一种表面缺陷检测装置及检测方法与流程

1.本发明属于机械设备技术领域，尤其涉及一种表面缺陷检测装置及检测方法。


背景技术：

2.现有的筒状物通常是表面具有高度反射的物体，该筒状物具有加工精度高，市场价值大，检测难度高的特点；筒状物例如轴套、金属靶材等。目前，针对筒状物的检测方法主要有人工检测和基于机器视觉检测两种。
3.人工检测需要经验丰富的技术人员通过肉眼或者放大镜等方式对筒状物的表面逐个位置进行检测。人工检测具有较强的主观性，很难将检测标准统一，因此导致检测结果误差比较大；而且对同一筒状物进行人工检测时需要多名技术人员参与，为此不仅成本高，效率低下，而且在检测过程中可能出现由于人工误操作导致筒状物造成二次损伤。
4.基于机器视觉的检测，通常是采用固定的采集单元对筒状物的上表面进行检测，而无法对筒状物侧面进行缺陷检测；尤其是针对多层筒状物检测时，由于筒状物两层之间具有一定的高度差。在采集单元固定的情况下由于筒状物的景深的存在很难保证两个平面同时拍摄清晰，因此需要人工二次复检。由此采用现有技术很难对筒状物表面缺陷进行准确检测。


技术实现要素：

5.本发明提供一种表面缺陷检测装置及检测方法，能够全面且完整地对筒状物表面进行缺陷检测，从而实现了自动化检测，提高了筒状高反物体表面缺陷检测的准确率。
6.为实现上述目的，根据本技术实施例第一方面，提供一种表面缺陷检测装置，该装置包括：载物台，所述载物台用于盛放所述待测物并带动所述待测物转动；第一线阵相机，设置于所述载物台上方，所述第一线阵相机被配置为从上方检测所述待测物的表面；第一线光源，所述第一线光源的照射光路经反射模块反射后与所述第一线阵相机的检测光路重合；第二线阵相机，设置于所述载物台侧方，所述第二线阵相机被配置为从侧面检测所述待测物的表面；第二线光源，所述第二线光源的照射光路经反射模块反射后与所述第二线阵相机的检测光路重合；面光源，所述面光源的照射方向分别与所述第一线光源和所述第二线光源的照射方向成特定角度，所述面光源被配置为与所述第一线光源及所述第二线光源交替频闪地照射所述待测物。
7.可选的，所述装置还包括：交互设备，所述交互设备被配置为接收所述待测物的结构信息。
8.可选的，所述装置还包括：第一相机位置调整单元，与所述第一线阵相机固定连接，用于调整所述第一线阵相机的位置；第二相机位置调整单元，与所述第二线阵相机固定连接，用于调整所述第二线阵相机的位置。
9.可选的，所述第一相机位置调整单元与所述交互设备通讯连接；所述第一相机位置调整单元用于根据所述待测物的结构信息调整所述第一线阵相机的位置；所述第二相机
位置调整单元与所述交互设备通讯连接，所述第二相机位置调整单元用于根据所述待测物的结构信息调整所述第二线阵相机的位置。
10.可选的，所述装置还包括：第一测距模块，设置于所述第一线阵相机之上，所述第一测距模块用于与所述第一相机位置调整单元配合，以使所述第一线阵相机与所述待测物的上表面保持第一特定距离；第二测距模块，设置于所述第二线阵相机之上，所述第二测距模块用于与所述第二相机位置调整单元配合，以使所述第二线阵相机与所述待测物的侧表面保持第二特定距离。
11.可选的，所述装置还包括：投影机，设置于所述载物台上方，所述投影机被配置为向所述载物台投射所述待测物的摆放提示信息。
12.可选的，所述交互设备与所述投影机通讯连接，所述投影机用于根据所述交互设备传输的所述待测物的结构信息确定所述摆放提示信息的内容，并根据所述内容向所述载物台投射所述待测物的摆放提示信息。
13.可选的，所述装置还包括：投影机位置调整单元，所述投影机位置调整单元与所述投影机固定连接，用于根据所述摆放提示信息的内容调整所述投影机的投射位置。
14.可选的，所述装置还包括：光学标记单元，用于根据表面缺陷检测结果对所述待测物表面进行光学标记。
15.为实现上述目的，根据本技术实施例第二方面，还提供一种筒状物表面缺陷检测方法，所述方法包括：接收所述待测物的结构信息；根据所述待测物的结构信息确定所述待测物的检测轮数和每轮检测对应的摆放位置信息；根据所述检测轮数和所述摆放位置信息对所述待测物进行检测。
