一种用于靶材的高精度视觉检测系统及方法与流程

本发明涉及机器视觉检测技术领域，尤其涉及一种用于靶材的高精度视觉检测系统及方法。

背景技术：

在工业检测中，传统的检测技术往往依靠众多检测工人。检测工人需要经过特殊培训，并积累大量的经验，这造成一定的人力和时间浪费、检测效率较低，并且由于工人的不同，检测结果存在一定的差异，很难统一标准。近些年，随着机器视觉的快速发展，视觉检测在工业检测领域应用越来越广泛，一个高精度、快速性和鲁棒性的视觉检测系统及方法在工业检测中极其重要。

靶材工件的表面反射度极高，并且靶材工件表面缺陷特征与其他部分相比差别细微，一般是在微米量级，传统光源及打光方法不能提供足够的照明，不能充分反映靶材工件表面情况，相机成像后，不利于准确判断靶材工件表面刀纹、划痕等缺陷特征。

因此，如何能够提供合适的照明及打光方法，克服反射度极高的靶材工件表面反光造成的干扰，准确检测出靶材工件表面刀纹、划痕等缺陷特征，提高机器视觉的准确性，进而提高生产工作效率，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷或技术需求，本发明的目的在于提供一种用于靶材的高精度视觉检测系统及方法，其能够提供合适的照明及打光方法，克服反射度极高的靶材工件表面反光造成的干扰，准确检测出靶材工件表面刀纹、划痕等缺陷特征，提高机器视觉的准确性，进而提高生产工作效率。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于靶材的高精度视觉检测系统，包括工业相机组、条形光源和同轴光源；工业相机组垂直于待测靶材工件表面；条形光源和同轴光源分别按预定角度围绕待测靶材工件表面设置；条形光源和同轴光源互相垂直设置；同轴光源的打光方向垂直于沿待测靶材工件表面半径。

作为进一步优选地，条形光源设置为蓝光源，且条形光源上设有偏振膜。

作为进一步优选地，同轴光源设置为蓝光源。

作为进一步优选地，条形光源设置于待测靶材工件表面之上，且条形光源与待测靶材工件表面的预定角度为30°到45°之间任意角度。

作为进一步优选地，同轴光源设置于待测靶材工件表面之上，且同轴光源与待测靶材工件表面的预定角度为45°。

作为进一步优选地，工业相机组包括一个工业相机，工业相机设置于待测靶材工件表面之上，沿待测靶材工件表面半径采集图像。

作为进一步优选地，工业相机组包括至少两个工业相机，工业相机设置于待测工件表面之上，并列排列设置，工业相机之间的视场角存在一定重合，且沿待测靶材工件表面半径采集图像，防止出现漏检。

按照本发明的另一方面，还提供了相应的检测方法，包括以下步骤：

首先打开同轴光源，待工业相机组采集当前区块内待测靶材工件表面图像后，关闭同轴光源，进行刀纹检测；

然后打开条形光源，工业相机组采集同一区块内待测靶材工件表面图像，采集完成后关闭条形光源，进行划痕检测；

旋转待测靶材工件，进行下一个区块的图像采集检测，直至完成整个待测靶材工件表面的图像采集检测。

作为进一步优选地，在上述方法中，打光的顺序可对调，即：先打开条形光源，待工业相机组采集当前区块内待测靶材工件表面图像后，关闭条形光源，进行划痕检测；再打开同轴光源，工业相机组采集同一区块内待测靶材工件表面图像，采集完成后关闭同轴光源，进行刀纹检测。

条形光源与同轴光源的组合，克服了反射度极高的靶材工件表面反光造成的干扰，进而可以准确检测出靶材工件表面划痕、刀纹等缺陷特征。待测靶材工件表面很光滑，条形光源的光线在其表面呈镜面反射，所以当待测靶材工件表面合格无划痕时，工业相机组会获得较暗的图像；当待测靶材工件表面存在划痕时，由于划痕处与待测靶材工件表面存在高度差，条形光源的光线在划痕处出现漫反射，使得划痕在工业相机组采集的图像中表现为“亮痕”。采用条形光源倾斜打光、并将工业相机组的视野范围设置于条形光源散射出的光照强度较小的部分的方式，丰富了待测靶材工件表面信息，加强了划痕缺陷特征，有利于工业相机组的准确采集检测。同轴光源的光线通过待测靶材工件表面反射进入工业相机组视野范围，当待测靶材工件表面合格无刀纹时，相机会获得灰度均匀变化的图像；当待测靶材工件表面存在刀纹时，由于刀纹与待测靶材工件表面存在高度差，光线在刀纹处出现漫反射，使得刀纹在工业相机组采集的图像中表现为“亮条”，图像变得不细腻。采用同轴光源倾斜打光、打光方向垂直于沿待测靶材工件表面半径、并将工业相机组的视野范围设置于同轴光源反射出的光照强度较大的部分的方式，克服了反射度极高的靶材工件表面反光造成的干扰，丰富了待测靶材工件表面信息，凸显了工件表面的不平整，加强了刀纹缺陷特征。

