[发明专利]类镜面物体的缺陷检测装置及其检测方法

说明书

本发明涉及一种类镜面物体的缺陷检测装置及其检测方法，包括光学检测系统，工控机，触发控制器，运动控制器，三轴伺服模组，所述工控机与运动控制器连通，所述三轴伺服模组在所述工控机和运动控制器的作用下可驱动所述光学检测系统扫描被检测物体，所述触发控制器可分别与所述三轴伺服模组和所述光学检测系统连通，所述光学检测系统与所述工控机连通，所述光学检测系统用于采集、分析类镜面物体的表面数据，包括线阵相机、LED条纹光源、若干个漫反射光源、Y向测距与色差检测组件和X向测距组件，该类镜面物体的缺陷检测装置及其检测方法，采集效率高、成像质量高、系统结构紧凑、成本低。

技术领域：

本发明涉及缺陷检测和机器视觉技术领域，尤其涉及一种类镜面物体的缺陷检测装置及其检测方法。

背景技术：

随着材料科学技术的快速发展，镜面和类镜面材料在各类产品表面得到广泛的应用，如汽车车身、手机外壳、工业轴承滚子等。

传统的人工目视检查，因检测效率低、检测标准不够客观，并且容易受人工分心、疲劳等主观因素的影响，越来越难以满足工艺过程的测量和检测要求。各行业对类镜面缺陷检测装置的需求日益增强，这种自动化装置不仅可以严格地管控产品质量，还能及时对产品缺陷进行工艺溯源，为工艺品质改善提供数据支持。

类镜面物体的缺陷种类繁多，不同的生产厂家对缺陷的定义存在差异。从缺陷的光学成像形式可以归类为：色差类缺陷、脏污类缺陷、纹理类缺陷、划伤碰伤类缺陷、凹凸类缺陷。单一的2D成像方式和检测方法难以应对所有类型的缺陷，同时对所有缺陷进行检测，往往需要2D成像方式和3D成像方式相互结合。3D成像方式中激光三角法和条纹投影，是对高度的重建。基于条纹投影原理的三维重建设备，主要应用于漫反射物体。激光三角法可以应用于类镜面物体的高度测量，但是难以检测微米级别的缺陷。3D成像方式中，光度立体法和条纹反射(相位测量偏折术)是对梯度的重建。基于朗伯光照模型的光度立体法对漫反射表面的梯度重建精度较高，但很难直接应用于镜面物体。相位测量偏折术对镜面物体的梯度重建精度很高，在原理上可以到达亚微米级别。单目式相位测量偏折术使用格雷码或三频外插等解包裹方法，需要额外采集较多的图片，硬件的执行效率低。双目式相位测量偏折术，引入第二个相机解决矢高不确定问题，软件中计算和存储效率低。

发明内容：

针对上述问题，为检测镜面和类镜面所有类型的缺陷，在保证微米级的检测精度的前提下，兼顾检测效率、系统成本和结构紧凑等因素，本发明提出了一种采集效率高、成像质量高、系统结构紧凑、成本低的类镜面物体的缺陷检测装置及其检测方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种类镜面物体的缺陷检测装置，包括光学检测系统、工控机、触发控制器、运动控制器和三轴伺服模组，所述工控机与所述运动控制器连通，所述三轴伺服模组在所述工控机和运动控制器的作用下可驱动所述光学检测系统扫描被检测物体，所述触发控制器可分别与所述三轴伺服模组和所述光学检测系统连通，所述光学检测系统与所述工控机连通。

所述光学检测系统用于采集、分析类镜面物体的表面数据，包括线阵相机、LED条纹光源、若干个漫反射光源、Y向测距与色差检测组件和X向测距组件。

所述线阵相机与所述LED条纹光源组成相位测量偏折术系统，用于计算光泽度、包裹相位、梯度图、曲率图等，所述线阵相机与所述LED条纹光源关于被检测物体表面法线对称。

作为优选，所述线阵相机与所述LED条纹光源夹角为10°～60°。

所述线阵相机与所述漫反射光源组成光度立体法系统，用于计算反照率、表面法向量，并辅助偏折术的解包裹，所述漫反射光源在被检测物体表面法线四周均匀分布。

作为优选，所述漫反射光源与被检测物体表面法线夹角为60°～80°。

进一步的，所述漫反射光源包括散热风扇、导热材料、贴片LED、聚光棒和扩散膜，所述贴片LED的光线倾斜射出光源表面，角度为40°～50°。