表面缺陷檢測中工件與光源相機(jī)位置關(guān)系研究

李智慧，華云松

(上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海 200093)

對(duì)于機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)，圖像采集系統(tǒng)是整個(gè)檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)[1-3]。圖像采集系統(tǒng)由光源、光學(xué)照明系統(tǒng)、被測物、鏡頭、相機(jī)組成[4]。對(duì)光源、被測物與相機(jī)間擺放位置進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可以較好地從整幅圖像中獲得被測物的目標(biāo)信息，同時(shí)降低后續(xù)圖像處理分割識(shí)別的難度[5]。

工件在使用過程中會(huì)遭到一定的磨損，從而表面會(huì)產(chǎn)生缺陷[6-8]。一種是幾何形狀缺陷，如：凹坑、劃痕等；另一種是表面缺陷，如：氧化生銹、污跡等。這些問題一出現(xiàn)將會(huì)嚴(yán)重影響質(zhì)量，并會(huì)使原輔材料的消耗和生產(chǎn)成本大幅增加。在利用機(jī)器視覺系統(tǒng)進(jìn)行表面檢測時(shí)，幾何形狀缺陷會(huì)使表面反射發(fā)生變化，而表面缺陷會(huì)使表面反射和吸收都發(fā)生變化[9]。因此，對(duì)于不同種類的表面缺陷，光源、相機(jī)與被檢工件的擺放位置也不相同。

本文選取具有凹坑的表面磨損工件，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)拍攝圖片進(jìn)行圖像處理，得到缺陷特征并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而確定出光源、相機(jī)與被檢工件在表面缺陷檢測中的最佳擺放位置。

1 硬件裝置設(shè)計(jì)

對(duì)圓形金屬樣件做了3個(gè)肉眼可見的深坑傷痕作為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)裝置選取LED光源，其壽命長、光源亮度穩(wěn)定、成本低，且光源亮度10級(jí)可調(diào)。選用某公司型號(hào)的千兆以太網(wǎng)工業(yè)相機(jī)，其像元大小為3.75 μm×3.75 μm，CCD尺寸為1/3”，分辨率為1 288×966，幀率可變。

本實(shí)驗(yàn)選取前向照明方式，通過這種方式，可以獲取到成像清晰、邊緣輪廓明顯的高對(duì)比度圖像，適用于表面缺陷檢測，總體硬件裝置設(shè)計(jì)如圖1所示。……