采用交替打开同轴光源和条形光源，分别检测待测靶材工件表面的刀纹、划痕等缺陷的方法，有利于明确待测靶材工件表面的缺陷区域范围及其缺陷类型，便于后续加工制造工序中执行相应的调整。

附图说明

图1为按照本发明用于靶材的高精度视觉检测系统的结构示意图。

图2为按照本发明用于靶材的高精度视觉检测方法的工作流程图。

图中：工业相机组1；条形光源2；同轴光源3；偏振膜4；待测靶材工件5。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明进行更进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。

参见图1，图1为按照本发明用于靶材的高精度视觉检测系统的结构示意图。

用于靶材的高精度视觉检测系统，包括工业相机组1、条形光源2和同轴光源3；工业相机组1垂直于待测靶材工件5表面；条形光源2和同轴光源3分别按预定角度围绕待测靶材工件5表面设置；条形光源2和同轴光源3互相垂直设置；同轴光源3的打光方向垂直于沿待测靶材工件5表面半径。

条形光源2设置为蓝光源，且条形光源2上设有偏振膜4。条形光源使用蓝光源，待测靶材工件表面细节明显，加强了划痕缺陷。条形光源上的偏振膜用于滤除杂光，使条形光源发出光主要是平行光。

同轴光源3设置为蓝光源。同轴光源使用蓝光源，丰富了待测靶材工件表面信息，加强了刀纹缺陷。

条形光源2设置于待测靶材工件5表面之上，且条形光源2与待测靶材工件5表面的预定角度为30°到45°之间任意角度。在此角度范围内，采用的是暗场打光，即工业相机组的视野范围处于条形光源散射出的光照强度较小的部分。待测靶材工件表面很光滑，条形光源的光线在其表面呈镜面反射，所以当待测靶材工件表面合格无划痕时，工业相机组会获得较暗的图像；当待测靶材工件表面存在划痕时，由于划痕处与待测靶材工件表面存在高度差，条形光源的光线在划痕处出现漫反射，使得划痕在工业相机组采集的图像中表现为“亮痕”。采用条形光源倾斜打光、并将工业相机组的视野范围设置于条形光源散射出的光照强度较小的部分的方式，丰富了待测靶材工件表面信息，加强了划痕缺陷特征，有利于工业相机组的准确采集检测。

同轴光源3设置于待测靶材工件5表面之上，且同轴光源3与待测靶材工件5表面的预定角度为45°。在此角度范围内，采用的是亮场打光，即工业相机组的视野范围处于同轴光源反射出的光照强度较大的部分。同轴光源的光线通过待测靶材工件表面反射进入工业相机组视野范围，当待测靶材工件表面合格无刀纹时，相机会获得灰度均匀变化的图像；当待测靶材工件表面存在刀纹时，由于刀纹与待测靶材工件表面存在高度差，光线在刀纹处出现漫反射，使得刀纹在工业相机组采集的图像中表现为“亮条”，图像变得不细腻。采用同轴光源倾斜打光、打光方向垂直于沿待测靶材工件表面半径、并将工业相机组的视野范围设置于同轴光源反射出的光照强度较大的部分的方式，克服了反射度极高的靶材工件表面反光造成的干扰，避免了强镜面反射物体存在的“灯像”问题，丰富了待测靶材工件表面信息，凸显了工件表面的不平整，加强了刀纹缺陷特征。

工业相机组1可以包括一个工业相机，工业相机设置于待测靶材工件表面之上，沿待测靶材工件表面半径采集图像。

工业相机组1也可以包括至少两个工业相机，工业相机设置于待测工件表面之上，并列排列设置，工业相机之间的视场角存在一定重合，且沿待测靶材工件表面半径采集图像，防止出现漏检。

参见图2，图2为按照本发明用于靶材的高精度视觉检测方法的工作流程图。

首先打开同轴光源3，待工业相机组1采集当前区块内待测靶材工件5表面图像后，关闭同轴光源3，进行刀纹检测；

然后打开条形光源2，工业相机组1采集同一区块内待测靶材工件5表面图像，采集完成后关闭条形光源2，进行划痕检测；

旋转待测靶材工件5，进行下一个区块的图像采集检测，直至完成整个待测靶材工件5表面的图像采集检测。

在上述工作流程中，打光的顺序可对调，即：先打开条形光源2，待工业相机组1采集当前区块内待测靶材工件5表面图像后，关闭条形光源2，进行划痕检测；再打开同轴光源3，工业相机组1采集同一区块内待测靶材工件5表面图像，采集完成后关闭同轴光源3，进行刀纹检测。

采用交替打开同轴光源和条形光源，分别检测待测靶材工件表面的刀纹、划痕等缺陷的方法，有利于明确待测靶材工件表面的缺陷区域范围及其缺陷类型，便于后续加工制造工序中执行相应的调整。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变通或其他实施方式，这些变通或其他实施方式也应视为本发明的保护范围。