16.基于上述，本实施例提供的表面缺陷检测装置，在使用时，将待测物放置在载物台上，载物台带动待测物转动，在第一线光源和第二线光源分别与面光源交替频闪的情况下，第一线阵相机从上方检测待测物的表面；第二线阵相机从侧面检测待测物的表面；由此，通过设置第一线阵相机和第二线阵相机，能够完整且全面地检测待测物表面，从而实现自动化检测，提高了筒状高反物体表面缺陷检测的准确率。
附图说明
17.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。
18.图1是本发明实施例提供的表面缺陷检测装置的结构示意图；
19.图2是本发明实施例提供的筒状物表面缺陷检测方法的示意性流程图；
20.图3是本发明图1提供的待测物的主视图、俯视图和剖视图。
21.附图中使用的附图标记如下：
22.10、载物台，11、第一线阵相机，12、第一线光源，13、第二线阵相机，14、第二线光源，15、面光源，16、待测物，17、交互设备，18、投影机，161、第一表面，162、第二表面、163、第三表面，164、第四表面，165、第五表面，166、第六表面，167、第七表面。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图1所示，本发明实施例提供的表面缺陷检测装置的结构示意图。表面缺陷检测装置包括：载物台10，载物台10用于盛放待测物16并带动所述待测物转动；第一线阵相机11，设置于所述载物台10上方，第一线阵相机11被配置为从上方检测所述待测物16的表面；第一线光源12，第一线光源12的照射光路经反射模块反射后与第一线阵相机11的检测光路重合；第二线阵相机13，设置于载物台10侧方，第二线阵相机13被配置为从侧面检测待测物16的表面；第二线光源14，第二线光源14的照射光路经反射模块反射后与第二线阵相机13的检测光路重合；面光源15，面光源15的照射方向分别与第一线光源12和第二线光源14的照射方向成特定角度，面光源15被配置为与第一线光源12及第二线光源14交替频闪地照射待测物16。
25.具体地，本实施例的表面缺陷装置在使用时，将待测物放置在载物台上，载物台带动待测物转动，在第一线光源和面光源交替频闪的情况下，第一线阵相机从上方检测待测物的表面；例如第一线光源的照射光线经反射模块反射后照射在待测物上，第一线阵相机和第一线光源的配合从上方对检测待测物的表面进行亮场检测；第一线阵相机和面光源配合从待测物的上方对待测物进行暗场检测。在第二线光源和面光源交替频闪的情况下，第二线阵相机从侧面检测待测物的表面；例如第二线光源的照射光线经反射模块反射后照射在待测物上，第二线阵相机和第二线光源配合从侧面对检测待测物的表面进行亮场检测；第二线阵相机和面光源配合从侧面检测待测物的表面进行暗场检测。在这里，反射模块中包括半透半反镜片，线光源的光线照射到半透半反镜片后，部分地被反射到待测物上，待测物将光线反射至半透半反镜片后，又部分地投射至线阵相机，从而保证了线光源的光路与线阵相机的检测光路同轴。
26.本实施例通过设置第一线阵相机和第二线阵相机，并在转台转动的情况下利用第一线阵相机和第二线阵相机对待测物表面进行检测，从而能够全面且完整地对待测物表面进行缺陷检测；由于线阵相机仅包括一列像素结构，同时接收到的光线又是待测物表面镜面反射过来的线形光，因此各像素结构间接收到的光线强度较为均匀，不会出现如面阵相机那样，同时接收待测物表面的镜面反射光线(即反光)和漫反射光线，从而有效克服了待测物表面反光的问题；通过采用两种光场交替作用，从而使得线阵相机能够采集两种不同光场的图像，进而有利于后续图像缺陷的分析；提高了待测物表面缺陷检测的准确率；通过上方的第一线阵相机和侧面的第二线阵相机同时进行检测，使得对待测物表面的检测更为全面。
27.在优选地实施例中，表面缺陷检测装置还包括：第一相机位置调整单元，与第一线阵相机固定连接，用于调整第一线阵相机的位置；第二相机位置调整单元，与第二线阵相机固定连接，用于调整第二线阵相机的位置。
