实时检测电镀装饰件外观缺陷的装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及数字图像处理和图像模式识别领域技术领域，具体涉及一种实时检测电镀装饰件外观缺陷的装置及其检测方法。

背景技术

电镀装饰件，特别是汽车电镀装饰件具有高反光率、结构多样、复杂、检测面多、缺陷种类多等特点。目前生产厂家主要利用人工对其表面缺陷进行在线检测，检测结果受人的精力、注意力、心情等主观因素影响较大，且工人长时间在强光照环境下工作，容易疲劳，产生眩晕等症状，无法保证检测结果的质量。随着企业的发展，传统人工手段已经无法满足大批量产品的高精度、快速、实时的检测要求。

目前，电镀装饰件的表面缺陷主要包括凹痕、条痕、披锋、积镀等。一般的视觉检测系统的光源会在产品表面产生强烈的反光，即高光部分，这个问题对后续的图像环节有较大影响，会使得缺陷的检测成功率大大降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种实时检测电镀装饰件外观缺陷的装置，其解决了现有人工检测方式无法高精度、快速、实时检测的缺陷以及传统的视觉检测系统的成功率不高的缺陷，本发明还提出了基于该装置的检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的方案是：一种实时检测电镀装饰件外观缺陷的装置，其特征在于，包括图像采集相机与用于放置待测件的板体，所述板体的上方设置有光源盒，所述光源盒呈圆柱体状，所述光源盒上设有开口，所述光源盒的开口朝向待测件的检测面，所述光源盒的内壁固定连接有均光板和多排呈环形阵列分布并用于照射待测件检测面的高亮LED灯，所述图像采集相机的镜头朝向待测件并用于接收待测件检测面所反射的由高亮LED灯发出的光线。

进一步地，所述板体上竖直设置有安装杆，所述安装杆能绕自身轴线转动，所述光源盒设置在安装杆上，所述光源盒中高亮LED灯发出的光线能够靠近或远离待测件。

进一步地，所述板体上连接有固定块，所述安装杆竖直设于固定块内，所述板体的底部固定安装有电机，所述电机的输出轴朝下并通过联轴器固定连接有水平设置的主动齿轮，所述安装杆的底部固定套接有与主动齿轮相啮合的从动齿轮。

进一步地，于板体上方的安装杆上铰接有能够能够靠近或远离待测件的连接杆，于连接杆与板体之间的安装杆上铰接电动推杆，所述光源盒固定连接在连接杆上，所述电动推杆的活塞杆连接在连接杆的底部，以驱使光源盒中高亮LED灯发出的光线能够靠近或远离待测件。

进一步地，所述电动推杆的活塞杆顶端与连接杆支撑性地滑动连接。

进一步地，所述连接杆为伸缩杆，所述电动推杆的活塞杆顶部铰接在连接杆的底部。

进一步地，所述板体的底部固定连接有支架，所述支架的底部四角处均固定安装有万向轮，所述板体与地面垂直的一侧固定连接有把手。

进一步地，所述光源盒内设置有安装槽，所述安装槽呈圆台结构，所述安装槽的底部为圆台结构的小口端，所述安装槽的开口端为圆台结构的大口端，所述均光板和高亮LED灯固设于安装槽的内壁，所述安装槽的内壁与所述安装槽的开口端的端面所成夹角α为80°≤α≤86°。

