基于全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测装置及方法与流程

本发明涉及一种基于全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测装置及方法。

背景技术：

目前，常用的外观检测技术是人工目测法和视觉取像法。由于人工检测存在主观性，易误废，造成经济损失；人眼判断，缺乏量化评价，效率不高；此外检测数据不能追溯共享，难以纳入质量管理体系。

视觉取像可以获取被测物外观图像并进行量化分析，解决目测法的不足，受到业内专业技术人员的青睐，但是对于内孔、窄缝等不能直接取像的工况，急需一种获取视觉图像的取像系统。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测装置及方法，本发明利用机器视觉代替人眼观察被测物体，采集图像信息并处理，将其转化为数字信息，为后续处理做准备；采用线阵ccd相机平面镜全反射动态取像的方式获取图像，解决孔内空间狭窄，无法直接取像的工况。根据此原理，可推广到其他空间狭窄的内侧面质量检测。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测装置，包括调节支架、图像采集模块、支撑筒和反射镜，其中，所述支撑筒设置在调节支架上，为中空结构，支撑筒内上端设置有图像采集模块，所述支撑筒下端设置有反射镜，且支撑筒上与反射镜的照射面相对应的一侧设有图像采集口，且反射镜与图像采集模块的位置相适配，调节支架带动支撑筒在孔内运动，通过反射镜反射孔内表面图像，图像采集模块采集孔内各个位置处的图像。

进一步的，所述反射镜的两侧各设置有一个光源，以减少环境亮暗对图像质量的影响。

进一步的，所述光源为led照明光源，且两光源的光线夹角为70°-150°。

进一步的，所述支撑筒下端面向反射镜的一侧设有缺口，构成图像采集口。

优选的，所述图像采集口的径向宽度大于反射镜的宽度，图像采集口的高度大于反射镜的长度，以保证采集图像的质量和无阻碍。

优选的，所述图像采集模块为线阵ccd相机。

优选的，所述反射镜为平面镜，且其与竖直方向的夹角为30°-60°。

进一步的，所述调节支架为三维运动机构，带动支撑筒在孔内进行x、y或/和z轴方向运动，实现孔内图像的动态采集。

进一步的，所述图像采集模块与支撑筒的连接处设置有微调机构，以调整图像采集模块与支撑筒的相对位置和相对角度。

一种基于全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测方法，利用平面反射镜将孔内表面图像从水平方向转换为纵向方向，利用图像采集模块将反射的图像进行采集，实时调整平面反射镜与孔内表面的相对位置，实现孔内表面的图像动态采集。

进一步的，所述图像采集模块连接有处理器，处理器接收采集的图像数据和各图像对应的采集点的信息，进行图像处理，检测图像质量，以确定是否存在孔内表面质量缺陷。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过支撑筒、反射镜的相配合，解决空间狭窄，无法直接取像的工况要求；实现了操作人员无需经验即可轻松操作取像系统，完成检测；

(2)增加led照明光源，以减少环境亮暗对图像质量的影响；

(3)本发明利用调节支架控制取像机构的运动，能够进行完整的逐点取像和动态取像；

(4)检测结果精度高，降低误判，节约成本，提高企业的质量管理，降低管理成本。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明平面镜成像原理图；

图2(a)、图2(b)是本发明的平面镜、光源摆放图；

图3是本发明的运动状态一图；

图4是本发明的运动状态二图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在主观性，易误废，造成经济损失；人眼判断，缺乏量化评价，效率不高；此外检测数据不能追溯共享，难以纳入质量管理体系的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于线阵ccd全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测装置。利用机器视觉代替人眼观察被测物体，采集图像信息并处理，将其转化为数字信息，为后续处理做准备；采用线阵ccd相机平面镜全反射动态取像的方式获取图像，解决孔内空间狭窄，无法直接取像的工况。根据此原理，可推广到其他空间狭窄的内侧面质量检测。

本发明将人眼检测转变为图像采集并处理，以此来量化现有的检测技术，不论有无经验的操作人员，只要将取像系统对准检测对象表面，就能获取图像，并判断接触面积是否合格。取像系统包括线阵ccd相机、镜头、led照明光源、平面镜以及满足运动要求的机械结构。设计了平面镜全反射装置，间接取像，满足狭小空间的取像要求。增加led照明光源，以减少环境亮暗对图像质量的影响。设计了机械运动结构，实现完整取像要求。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种基于全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测装置，包括调节支架、图像采集模块、支撑筒和反射镜，其中，所述支撑筒设置在调节支架上，为中空结构，支撑筒内上端设置有图像采集模块，所述支撑筒下端设置有反射镜，且支撑筒上与反射镜的照射面相对应的一侧设有图像采集口，且反射镜与图像采集模块的位置相适配，调节支架带动支撑筒在孔内运动，通过反射镜反射孔内表面图像，图像采集模块采集孔内各个位置处的图像。

进一步的，所述反射镜的两侧各设置有一个光源，以减少环境亮暗对图像质量的影响。

进一步的，所述光源为led照明光源，且两光源的光线夹角为70°-150°。

进一步的，所述支撑筒下端面向反射镜的一侧设有缺口，构成图像采集口。

优选的，所述图像采集口的径向宽度大于反射镜的宽度，图像采集口的高度大于反射镜的长度，以保证采集图像的质量和无阻碍。

优选的，所述图像采集模块为线阵ccd相机。

优选的，所述反射镜为平面镜，且其与竖直方向的夹角为30°-60°。

进一步的，所述调节支架为三维运动机构，带动支撑筒在孔内进行x、y或/和z轴方向运动，实现孔内图像的动态采集。

进一步的，所述图像采集模块与支撑筒的连接处设置有微调机构，以调整图像采集模块与支撑筒的相对位置和相对角度。

一种基于全反射动态图像采集的孔内表面质量缺陷检测方法，利用平面反射镜将孔内表面图像从水平方向转换为纵向方向，利用图像采集模块将反射的图像进行采集，实时调整平面反射镜与孔内表面的相对位置，实现孔内表面的图像动态采集。

进一步的，所述图像采集模块连接有处理器，处理器接收采集的图像数据和各图像对应的采集点的信息，进行图像处理，检测图像质量，以确定是否存在孔内表面质量缺陷。

在图3中，支架上安装线阵ccd相机、镜头、平面镜，平面镜两侧安装led照明光源，通过实验调整角度以达到被测平面无明显亮光区域的目的，通过计算确定镜头和线阵相机的位置并固定在支架上。调节支架上下运动，满足完整取像要求。

1)接通电源，设备达到预定位置；

2)开始检测，支架到达位置a，工件旋转一周，线阵相机获取上半部分图像；

3)支架向下运动到达位置b，工件旋转一周，线阵相机获取下半部分图像；

4)图像通过matlab软件进行分析处理。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。