28.具体地，本实施例的表面缺陷检测装置在使用时，将第一相机位置调整单元与第一线阵相机固定连接，并采用第一相机位置调整单元调节第一线阵相机的位置，以使第一
线阵相机的焦距从上方对准待测物的表面；将第二相机位置调整单元与第二线阵相机固定连接，并采用第二相机位置调整单元调节第二线阵相机的位置，以使第二线阵相机的焦距从侧面对准待测物的表面。由此通过第一相机位置调整单元和第二相机位置调整单元的驱动，能够自动调整线阵相机的位置，从而通过对位置的调节实现了在待测物表面与线阵相机的距离发生变化时，进行自动化对焦，进一步地，由于传统的相机是通过镜头调焦结构进行对焦，在自动化控制中，很难对镜头调焦结构进行调节，并且很难判断对焦是否准确，因此本方案的上述实施方式，提高了待测物表面缺陷检测的准确率。
29.在优选的实施例中，表面缺陷检测装置还包括：交互设备17；交互设备17被配置为接收待测物16的结构信息；第一相机位置调整单元与交互设备17通讯连接；第一相机位置调整单元用于根据待测物的结构信息调整第一线阵相机11的位置；第二相机位置调整单元与交互设备17通讯连接，第二相机位置调整单元用于根据待测物16的结构信息调整第二线阵相机12的位置。在这里，待测物的结构信息例如待测物的尺寸信息或者结构图。
30.具体地，本实施例的表面缺陷检测装置在使用时，通过交互设备获取待测物的结构信息，交互设备将待测物的结构信息分别输送至第一相机位置调整单元和第二相机位置调整单元；第一相机位置调整单元根据待测物的结构信息调整第一线阵相机的焦距对准待测物的上表面或下表面；第二相机位置调整单元根据待测物的结构信息调整第二线阵相机的焦距对准待测物的侧面。由此，能够根据待测物的结构信息自动调整线阵相机的位置，从而使得线阵相机能够对待测物表面实现自动精准对焦，进而能够针对不同结构的待测物进行检测，解决了现有技术中由于筒状物多层表面存在景深导致检测不准确的问题。
31.在优选的实施例中，表面缺陷检测装置还包括：第一测距模块，设置于第一线阵相机之上，第一测距模块用于与第一相机位置调整单元配合，以使第一线阵相机与待测物的上表面保持第一特定距离；第二测距模块，设置于第二线阵相机之上，第二测距模块用于与第二相机位置调整单元配合，以使第二线阵相机与待测物的侧表面保持第二特定距离。
32.具体地，第一测距模块计算第一线阵相机与待测物表面之间的第一特定距离，并将计算得到的第一特定距离发送至第一相机位置调整单元，第一相机位置调整单元根据第一特定距离调整第一线阵相机的位置，使得第一线阵相机的焦距对准待测物表面，并与待测物表面保持第一特定距离。第二测距模块计算第二线阵相机与待测物表面之间的第二特定距离，并将计算得到的第二特定距离发送至第二相机位置调整单元，第二相机位置调整单元根据第二特定距离调整第二线阵相机的位置，使得第二线阵相机的焦距对准待测物表面，并与待测物表面保持第二特定距离。由此，通过设置第一测距模块或第二测距模块，使得第一线阵相机或第二线阵相机与待测物表面保持特定距离，实现了线阵相机的自动对焦。
33.在优选的实施例中，表面缺陷检测装置还包括：投影机18；投影机18设置于载物台10上方，投影机18被配置为向载物台10投射待测物16的摆放提示信息。
34.具体地，在表面缺陷检测装置使用时，检测员需要根据投影机向载物台投射的摆放提示信息，确定待测物在载物台上放置位置，并将待测物放置于指定放置位置。由此，通过设置投影机，能够对待测物的放置位置进行准确定位，从而提高了待测物表面检测的准确性。
35.在优选的实施例中，交互设备与投影机通讯连接，投影机用于根据交互设备传输
的待测物的结构信息确定摆放提示信息的内容，并根据内容向载物台投射待测物的摆放提示信息。在这里，摆放提示信息为待测物的摆放位置。由此，能够基于待测物的结构信息确定待测物在转台上的摆放位置，从而实现了自动化检测。
36.在优选的实施例中，表面缺陷检测装置还包括投影机位置调整单元，投影机位置调整单元与投影机固定连接，用于根据摆放提示信息的内容调整投影机的投射位置。