进一步地，本发明提出了基于上述实时检测电镀装饰件外观缺陷的装置的实时检测电镀装饰件外观缺陷的检测方法。其包括以下步骤：

a.将待测件固定在板体上；

b.高亮LED灯对待测件检测面照射；

c.图像采集相机采集待测件的表面图像；

d.图像处理系统获取表面图像后对其进行预处理，分割出图像缺陷；

e.提取图像缺陷的纹理信息，突出图像的边缘信息，从而提取缺陷信息；

f.对提取的缺陷信息进行识别确定缺陷目标。

进一步地，所述步骤d中预处理方法包括灰度转换、二值化处理；

所述步骤f中对提取的缺陷信息进行识别包括：依次进行的以下步骤：

f1.图像分割或物体分离；

f2.特征抽取和选择；

f3.做出最优决策分类；

f4.确定缺陷目标。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在板体上设置的光源盒和图像采集相机，当高亮LED灯通电并发出光亮后，光线会照射在均光板上，以使光线均匀的从光源盒的开口沿光源盒的轴向照射而出，并会照射在待测电镀件的检测面，而光线经过电镀件检测面的反射，使图像采集相机能够接收到电镀件上反射回来的平行光线，因电镀件表面平面光滑平整，而缺陷就不在一个平面上，所以相机里采集的图像只剩下缺陷，以避免形成的图像中反光过于强烈而导致检测率降低问题。

2、环形阵列分布的高亮LED灯可以从多个不同角度进行照射，满足形态不一的被检测汽车电镀件，便于多种灯光亮度及角度变换，以适应电镀件高反光的特性。

2、本发明通过电机与电动推杆的设置，使光源盒内高亮LED灯光线照射的角度能够根据电镀件形状大小与摆放位置的不同进行调节，提高了该装置的实用性。

3、本发明通过万向轮与把手的设置，握住把手即可轻松推动装置移动位置，使该装置可以在工厂车间内灵活使用。

4、本申请还提出了基于该装置的实时检测电镀装饰件外观缺陷的检测方法，，通过该方法可以精确地提取出细小的缺陷，能够对细小的缺陷进行定位、提取和量化，其识别精度高，检测标准客观，定量描述，具有很大的实用价值和广阔的应用前景。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的另一视角下的立体结构示意图；

图3为本发明的结构仰视示意图；

图4为本发明的结构侧视示意图；

图5为本发明的光源盒的剖视图；

图中：1、板体；2、图像采集相机；3、光源盒；4、均光板；5、高亮LED灯；6、安装杆；61、固定块；62、电机；63、主动齿轮；64、从动齿轮；7、连接杆；8、电动推杆；9、支架；10、万向轮；11、把手；12、安装槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施。下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或实施例。为简化公开内容，下面描述了各特征存在的一个或多个排列的具体实施例，但所举实施例不作为对本发明的限定。

请参阅图1-5，本具体实施方式提供的一种实时检测电镀装饰件外观缺陷的装置，包括图像采集相机2与用于放置待测件的板体，所述板体1的上方设置有光源盒3，所述光源盒3呈圆柱体状，所述光源盒3上设有开口，所述光源盒3的开口朝向待测件的检测面，所述光源盒3的内壁固定连接有均光板4和多排呈环形阵列分布并用于照射待测件检测面的高亮LED灯5，所述图像采集相机2放置在板体1的顶部且其镜头朝向待测件并用于接收电镀件检测面所反射的由高亮LED灯5发出的光线，具体地，参见图5，所述光源盒3内设置有安装槽12，所述安装槽12呈圆台结构，所述安装槽12的底部为圆台结构的小口端，所述安装槽12的开口端为圆台结构的大口端，所述均光板4和高亮LED灯5固设于安装槽12的内壁，所述安装槽12的内壁与所述安装槽12的开口端的端面所成夹角α为80°≤α≤86°，高亮LED灯5固定于安装槽12的内壁使其出光方向与安装槽12的内壁方向平行，如此设置，高亮LED灯5的出光角度倾斜，照射在待测件上的效果更佳，本实施例选取85°，当然选取80°-86°中任一角度都能实现。同时均光板与角度倾斜的配合能够解决普通光源发光后，光线发散、均匀性，一致性不好的问题。

