的宽度超过设定的第二阈值说明有擦伤或者划痕；存在部分灰度值变化曲线的线宽过宽说明表面粗糙度不好；存在像素点纵向偏移过大，使得灰度值变化曲线不平滑说明有凹坑或者砂眼，未达到要求的灰度值宽度超过要求说明有擦伤或者划痕。

请参照图1所示，本发明高反射面圆柱形零件表面瑕疵的检测系统的较佳实施例，包括如下模块：

带动转动模块、用于将高反射面圆柱形零件1放置于带动转动装置5的上端，通过带动转动装置5带动高反射面圆柱形零件1进行自转，以便于对高反射面圆柱形零件1进行全方位的检测；

激光照射模块、用于通过激光发射器3发射激光并照射于高反射面圆柱形零件1表面，且使照射的光线通过高反射面圆柱形零件1表面反射至白板4上；

图像采集模块、用于使用拍摄设备2对白板4进行拍摄，并将拍摄的图像实时传输至控制器7；

图像分析模块、用于控制器7对图像进行分析，并将分析结果发送给分拣装置6的可编程逻辑控制器61；

零件分拣模块、用于可编程逻辑控制器61根据分析结果，控制分拣机械臂62对高反射面圆柱形零件1进行分拣；可编程逻辑控制器61是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程；可编程逻辑控制器61的控制程序为本领域技术人员所熟知的，不需要付出创造性劳动即可获得。

所述激光照射模块具体为：激光发射器3发射线聚焦激光照射于高反射面圆柱形零件1表面，线聚焦激光与高反射面圆柱形零件1的轴向垂直，光线通过高反射面圆柱形零件1表面反射至白板4上。

所述图像采集模块具体为：使用高帧率相机对白板4进行持续的拍摄，拍摄持续时间为高反射面圆柱形零件1转动一周的时间，并将拍摄的图像实时传输至控制器7。

所述图像分析模块具体为：

图像截取单元、控制器7截取图像中激光反射线的区域，以便于减少控制器7的计算量；

灰度等级计算单元、控制器7计算截取图像中激光线的各像素点的灰度等级，输出灰度值变化曲线，并对灰度值变化曲线进行平滑处理；由于景物各点的颜色及亮度不同，拍摄的黑白照片上各点呈现不同程度的灰色,把白色与黑色之间按对数关系分成若干级，称为灰度等级，范围从0到255，白色为255，黑色为0；

瑕疵分析单元、控制器7判断灰度值变化曲线中各像素点的灰度等级是否达到设定的阈值，若各像素点的灰度等级均达到设定的阈值，且灰度值变化曲线的线宽一致，呈直线状，则检测合格，并将检测结果发送给分拣装置6的可编程逻辑控制器61；

若存在有像素点的灰度等级未达到设定的第一阈值，且连续未达到的像素点的宽度超过设定的第二阈值或者存在部分灰度值变化曲线的线宽过宽或者存在像素点纵向偏移过大，使得灰度值变化曲线不平滑，则检测不合格，并将检测结果发送给分拣装置6的可编程逻辑控制器61；像素点的灰度等级未达到设定的第一阈值，且连续未达到的像素点的宽度超过设定的第二阈值说明有擦伤或者划痕；存在部分灰度值变化曲线的线宽过宽说明表面粗糙度不好；存在像素点纵向偏移过大，使得灰度值变化曲线不平滑说明有凹坑或者砂眼，未达到要求的灰度值宽度超过要求说明有擦伤或者划痕。

综上所述，本发明的优点在于：

1、由于所述带动转动装置，使得可对高反射面圆柱形零件的表面进行全方位的检测。

2、由于所述高帧率相机，使得所述转动夹持装置可提高转速，进而提高检测效率。

3、通过所述激光发射器，利用所述高反射面圆柱形零件表面本身高反射性的特点进行检测，避免了所述高反射面圆柱形零件表面反射性太强而带来的检测困难。

4、由于所述分拣装置，可对合格产品和不合格产品进行区分。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。