37.具体地，投影机根据待测物的结构信息确定待测物放置于载物台上的摆放提示信息的内容。并将提示信息的内容发送至投影机调整单元，投影机调整单元根据提示信息的内容调整投影机在载物台上的投射位置。在这里，提示信息的内容可以是待测物放置于载物台上的位置信息。由此，能够根据待测物的结构信息确定待测物在载物台上的放置位置，从而能够对待测物的放置位置进行准确定位，进而有利于后期对待测物表面缺陷的检测，提高了待测物表面缺陷检测的准确性。
38.在优选的实施例中，表面缺陷检测装置包括：光学标记单元，用于根据表面缺陷检测结果对待测物表面进行光学标记。
39.具体地，第一线阵相机和第二线阵相机分别与光学标记单元通讯连接；第一线阵相机检测到待测物表面存在缺陷时，第一线阵相机停止表面缺陷检测，并将表面缺陷检测结果传输至光学标记单元，光学标记单元根据表面缺陷检测结果对待测物表面投影光学标记，并同步在第一线阵相机的采集图像中标注缺陷位置。由此，能够准确定位待测物表面缺陷位置，有利于待测物表面缺陷的检测。
40.如图2所示，为本发明实施例提供的筒状物表面缺陷检测方法的示意性流程图。一种筒状物表面缺陷检测方法，该方法至少包括如下步骤：s201，接收待测物的结构信息；s202，根据待测物的结构信息确定待测物的检测轮数和每轮检测对应的摆放位置信息；s203，根据检测轮数和摆放位置信息对待测物进行检测。
41.下面将结合单层筒状物表面缺陷的检测对本发明实施例的方法进行详细说明。
42.基于检测人员的触发，通过交互设备接收单层筒状物的结构信息；结构信息例如单层筒状物的结构图或者关键尺寸；然后交互设备将单层筒状物的结构信息传输至投影机，投影机根据单层筒状物的结构信息确定单层筒状物的检测轮数为两轮，以及第一轮检测对应的用于单层筒状物摆放的第一提示信息内容和第二轮检测对应的用于单侧筒状物摆放的第二提示信息内容；第一提示信息内容例如单层筒状物上表面朝上放置，下表面朝下放置；第二提示信息内容例如单层筒状物的下表面朝上放置，上表面朝下放置；之后投影机位置调整单元根据第一提示信息内容，调整投影机的第一投射位置。
43.检测人员根据第一投射位置的提示，将单层筒状物放置于第一投射位置；基于检测人员对第一投射位置的触发，第一测距模块根据单层筒状物的结构信息计算单层筒状物上表面距离第一线阵相机的第一特定距离；之后在距离第一特定距离的水平面上，第一相机调整单元根据第一特定距离调整第一线阵相机的位置，以使第一线阵相机的焦距对准单层筒状物的上表面。基于检测人员对第一投射位置的触发，第二测距模块根据单层筒状物结构信息计算单层筒状物侧面距离第二线阵相机的第二特定距离，之后在距离第二特定距离的水平面上，第二相机调整单元根据第二特定距离调整第二线阵相机的位置，以使第二线阵相机的焦距对准单层筒状物的侧面。由于第一线光源与第一线阵相机固定连接，第二线光源与第二线阵相机固定连接，因此在完成第一线阵相机对焦的同时也完成了第一线光
源对焦；在完成第二线阵相机对焦的同时也完成了第二线光源对焦。之后，载物台带动单层筒状物转动，第一线光源、第二线光源分别与面光源交替频闪，第一线阵相机采集单层筒状物上表面的图像，第二线阵相机采集单层筒状物侧面的图像。第一线阵相机根据采集图像确定筒状物上表面的缺陷，并将缺陷检测结果发送至光学标记单元，光学标记单元在单层筒状物上表面以及第一线阵相机的采集图像上标记光学标记。同理，光学标记单元在单层筒状物侧面以及第二线阵相机的采集图像上标记光学标记。
44.检测人员根据第二投射位置的提示，将单层筒状物上下翻转后放置于第二投射位置，基于检测人员对第二投射位置的触发，第一测距模块根据单层筒状物的结构信息计算单层筒状物上表面距离第二线阵相机的第一特定距离；之后第一相机调整单元根据第一特定距离调整第一线阵相机的位置，以使第一线阵相机的焦距对准单层筒状物的上表面，并与单层筒状物的上表面保持第一特定距离。之后，载物台带动单层筒状物转动，第一线光源、第二线光源分别与面光源交替频闪，第一线阵相机采集单层筒状物上表面的图像，第一线阵相机根据采集图像确定筒状物上表面的缺陷，并将缺陷检测结果发送至光学标记单元，光学标记单元在单层筒状物上表面以及第一线阵相机的采集图像上标记光学标记。