图像采集相机2的具体位置除了如本实施例中放置在板体1的顶部，其根据高亮LED灯5的具体位置和电镀件的摆放位置不同而不同，例如在满足接收反射光线条件下，实际摆放位置还可以是在光源的后边，具体地，可将安装槽12的底部开设连通光源盒3端部的通孔，将图像采集相机2设置在通孔内，或者将图像采集相机2设计在光源盒3外，图像采集相机2的镜头通过通孔进行取景。

在使用该装置时，需要先将电镀件放置在板体1顶部并使其检测面以一定角度面向光源盒3与图像采集相机2，当高亮LED灯5通电并发出光亮后，光线会照射在均光板4上，以使光线会均匀的从光源盒3的开口沿光源盒3的轴向照射而出，并会照射在电镀件的检测面，多组(本实施例为12组)高亮LED灯5可以在1秒内逆时针依次发光，且每组高亮LED灯5发出光线后，迅速熄灭，每次发光周期在0.08s内完成，而光线经过电镀件检测面的反射，使图像采集相机2能够接收到电镀件上反射回来的平行光线，因电镀件表面平面光滑平整，而缺陷就不在一个平面上，所以相机里采集的图像只剩下缺陷，以避免形成的图像中反光过于强烈而导致检测率降低问题。

关于光源盒3与板体1具体的连接方式如图1所示，所述板体1上竖直设置有安装杆6，所述安装杆6能绕自身轴线转动，也即安装杆6能够左右转动，所述光源盒3设置在安装杆6上，所述光源盒3中高亮LED灯5发出的光线能够靠近或远离待测件，也即光源盒3设置为能够上下转动，这样的设计使光源盒3内高亮LED灯5光线照射的角度能够根据电镀件形状大小与摆放位置的不同进行调节，会更加的合理。

具体的，请参阅图3，为能够使安装杆6左右转动，板体1与地面垂直的一侧固定连接有固定块61，安装杆6通过轴承穿插连接在固定块61内，板体1的底部固定安装有电机62，电机62的输出轴朝下并通过联轴器固定连接有呈横向水平设置的主动齿轮63，安装杆6的底部固定套接有与主动齿轮63相啮合的从动齿轮64，当电机62的输出轴转动时，即可使主动齿轮63通过齿牙的配合带动从动齿轮64进行同步的转动，以实现左右转动固定块61并左右转动光源盒3以改变光线横向照射角度的目的。

同时，在一些实施例中，为使光源盒3能够进行上下转动以改变光线纵向照射角度，安装杆6的周向表面铰接有能够上下转动并位于板体1上方的连接杆7和位于连接杆7下方的电动推杆8，连接杆7上下转动能够靠近或远离待测件，其中电动推杆8位于连接杆7与板体1之间。光源盒3固定连接在连接杆7远离与安装杆6铰接处的一端，电动推杆8的活塞杆连接在连接杆7的底部，通过电动推杆8活塞杆的伸缩，即可带动连接杆7在安装杆6上进行上下转动，并会带动光源盒3进行上下转动以改变光线照射角度。在具体实施时，对于活塞杆与连接杆7之间的连接，可以是电动推杆8的活塞杆顶端与连接杆7支撑性地滑动连接，例如，在连接杆7底部沿着其长度方向开设有一道滑槽，而电动推杆8的活塞杆的顶端在滑槽内滑动配合，以此灵活地顶推连接杆7转动或摆动；上述滑槽以及活塞杆的顶端可以制作成T型结构，以便稳定地顶推或下拉连接杆7。另外，也可以直接将连接杆7设为为伸缩杆，在活塞杆顶推或下拉连接杆7时，连接杆7可以自适应地轴向伸缩移动，尤其是采用阻尼式伸缩杆或者采用弹性伸缩。此外，基于活塞杆与连接杆7之间的上述两种连接结构，本实施例的电动推杆8还可以与安装杆6直接采用固定连接。解决了传统线性光源设计尺寸调节困难，无法根据被测物体调节光线反射实现不同距离工作的问题。

