[发明专利]孔内表面的光学检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及孔内表面的检测方法，尤其涉及采用光学及图像处理的方法进行检测的孔内表面的光学检测方法。

背景技术

孔是指如输送天然气的管道、热交换器管道和液压缸等，这类零件广泛应用于生产、生活及军事等领域，在实际生产和使用过程中，需要经常对孔内表面进行检测，确定内表面的加工状态和磨损、划伤及脱落等缺陷，判断是否合格以及消除安全隐患，分析孔类零件的寿命特性，为孔类零件的研究和加工提供科学依据。

传统的孔内表面检测技术有涡流探伤法、磁粉探伤法和超声探伤法等，涡流探伤法容易受到外部条件的影响，磁粉探伤只适用于特定材料制成的管道，超声探伤则需要水等耦合剂，这些方法都存在一定的缺陷。光学检测技术属于非接触检测方法，受检测条件限制小，检测速度快，检测精度较高，检测结果容易进行图形化直观表达，因此，光学检测技术在孔内表面检测中取得越来越广泛的应用。许森林等在文章《一种细小管道管壁缺陷探测系统》(机械工程师，2003.(1).53-54)中提供了一种微细管道摄像装置，CCD相机垂直孔内表面安装，获取内表面某一角度的局部图像。该装置主要的缺点是需要通过旋转机构获取孔内表面360度图像，增加了系统的复杂程度。专利号为93235613.3的实用新型专利中公开了一种管内壁环视光学装置，CCD相机沿孔轴线安装，采用该装置解决了需要通过旋转机构获取孔内表面360度图像的问题，但只能观察孔内壁的局部，而不能获得整体的图像，不利于对孔的检测。

发明内容

本发明针对现有检测方法存在的技术问题，提供一种孔内表面快速、自动检测方法，通过采用光学技术手段，实现孔内表面360度范围精确检测。

本发明的技术方案1具体包括以下步骤：a.将照明光源放入孔内并使其发光照明孔内周面；b.用沿孔轴线方向设置的成像装置拾取照明光源照射到孔内壁上反射回来的光；c.使照明光源和成像装置沿孔轴线同步移动，并对由成像装置识别到的信号进行处理，获得孔内表面展开图像。

通过采用技术方案1，可实现对孔内表面的精确检测，而且条件限制小，检测速度快，检测范围广，检测精度高，检测结果容易进行图形化直观表达。

技术方案2的特征在于，在技术方案1的基础上还具有如下步骤：用定心机构将照明光源和成像装置定位在孔内，照明光源和成像装置同轴。

这样可保证检测的准确性，易于对检测到的结果进行处理。

技术方案3的特征在于，在技术方案1的基础上还具有如下步骤：由伺服电机驱动照明光源和成像装置沿孔轴线匀速运动，成像装置进行均匀采样，获取一系列不同轴向位置的孔内表面展开图像，相邻两图像之间重叠部分沿孔轴线距离大于等于0。

这样可进一步保证检测的准确性，并按阶段获得待测孔整个内表面上不同轴向位置的多幅展开图像。

技术方案4的特征在于，在技术方案3的基础上还具有如下步骤：顺序读取多幅图像，保证前一幅图像和后一幅图像之间存在重叠区域，确定前后两幅图像的拼接方式，形成一幅新图像，循环此操作直到将所有的图像拼接形成一幅完整的图像。

这样，可获得较大的视野范围内的精确的完整的图像。

与现有技术相比，本发明的有益效果还在于：(1)通过图像坐标系变换的方法，从原始图像直接得到孔内表面展开图像，无需旋转机构，一次实现内表面360度范围检测；(2)通过灰度相关性确定两幅图像的最佳匹配位置，对内表面展开图像进行拼接，实现孔内表面的大范围快速检测。

附图说明

图1是光学传感器的结构示意图。

图2是孔内表面成像原理示意图。

图3是图像拼接原理示意图。

图4是图像几何变换结果示例图。

图5是图像拼接前效果图。

图6是图像拼接结果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述。

本发明所采用的光学传感器包括：照明光源、成像装置和基座。本实施方式中，照明光源为LED光源1，成像装置为CCD相机2。当然照明光源也可以为其它用于照明的光源，如白炽灯等，成像装置也可以采用CMOS等其它成像装置。基座用于固定照明光源和成像装置，对形状没有特别的限定。