45.如图3所示，为本发明图1提供的待测物的主视图、俯视图和剖视图。下面将结合多层筒状物表面缺陷的检测对本实施例的方法进行详细说明。多层筒状物表面缺陷的检测方法与单层筒状物表面缺陷的检测方法相类似。
46.基于检测人员的触发，通过交互设备接收多层筒状物的结构信息；然后交互设备将多层筒状物的结构信息传输至投影机，投影机根据多层筒状物的结构信息确定多层筒状物的检测轮数为四轮，以及多层筒状物摆放的第一提示信息内容和第二提示信息内容。
47.投影机位置调整单元根据第一提示信息内容调整投影机的位置使得投影机向载物台投射与第一提示信息内容对应的第一投影位置；检测人员根据第一提示信息的指引放置待测物于载物台的第一投影位置。
48.通过第一相机位置调整单元第一次调整第一线阵相机的位置，以使第一线阵相机的焦距对准待测物的第一表面161，并与第一表面161距离第一特定距离；同时通过第二相机位置调整单元第一次调整第二线阵相机的位置，以使第二线阵相机的焦距对准待测物的第二表面162，并与第二表面21距离第二特定距离；然后载物台转动，在第一线光源和第二线光源分别与面光源交替频闪的情况下，第一线阵相机采集第一表面161的图像，第二线阵相机采集第二表面162的图像；最后第一线阵相机和第二线阵相机分别基于采集图像确定待测物的缺陷位置，并利用光学标记单元在采集图像以及待测物上投影光学标记，从而完成检测。
49.通过第一相机位置调整单元第二次调整第一线阵相机的位置，以使第一线阵相机的焦距对准待测物的第三表面163，并与第三表面163距离第一特定距离；同时通过第二相机位置调整单元第一次调整第二线阵相机的位置，以使第二线阵相机的焦距对准待测物的第四表面164，并与第四表面164距离第二特定距离。然后载物台转动，在第一线光源和第二线光源分别与面光源交替频闪的情况下，第一线阵相机采集第三表面163图像，第二线阵相机采集第四表面164图像；最后第一线阵相机和第二线阵相机分别基于采集图像确定待测物的缺陷位置，并利用光学标记单元在采集图像以及待测物上投影光学标记，从而完成检测。
50.投影机位置调整单元根据第二提示信息内容调整投影机的位置使得投影机向载物台投射与第二提示信息对应的第二投影位置；检测人员根据第二提示信息的指引翻转待测物并将翻转后的待测物置于载物台的第二投影位置。
51.通过第一相机位置调整单元第三次调整第一线阵相机的位置，以使第一线阵相机的焦距对准待测物的第五表面165，并与第五表面165距离第一特定距离；然后载物台转动，在第一线光源和第二线光源分别与面光源交替频闪的情况下，第一线阵相机采集第五表面165图像，最后第一线阵相机基于采集图像确定待测物的缺陷位置，并利用光学标记单元在采集图像以及待测物上投影光学标记，从而完成检测。
52.通过第一相机位置调整单元第四次调整第一线阵相机的位置，以使第一线阵相机的焦距对准待测物的第六表面166，并与第六表面166距离第一特定距离；同时通过第二相机位置调整单元第四次调整第二线阵相机的位置，以使第二线阵相机的焦距对准待测物的第七表面167，并与第七表面164距离第二特定距离；然后载物台转动，在第一线光源和第二线光源分别与面光源交替频闪的情况下，第一线阵相机采集第六表面166的图像；第二线阵相机采集第七表面167的图像；最后第一线阵相机和第二线阵相机分别基于采集图像确定待测物的缺陷位置，并利用光学标记单元在采集图像以及待测物上投影光学标记，从而完成检测。
53.由于多层筒状物在深度方向上多个平面间存在深度差，因此现有技术中在检测时需人工在不同平面进行对焦，本实施例采用前期将线阵相机焦距对准在基准面上，测试前通过被测物结构尺寸录入，检测装置自动控制相机调整单元完成线阵相机的移动，以使线阵相机对准待测物表面，并与待测物表面保持特定距离。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
55.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
56.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。