專利名稱：一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬板帶表面微小缺陷在線檢測(cè)方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置與算法，通過紅色、綠色、藍(lán)色三臺(tái)條形光源和單臺(tái)彩色線陣CCD攝像機(jī)的組合，在不增加攝像機(jī)分辨率的情況下可實(shí)現(xiàn)表面微小缺陷的在線檢測(cè)。并且在檢測(cè)微小缺陷的同時(shí)，還可以通過現(xiàn)有算法實(shí)現(xiàn)常規(guī)缺陷的檢測(cè)，結(jié)合微小缺陷和常規(guī)缺陷的檢測(cè)結(jié)果就可以得到金屬板帶表面完整的缺陷信息。
背景技術(shù)：
表面缺陷是影響金屬板帶質(zhì)量的一個(gè)重要因素，尤其對(duì)于高品質(zhì)金屬板帶，如汽車板、家電板、不銹鋼等，對(duì)于表面缺陷的要求非常嚴(yán)格。為了在線檢測(cè)金屬板帶表面質(zhì)量，控制表面缺陷的產(chǎn)生，從20世紀(jì)70年代開始，發(fā)達(dá)國(guó)家投入巨資研制表面在線檢測(cè)技術(shù)。到20世紀(jì)末，德國(guó)、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開發(fā)了具有實(shí)用價(jià)值的機(jī)器視覺表面在線 檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的原理是將光源發(fā)出的光照射到金屬板帶表面，通過CCD攝像機(jī)在線采集金屬板帶表面的反射光。由于缺陷區(qū)域與無缺陷區(qū)域在反射性質(zhì)上的不同，因此，在攝像機(jī)采集到的圖像中，缺陷區(qū)域與無缺陷區(qū)域在灰度上存在著差別，通過圖像處理算法可檢測(cè)缺陷區(qū)域并對(duì)缺陷進(jìn)行分類識(shí)別。照明方式是機(jī)器視覺表面在線檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，它直接影響到缺陷在圖像中的對(duì)比度。表面檢測(cè)技術(shù)中常用的照明方式有兩種，一種是明場(chǎng)照明，一種是暗場(chǎng)照明。附圖中，圖I表示了明場(chǎng)照明和暗場(chǎng)照明的工作原理。

圖1(a)是明場(chǎng)照明方式，攝像機(jī)放置在反射光的光路上。如果金屬中表面沒有缺陷，反射光的光強(qiáng)應(yīng)該是分布均勻的。如果表面有缺陷，反射光的光強(qiáng)在缺陷區(qū)域就會(huì)發(fā)生變化，通過圖像中灰度的變化情況可檢測(cè)缺陷區(qū)域。圖1(b)是暗場(chǎng)照明方式，攝像機(jī)沒有放置在反射光的光路上。如果金屬板帶表面是絕對(duì)光滑的，那么攝像機(jī)就采集不到反射光。如果表面上有三維缺陷(凹凸性的缺陷)，就會(huì)在缺陷區(qū)域造成漫反射，攝像機(jī)就可以采集到漫反射光，因此暗場(chǎng)照明方式可檢測(cè)三維缺陷。明場(chǎng)照明和暗場(chǎng)照明的原理來源于鏡面反射，由于一般的金屬板帶不是嚴(yán)格的鏡面，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，往往把兩種照明方式結(jié)合起來使用。為了減少設(shè)備數(shù)量，降低系統(tǒng)成本，也可以采用介于明場(chǎng)照明與暗場(chǎng)照明的方式，如附圖的圖2所示。與圖I相比，圖2中攝像機(jī)所在的角度介于明場(chǎng)照明與暗場(chǎng)照明之間，在這種角度下，系統(tǒng)可以同時(shí)檢測(cè)到明場(chǎng)照明和暗場(chǎng)照明下的缺陷，在不增加設(shè)備的情況下，達(dá)到檢測(cè)多種缺陷類型的目的。但是明場(chǎng)照明、暗場(chǎng)照明和介于明暗場(chǎng)照明的方式對(duì)于微小缺陷的檢出能力不足。為了提高微小缺陷的檢出能力，需要提高攝像機(jī)的分辨率，這樣會(huì)增加設(shè)備成本，而且由于攝像機(jī)分辨率增加會(huì)造成數(shù)據(jù)量的增加，從而對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力提出更高的要求。本發(fā)明在不增加攝像機(jī)分辨率的基礎(chǔ)上，將不同顏色(紅、綠、藍(lán))的照明光源從不同角度照射到金屬板帶表面，利用一臺(tái)彩色線陣CCD攝像機(jī)同時(shí)采集這些反射光，并分成不同的通道圖像。利用不同角度照明對(duì)微小缺陷產(chǎn)生的反射光的差異，設(shè)計(jì)算法檢測(cè)微小缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用了單臺(tái)彩色線陣CXD攝像機(jī)與紅色、綠色、藍(lán)色三臺(tái)條形光源的組合實(shí)現(xiàn)表面微小缺陷和常規(guī)缺陷的檢測(cè)。