[发明专利]基于机器视觉的注塑件表面缺陷检测方法和装置

权利要求书

1.一种基于机器视觉的注塑件表面缺陷检测方法，包括以下步骤：

(a)使用三维扫描仪分别扫描模板工件与待测工件表面；

(b)将扫描得到的三维点云数据按高度分层转化为若干个二维深度图像；

(c)提取模板与待测工件的二维深度图的外轮廓，匹配的时候将外轮廓图像旋转平移及缩放，直至二者外轮廓图像精准匹配上，之后根据获得转换矩阵对分层后的二维深度图像旋转平移及缩放，完成图像配准；

(d)对比精确匹配后得到的模板工件与待测工件，找出二者有差异的地方即是表面存在高度差的位置，高度差超出允许阈值则视为表面缺陷；

(e)将判定为缺陷的位置标记在模板的二维深度图片上，统计所有缺陷的数量及缺陷高度并提示，

其中，所述步骤(b)中的分层提取深度图具体包括以下步骤：

(b1)前一步骤扫描得到的点云图由一系列包含xyz坐标信息的空间点构成，首先对这些点的高度信息进行筛选，由检测台基座开始向上每隔H um提取出一组z坐标在此范围内的点；

(b2)将三维空间的点分组之后，将其转换成二维深度图，其中将扫描得到的点按照其X与Y坐标放置在二维图像上，由于三维扫描出来的相邻点距离相同，因此在绘制深度图的时候选择将以该扫描点为中心边长为相邻点距离的正方形区域以z坐标为比例赋予灰度值，进而将三维的点云数据转换为二维深度图像；

(b3)在赋予灰度值时，若扫描点的z方向坐标为Za，所属分组z坐标下限为Zm，则赋予其附近区域灰度平均值为N=[(Za-Zm)/H]×256，

所述步骤(d)中的缺陷提取包括以下步骤：

(d1)将(c)步骤配准后的两幅深度图像求差，获得差异图像；

(d2)对差异图像二值化处理，阈值选取与表面缺陷判定有关，由于灰度信息由高度信息按比例转换而来，因此选取合适的阈值可以将误差允许范围内的高度差滤除，留下超过允许范围外的高度差，即为表面缺陷；

(d3)注塑件表面缺陷多为塑胶粒融化后在模版内填充不完全或者溢胶，因此缺陷多为长条形，受工作环境影响，设备在扫描的时候可能会出现小面积噪点，因此需要对二值化后的差异图像进行连通域滤波，留下的部分即为表面缺陷。

2.如权利要求1所述的基于机器视觉的注塑件表面缺陷检测方法，其特征在于，在所述步骤(b)将三维点云数据按高度分层转换成若干个二维深度图的过程中，装置选用的三维扫描仪扫描的轮廓点的间隔为L um，在后续将三维点云转为具有深度信息的灰度图时灰度值为0-255的情况下，对于不同三维扫描仪选取分层高度为：H=(L×256)um。

3.如权利要求1所述的基于机器视觉的注塑件表面缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤(e)中的缺陷信息提取包括以下步骤：

(e1)在(d)步骤中二值化获得缺陷区域后，返回到差异图像中的缺陷区域，提取该位置的灰度平均值，其中该区域中灰度平均值为N，则高度差Havr=(N/256)×H，之后将缺陷位置标记在模板工件的二维深度图上，并将该图与缺陷高度共同显示在反馈系统中；

(e2)在(d)步骤中获得缺陷区域后，收集得到的缺陷形状、缺陷高度并进行统计，用于后续缺陷分类，并改进模板构造避免类似的缺陷出现。