[发明专利]一种机器视觉检测物体表面微变形的成像装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉光学成像领域与图像处理领域，尤其涉及一种机器 视觉检测物体表面微变形的成像装置及其方法。

背景技术

机器视觉经过数十年的发展，给工业自动化带来了全新的解决方法，广 泛应用于工业制造过程中的产品质量检测。机器视觉技术与工业自动化相结 合，由此产生了视觉检测技术。而视觉检测最关键的就是设计正确光学成像 方案和图像处理方法。因此有针对性的光源照明和成像方法与其图像处理方 法变得极为重要。

由于工业产品生产时的质量控制的不确定因素，产品表面常常产生各种 缺陷，其中大部分缺陷在生产中已经有有效的避免方法或检测方法，而对于 物体表面的微变形缺陷由于其体现为小的凸起或者凹陷，并且与物体背景同 色，很难通过现有的成像方法进行成像，即使成像后，其特征用现有的图像 处理方法也很难进行识别。

结构光通常被用于物体的三维测量技术中，若要通过二维的图像获取三 维的信息可以借助结构光。结构光在三维成像的过程中，就是作为一维的辅 助信息被投射到物体上。在缺陷检测领域解构光的应用并不广泛。传统的三 维检测方法有通过接触式的探针检测等，但效率较低且容易造成二次划伤。 通过结构光进行非接触的视觉检测技术能够针对工业产品的微变形缺陷的检 测有好的效果。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种机器视觉 检测物体表面微变形的成像装置及其方法。有效的解决被检测物体表面微变 形缺陷太小且与目标同色造成的无法成像的问题，使物体表面微变形的缺陷 信息得以表征和识别。

本发明通过下述技术方案实现：

一种机器视觉检测物体表面微变形的成像装置，包括显示器1、摄像机2 和计算机3；显示器1用于调制产生正弦相移的光栅条纹光5；摄像机2和显 示器1设置在被检测物体4表面的上方；使显示器1的光栅条纹光5照射至 该被检测物体4的整个上表面，并在被检测物体4的整个上表面形成条纹图 像，摄像机2用于采集被检测物体4表面上反射的条纹图像，并将其传递给 计算机3的图像分析系统。所述显示器1为液晶显示显示器。所述摄像机2 为工业相机。

所述摄像机2、显示器1呈V字型安装在被检测物体4的上方。

当被检测物体4表面有凸起或者凹陷时会造成光线反射率的改变及偏折， 使光栅条纹局部扭曲变形，该扭曲变形的部位即是该被检测物体4表面的微 变形。

一种机器视觉检测物体表面微变形的方法如下：由计算机3的图像分析 系统，根据相移解调的方法，对条纹图像进行分析，通过获取相位信息的变 化，得到被检测物体4光滑表面的梯度分布，即得到被检测物体4表面高度 信息的改变，从而获取被检测物体4表面微变形缺陷信息，条纹图像获取相 位信息的具体方法如下：

通过计算机3的图像分析系统，采用相移法进行相位提取，相移法在一 个周期内需要将相位不同的多幅光栅条纹光投影到被测物体表面，通过对采 集到的一组条纹图像进行相位处理来获得相位值；

设光栅条纹光5对被检测物体4投射了光栅条纹图像的数量为N，则在 一个投影周期内，连续投影的两幅光栅条纹图像的相位差就是2π/N，若第n 幅光栅条纹图像上每个点的光照强度用I_n来表示，则有公式如下：