通過單臺(tái)彩色線陣CXD攝像機(jī)與紅色、藍(lán)色二臺(tái)條形光源組合實(shí)現(xiàn)表面微小缺陷的檢測(cè)，所述彩色三CXD的線陣攝像機(jī)，具有R、G、B三行像元，分別對(duì)紅、綠、藍(lán)三種波長(zhǎng)的光線敏感，放置在垂直于金屬板帶表面的方向上，所述紅色、藍(lán)色條形光源放置在金屬板帶寬度方向上，其在金屬板帶表面的光照區(qū)域相同，該區(qū)域也就是攝像機(jī)的圖像采集區(qū)域，所述紅色、藍(lán)色條形光源分別放置在攝像機(jī)位于金屬板帶運(yùn)行方向的兩側(cè)，其入射角相等，發(fā)光強(qiáng)度相等，距離金屬板帶表面的高度也相等，從攝像機(jī)采集到的彩色圖像分離出R、G、B通道圖像，其中R、B通道圖像分別對(duì)應(yīng)所述紅色、藍(lán)色條形光源的反射光強(qiáng)度分布，本發(fā)明設(shè)計(jì)了表面傾角計(jì)算方法，可通過R通道圖像和B通道圖像計(jì)算表面傾角分布圖，并根據(jù)表面傾角分布圖檢測(cè)金屬板帶表面微小缺陷。 本發(fā)明的表面傾角分布圖計(jì)算方法是，將攝像機(jī)采集到的彩色圖像分離出R、B通道圖像，根據(jù)R、B通道圖像計(jì)算表面傾角分布圖，計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測(cè)方法，其特征在于通過單臺(tái)彩色線陣CCD攝像機(jī)與紅色、藍(lán)色二臺(tái)條形光源組合實(shí)現(xiàn)表面微小缺陷的檢測(cè)，所述彩色三CXD的線陣攝像機(jī)，具有R、G、B三行像元，分別對(duì)紅、綠、藍(lán)三種波長(zhǎng)的光線敏感，放置在垂直于金屬板帶表面的方向上，所述紅色、藍(lán)色條形光源放置在金屬板帶寬度方向上，其在金屬板帶表面的光照區(qū)域相同，該區(qū)域也就是攝像機(jī)的圖像采集區(qū)域，所述紅色、藍(lán)色條形光源分別放置在攝像機(jī)位于金屬板帶運(yùn)行方向的兩側(cè)，其入射角相等，發(fā)光強(qiáng)度相等，距離金屬板帶表面的高度也相等，從攝像機(jī)采集到的彩色圖像分離出R、G、B通道圖像，其中R、B通道圖像分別對(duì)應(yīng)所述紅色、藍(lán)色條形光源的反射光強(qiáng)度分布，本發(fā)明設(shè)計(jì)了表面傾角計(jì)算方法，可通過R通道圖像和B通道圖像計(jì)算表面傾角分布圖，并根據(jù)表面傾角分布圖檢測(cè)金屬板帶表面微小缺陷。
2.如權(quán)利要求I所述的一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測(cè)方法，其特征在于所述的表面傾角分布圖計(jì)算方法將攝像機(jī)采集到的彩色圖像分離出R、B通道圖像，根據(jù)R、B 通道圖像計(jì)算表面傾角分布圖，計(jì)算公式為
3.如權(quán)利要求1、2所述的一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測(cè)方法，其特征在于增加一臺(tái)綠色條形光源，該光源與紅色、藍(lán)色條形光源照射到金屬板帶表面同一區(qū)域，所述綠色條形光源的入射角為0° -15°，與攝像機(jī)形成了介于明暗場(chǎng)的照明方式，G通道圖像對(duì)應(yīng)所述綠色條形光源反射光強(qiáng)度分布，通過G通道圖像可檢測(cè)金屬板帶表面常規(guī)缺陷，結(jié)合微小缺陷檢測(cè)結(jié)果就可以得到金屬板帶表面完整的缺陷信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬板帶表面微小缺陷在線檢測(cè)方法，從攝像機(jī)采集到的彩色圖像分離出R、G、B通道圖像，分別對(duì)應(yīng)紅、綠、藍(lán)光源的反射光強(qiáng)度分布，設(shè)計(jì)的表面傾角計(jì)算方法，可通過R通道圖像和B通道圖像計(jì)算表面傾角分布圖，并根據(jù)表面傾角分布圖檢測(cè)金屬板帶表面微小缺陷，G通道圖像為介于明暗場(chǎng)照明方式得到的金屬板帶表面圖像，通過該圖像可用現(xiàn)有的算法檢測(cè)金屬板帶表面的常規(guī)缺陷。結(jié)合微小缺陷和常規(guī)缺陷的檢測(cè)結(jié)果就可以得到金屬板帶表面完整的缺陷信息。
文檔編號(hào)G01N21/89GK102830123SQ20121029233
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者徐科, 徐金梧, 周鵬, 楊朝霖 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)