[发明专利]一种基于条纹偏折法的金属冲压件表面缺陷检测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于条纹偏折技术的金属冲压件表面缺陷检测的方法及装置，执行所述方法的装置包括电脑及固定在机械机构上的红外相机、电热丝、传送导轨、待测件固定装置，以及加热电机，电热丝在产品正上方，红外相机与待测件保持一定角度，电脑分别与传送导轨运动控制卡、红外相机连接，用于控制导轨运动，并存储、显示和处理采集到的条纹图像，包括如下具体步骤:1)产生热条纹；2)调整相机倾角，工作距离及相机高度；3)连续采集热条纹图像；4)提取条纹图像高度信息，进行表面三维重建；5)将三维重建表面与标准模板进行匹配；6)求解匹配结果的差值，利用阈值判定定位缺陷区域，完成识别。

技术领域

本发明属于表面缺陷检测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于条纹偏折法的金属冲压件表面缺陷检测方法及装置。

背景技术

表面缺陷是产品的外在缺陷，它与正常的产品表面存在差异，这种差异往往需要特殊的光照条件下才能通过人眼分辨出来。然而受限于生产线的空间条件以及冲压件表面结构的复杂性，许多传统的无损检测技术如：磁粉探伤、涡流检测、超声检测等技术没有在冲压表面缺陷检测领域中得到应用，所以在传统的冲压件生产制造过程中，人工目检法是检测表面缺陷最常用的方法。由于人工检测带有很大的主观性，缺乏可重复性和定量性，容易导致错检、漏检等情况，已经越来越不符合当前工业生产的需要，甚至阻碍生产力的提升。而随着科学技术的进步和新型工业化的进一步推进，金属的生产制造也可以与工业物联网、机器视觉等技术概念结合在一起。

国内外金属表面缺陷检测应用的案例很多，例如Gayubo、Fernando等人提出了一个用于检测金属薄板形成过程中裂纹缺陷的自动检测系统，该图像采集系统主要包括一个CCD渐进相机和一个漫射照明系统；为了保证算法检测精度，采用马尔可夫随机场模型对采集到的图像进行复原，再使用分水岭算法检测缺陷。Markus C Knauer，Jurgen Kaminski，Gerd Hausler提出了PMD条纹反射相位测量法，通过计算经由被测金属表面反射后的相位信息，求解被测金属表面的梯度和高度，利用双目视觉方法，测量金属表面绝对形貌，通过立体传感器从两个角度获取信息，计算物体表面梯度再通过积分来求解深度信息。朱勇建、罗坚等人利用光度立体原理对金属表面进行三维重构，其次利用级数展开法对重构曲面进行拟合，然后将拟合曲面转换为点云处理，对点云数据处理，完成表面缺陷检测。孙军、李超等人提出了一种基于机器视觉的焊缝缺陷检测与分类算法。在对焊缝缺陷进行分类的基础上，使用基于高斯混合模型的方法来提取焊缝缺陷的特征区域，并根据焊缝特征完成了对焊缝缺陷的检测和分类。

以上方法较为依赖特定的客观条件，在实际的应用中，金属冲压件的表面情况往往比较复杂，具有较高的粗糙度。传统的可见光范围内的视觉表面缺陷检测技术如条纹投影、条纹反射难以用于此类物体表面的三维形貌测量。根据光波反射的物理特性，与表面粗糙度相比，镜面的性质取决于反射光的波长，可见光波段的粗糙面在红外波段成像时即为“镜面”。因此，利用电热丝产生红外热条纹，将光谱拓展到红外波段，就可以发挥条纹偏折系统对表面起伏的高敏感特性，实现金属冲压件表面的缺陷检测，得到鲁棒的表面形貌检测结果。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述的问题，本发明提供一种基于条纹偏折技术的表面缺陷检测方法。该方法相比于传统的基于条纹偏折技术的三维形貌测量方法，突破了对表面镜面性的要求，对于粗糙度较高的表面同样可以发挥条纹偏折系统对表面起伏的高灵敏度检测特性。

本发明采用的技术方案如下：

提供了一种基于条纹偏折法的金属冲压件表面缺陷检测方法，其特征是执行所述方法的装置包括电脑及固定在机械结构上的红外相机、电热丝、传送导轨、待测件固定装置，以及加热电机，加热丝固定在待测件正上方，电脑分别与传送导轨运动控制卡、红外相机连接，电脑用于控制导轨运动的速度、方向和相机，并存储、显示和处理所采集的图像，以获得相应的检测结果，电热丝用于产生热条纹。

所述方法包括如下具体步骤：

1)产生热条纹