[发明专利]具有周期性花纹图案的表面缺陷检测装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉在线检测技术，具体涉及一种具有周期性花纹图案的表面缺陷检测装置与方法。

背景技术

机器视觉技术是利用计算机和摄像机等模拟人类的视觉系统来获取客观事物的信息，并通过计算机图像处理技术对信息进行处理和理解，最终实现目标事物的检测、测量和识别。

利用机器视觉技术来进行表面检测有着广泛的应用，例如产品的外包装检测，布匹的花纹检测和纸印刷品的表面检测等。机器视觉技术中对于表面检测的算法多，针对性强，对于不同的表面情况要选用合适的表面检测算法。

对于具有周期性花纹的表面检测，一种经常采用的检测算法就是模板匹配算法，将一个周期的花纹图案图像作为模板在采集到的大于一个周期的花纹图案图像中进行搜索匹配，查找有缺陷的部分。但这种方法存在以下几个缺陷：(1)对硬件设备有较高要求，成本高；(2)数据量大，速度慢，不能满足一定的实时性；(3)检测结果受硬件设备影响大，稳定性差。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出一种具有周期性花纹图案的表面缺陷检测装置与方法，有效的解决周期性花纹图案缺陷检测中设备成本高，处理速度慢，稳定性差等问题。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种具有周期性花纹图案的表面缺陷检测装置：

包括工作台、CCD黑白面阵GigE相机、圆顶形光源、千兆网卡、PC机、PLC控制器、驱动器、编码器、电机、减速机和滚珠丝杠；电机通过减速器与滚珠丝杠相连，滚珠丝杠上的螺母与工作台相连，工作台上放置被检对象，驱动器分别与PLC控制器、和装在电机上的编码器相连，PLC控制器通过驱动器来控制电机的转速，圆顶形光源安装在被检对象上方，CCD黑白面阵GigE相机安装在圆顶形光源上方，千兆网卡分别与CCD黑白面阵GigE相机、PC机和PLC控制器连接。

二、一种具有周期性花纹图案的表面缺陷检测方法：

该方法的步骤如下：

1)人工预先采集周期为T_P的花纹图案图像存入PC机中，将该图像作为目标图像P，设定相似度量NCC的最小值；

2)读取在线采集到的周期为T_Q的花纹图案图像；

3)在步骤2中的花纹图案图像中选定ROI(Region Of Interest)，将ROI图像作为源图像Q；

4)采用2*2的均值滤波器分别来平滑源图像Q和目标图像P，创建两幅图像的图像金字塔，图像金字塔的分层层数n最大值为5；

5)从源图像的金字塔图像Q_n开始，在目标图像的金字塔图像P_n中开始搜索，计算相似度量NCC最大的区域，确定出粗匹配的位置(i_n，j_n)，如果相似度量NCC的值小于最小值，进入步骤8)；

6)将n层的匹配结果区域映射到n-1层图像中，n-1层的搜索区域为匹配结果周围的区域，将源图像的金字塔图像Q_n-1继续在目标图像的n-1层金字塔图像的搜索区域中搜索匹配，计算相似度量NCC最大的区域，进一步缩小匹配的位置(i_n-1，j_n-1)，如果相似度量NCC的值小于最小值，进入步骤8)；

7)按照步骤6)继续进行搜索匹配，直到最底层金字塔图像；

8)产品不合格，给出报警信号；

至此，整个图像处理系统流程完成检测运行一次，然后进入步骤2)开始新的检测运行周期。

上述方法步骤1)中采集周期T_P的计算公式为：

T_P＝1+T_Q

其中，T_Q＜1。

上述方法步骤中相似度量NCC的公式为：