优选的，如图4所示，板体1的底部固定连接有支架9，支架9的底部四角处均固定安装有万向轮10，板体1与地面垂直的一侧固定连接有把手11，通过这样的设计使该装置可以在工厂车间内灵活使用。

而另外的，多组高亮LED灯5在通电发光后会产生较多的热量积留在光源盒3内，而热量长期挥散不去则会影响高亮LED灯5的使用寿命，为解决上述问题，在一些实施例中，提出光源盒3为导热性较佳的金属材料制成，比如铝盒或铜盒，以使高亮LED灯5发出的热量能够传导至光源盒3，从而增加热量散热面积，提高散热效果。

本申请还提出了一种基于实时检测电镀装饰件外观缺陷的装置的实时检测电镀装饰件外观缺陷的方法，包括以下步骤：

a.将待测件固定在板体1上；

b.高亮LED灯5对待测件检测面照射；

c.图像采集相机2采集待测件的表面图像；

d.图像处理系统获取表面图像后，选取处理域，处理域中只存在待测件，对处理域中的图像进行预处理对图像进行降噪、增强，预处理方法包括灰度转换、二值化处理；然后调整二值化阈值，此阈值的选取以使图像的图案部分和背景黑白分明为准，对图像进行二值化分割，分割出图像纹理和缺陷；具体地，此工序是通过二值化动态调整阈值，将阈值传递给分割图像的函数模块。确定阈值的标准为:图像表面的图像纹理显示的比较清晰，边缘轮廓完整时，镜面黑暗区域也比较黑暗，此时的二值化阈值可被确定，作为分割图像的分割阈值；

e.提取图像缺陷的纹理信息，突出图像的边缘信息：用分割图像法分割并提取图像划痕缺陷的纹理信息，选取高斯-拉普拉斯算子对图像进行图像分析，突出图像中的细节并且增强图像中被模糊了的细节，从而突出图像的边缘信息；通过边缘检测算子突出了图像的细节并且增强了被模糊的细节，突出边缘信息；突出边缘信息后，通过边缘提取对缺陷信息进行提取；

f.对提取的缺陷信息进行识别确定缺陷目标，其包括：

f1.图像分割或物体分离；

f2.特征抽取和选择；常被选的特征有：图像幅度特征、图像统计特征、图像几何特征、图像变换参数。

f3.做出最优决策分类；此工序选取的是图像的几何特征，主要是线性特征。图像中的划痕缺陷绝大多数形似于0°，45°，90°，135°的直线，这里使用线检测模板对样品图像中的划痕缺陷进行匹配。模板在图像中移动，如果那个模板对图像像素信息有最强的响应，那么就说明图像具备对应直线形态特征。

该工艺流程中的划痕量化采用八邻点扩展法对这些离散的点进行归类，即将不同划痕上的点存储于不同的数组，从而完成划痕分类。将像素位置信息存储于数组NickArray中，分类算法具体实现过程为：

1)数组NickArray中取第一点A，将A和A的八邻点存入EightArrays数组中，从NickArray中移除A点；

2)遍历数组寻找在A八邻域内的点，将得到的点B和B的八邻点也存入EightArrays中，同时将A和B存入一条划痕信息数组OneNick中；B也从NickArray中移除；

3)重复2)找到所有属于A这条划痕的点；

4)当属于A这条划痕点归类完成后，对A进行量化处理，确定长度，面积和起始点终止点；将A的信息保存到临时数组中；

5)重复进行以上步骤，直至NickArray中所有点被移除，分类完毕。

f4.确定缺陷目标。

本方法能够对细小的缺陷进行定位、提取和量化，其识别精度高，检测标准客观。以某电镀厂家应用为例，现场部署3台设备，每个设备检测7个待测物，每个目标检测时间4s,60秒内连续检测42个工件，漏检/错检率≤1％，检测现场只保留3名工作人员，比原来节省了16人。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。