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原文传递基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法、系统、存储介质、以及装置

专利名称：	基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法、系统、存储介质、以及装置
摘要：	本发明公开了一种基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法，用于对待测金属工件进行缺陷检查，包括以下步骤：步骤S1：以待测金属工件为中心，以至少三个方位上设置光源并进行光源方向标定，以得到每个方位下的最终光源方向向量；及步骤S2：预设模板工件，获取待测金属工件和所述模板工件在至少三个方位最终光源方向向量下的图像；采用光度立体视觉的原理对图像进行数值化且处理对比分析，以判断待测金属工件是否存在缺陷。基于上述方法，本发明还提供一种系统；本发明还提供一种存储介质；本发明还提供一种装置。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	广西师范大学
发明人：	朱勇建;罗坚;刘浩;宋树祥;秦国锋;秦运柏
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910714364.9
公开号：	CN110308153A
代理机构：	深圳市智享知识产权代理有限公司
代理人：	王琴;梁琴琴
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	541004 广西壮族自治区桂林市七星区广西师范大学
主权项：	1.一种基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法，用于对待测金属工件进行缺陷检查，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：以待测金属工件为中心，以至少三个方位上设置光源并进行光源方向标定，以得到每个方位下的最终光源方向向量；及步骤S2：预设模板工件，获取待测金属工件和所述模板工件在至少三个方位最终光源方向向量下的图像；采用光度立体视觉的原理对图像进行数值化且处理对比分析，以判断待测金属工件是否存在缺陷。 2.如权利要求1所述的基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法，其特征在于，步骤S1中以待测金属工件为中心，以至少三个方位上进行光源方向标定，以得到每个方位下的最终光源方向向量，具体包括以下步骤：步骤S11：在至少三个方位中的每个方位设置光源；从而得到至少三个方位的光源，引入标定球分别在每个方位的光源照射范围内等间距摆放五次，对所有方位上的光源下的所述标定球进行采集，从而得到至少15副标定球图像；步骤S12：识别每个标定球图像中的标定球的中心点和高光点，并计算中心点和高光点的空间位置关系；将标定球视为正交投影模型并结合光度立体视觉原理,从而计算得到每个方位下的光源方向向量；及步骤S13：通过每个标定球图像得到的光源方向向量，使用最小二乘法求得每个方位下的最终光源方向向量。 3.如权利要求1中所述基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，预设模板工件，获取待测金属工件和所述模板工件在至少三个方位最终光源方向向量下的图像；采用光度立体视觉的原理对图像进行数值化且处理对比分析，以判断待测金属工件是否存在缺陷，具体包括以下步骤：步骤S21:获取待测金属工件和预设的模板工件在至少三个最终光源方向向量下的至少3幅图像；步骤S22：根据步骤S21获得的图像，利用基于正交投影模型下的Phong模型，求得待测金属工件以及模板工件的表面法向量并分别建立梯度图，将梯度图进行高斯转换得到曲率图，且对曲率图进行形态学处理；及步骤S23：将待测金属工件和预设的模板工件已经过形态学处理的曲率图进行Bolb分析，以输出待测金属工件是否存在缺陷的结果。 4.如权利要求1中所述基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法，其特征在于，基于步骤S2上进一步包括步骤S3，具体包括以下步骤：步骤S3：根据步骤S2的结果，采用机械手臂将对待测金属工件分类抓取。 5.一种基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测系统，用于对待测金属工件进行缺陷检查，其特征在于，包括：发射模块：用于从至少三个方位对所述待测金属工件发射光线；采集模块：用于采集所述待测金属工件在所述发射模块照射下的图像；处理模块：用于计算所述发射模块在各个方位中每个方位对待测金属工件的最终光源方向向量，以及计算判断待测金属工件是否存在缺陷；执行模块：将待测金属工件进行分类；控制模块：根据处理模块的结果，用于控制发射模块和执行模块进行相应的动作。 6.一种存储介质，其特征在于，该存储介质或者处理器存储有计算机程序，所述存储介质程序运行时，控制所述储存介质或者处理器需执行的计算机程序需执行包括权利要求1至4任一项中所述基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测方法。 7.一种基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测装置，用于对待测金属工件进行缺陷检查，其特征在于，包括相机、光源、圆形光源控制器、载物台、工控机以及计算机；所述工控机和所述相机、光源、圆形光源控制器、载物台、计算机均电性连接，所述光源和所述相机均位于所述圆形光源控制器朝向所述载物台的一面上，且所述相机位于圆形光源控制器的中心位置，所述载物台可放置待测金属元件，其中所述光源以所述相机为中心呈环形均匀分布，所述光源为至少三个，从而以至少三个方位发射光线以使光线完全覆盖待测金属工件；当待测金属工件置于所述载物台上时，所述工控机控制所述圆形光源控制器开始响应，所述圆形光源控制器可控制各个所述光源依次单独亮；在每个所述光源单独亮时所述相机每次都采集一张图像传输至所述计算机分析，从而找到每个方位下的最终光源方向向量；其中，所述计算机对图像进行分析时，需要使用到权利要求1中所述步骤S1的方法。 8.如权利要求7所述的基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测装置，其特征在于，所述装置进一步包括驱动导轨以及机械手臂，所述载物台设于驱动导轨上且固定连接，所述工控机可控制所述驱动导轨运行，使得所述载物台在驱动导轨上可循环移动，同时，当所述载物台移动至所述圆形光源控制器底部正中心时，工控机将获取载物台的位置信号且将所述位置信号反馈给所述圆形光源控制器，从而触发圆形光源控制器开始响应。 9.如权利要求7所述的基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测装置，其特征在于，当每个所述光源均找到最终光源方向向量时，工控机控制每个所述光源再一次单独亮，且均以最终光源方向向量的方向照射所述待测金属元件，同时每个所述光源亮时，均触发相机进行图像采集，然后，计算机将对所采集的图像进行计算处理以判断待测金属工件是否存在缺陷；其中，计算机在进行对图像进行处理时，需要依靠权利要求1所述的步骤S2中的方法。 10.如权利要求7所述的基于单目立体视觉的金属工件缺陷检测装置，其特征在于，所述圆形光源控制器的朝向所述载物台的表面涂有黑色漆，所述光源为红外LED点光源；所述相机为500万高清16mm定焦镜头，其最大靶面尺寸是2/3”，所述光源功率是2.1W，波长是850nm。
所属类别：	发明专利