[发明专利]一种物体表面质感特征在线检测系统及工作原理

说明书

技术领域

本发明是一种物体表面质感特征在线检测系统，具体地说是利用光学方法及CCD成像技术通过在不同角度检测面板的颜色、光泽度的差别鉴定物体表面质感特征的检测设备。

背景技术

传统的材料质量检测包括化学检测、缺陷检测等内容。随着现代制造业生产水平的提高，企业对产品表面的色彩、材料、表面处理工艺的要求也越来越高，很多材料表面具有很大的相似性，但是表面的质感不同。但是在实际生产时，产品与样品的比对还是通过人工的视觉比对方法，此种方法不仅对专业性要求高，而且效率低，往往不能区分细微的材料表面质感特征变化，因此，亟需一种能够定量分析物体表面质感特征的方法。

近年来，随着机器视觉的发展，机器视觉技术在各个领域有了广泛的应用。机器视觉检测技术作为新兴的物体表面质量检测技术，随着计算机技术与人工智能等技术的长足发展，越来越受到表面检测领域的青睐。

发明内容

本发明的目的是提供一种物体表面质感特征在线检测系统。为了克服现有物体表面特征检测手段在使用中的不足，本发明提供了一种利用光学方法和CCD成像技术，通过在不同角度检测面板的颜色、光泽度的区别鉴定物体表面质感特征的在线检测系统。利用三轴移动平台与可以自由旋转、俯仰的步进电机控制云台实现光源与相机的运动控制；利用环形光源与条形光源构成光源系统，照射物体表面，其光线部分被物体吸收、部分反射进入相机；相机与镜头构成图像采集系统，获得物体在反光光源照射下的图像，根据检测的物体的材质和形状的不同设定不同的照相位置和角度用于对比检测；控制系统采用开源的Arduino系统，包括主控板、拓展板和步进电机驱动板，实现步进电机和限位开关的控制，同时通过USB与调试线的连接，以及发射脉冲信号实现相机、控制板、步进电机、PC的通信功能；软件系统包括客户层、应用层和数据层，实现数据监控、数据处理和数据存储功能，包括图像采集模块、图像处理模块、配方管理模块、参数设定模块、数据存储模块、历史查询模块。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种物体表面质感特征检测的新型仪器，包括三轴移动平台、云台和光学照相机构成。检测系统主体采用三轴移动平台，使物体样本可以放置到工作台上，在导轨上沿X轴左右移动，同时水平轴可以沿Y轴在滚珠丝杠的作用下，上下移动，水平相机平台在同步带的作用下沿水平轴在Z方向上前后移动。物体样本和照相机的相对位置移动可以得到全方位立体式的样本检测图像。云台可以实现水平方向的360度自由旋转，在垂直方向上可以实现180度的自由旋转，并且在步进电机的控制下由初始位置开始，在任意需要的角度开始工作。其中三轴平台以及云台的移动均由步进电机带动，具有均匀稳定的效果，不同方位的变化能够准确显示出来。面对不同的产品样本，能够区分各种样品的表面特征，并且能够根据不同样品的表面特征对实际生产材料进行对比测试，计算出与样品的特征参数差别。特征参数包括：

颜色。以RGB,CMYK,HSB,LAB的颜色模式对物体表面颜色特征进行分析，以数值的方式计算出物体表面颜色的色调、亮度、饱和度等颜色的量化信息。

光泽度。通过物体表面反射光线的成像信息，计算出物体表面的视觉量化信息。

本发明主要包括运动控制系统、光源系统、图像采集系统、图像处理系统、显示系统五部分。其中，光源系统、运动控制系统和图像采集系统集成于测试箱内，显示系统和图像处理系统集成于平板电脑。

本发明涉及物体表面质感特征在线检测系统的控制系统，包含控制系统与软件系统及步进电机的通信控制等；主要用来控制三轴平台及云台的运动，使物体与相机及光源处于一个合适的角度，能够达到理想的拍摄效果。相机移动采用皮带传动，图像准确、稳定和清晰。运动精度高，物体样本运动均采用导轨丝杠及步进电机保证运动精度。工作台带有自动标记自动调整功能，即能够记住物体样本的位置与相机的角度，待到有需要进行对比时，自动将对比样本调整至相同位置相同角度。控制系统是整个系统的控制中心，是上位机软件与实际执行动作的桥梁。控制系统不仅要执行上位机下传的配方参数，而且要执行内部保护动作，防止意外的发生。