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原文传递一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置及方法

专利名称：	一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置及方法
摘要：	本发明公开了一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置及方法，装置中：透明检测圆盘用于承放红宝石轴承，依次旋转红宝石轴承至正面相机和反面相机的位置进行检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集红宝石轴承的第一同轴光图像，计算红宝石轴承的图像坐标及各圆环半径，并且对平面及外形轮廓进行缺陷检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光用于采集红宝石轴承的第一环形光图像，进行外径、槽径、孔径，曲面上的缺陷检测；红色滤光片用于过滤环境杂散光；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集第二同轴光图像，进行工作表面的缺陷检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学台州研究院
发明人：	余建安;林晨宽;陈浙泊;陈镇元;吴荻苇
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201811614523.X
公开号：	CN110006920A
代理机构：	杭州天昊专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	董世博
分类号：	G01N21/95(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	318001 浙江省台州市市府大道西段618号
主权项：	1.一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，其特征在于，正面检测工位包括正面检测相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源、红色滤光片、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光；透明检测圆盘；反面检测工位包括反面90度蓝色环形背光、反面红色滤光片、反面0度蓝色环形侧光、反面2倍带同轴远心镜头和反面检测相机，其中：所述透明检测圆盘用于承放红宝石轴承，依次旋转红宝石轴承至正面相机和反面相机的位置进行检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源用于采集红宝石轴承的第一同轴光图像，计算红宝石轴承的图像坐标及各圆环半径，并且对平面及外形轮廓进行缺陷检测；正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光、90度蓝色环形背光用于采集红宝石轴承的第一环形光图像，进行外径、槽径、孔径，曲面上的缺陷检测；红色滤光片用于过滤环境杂散光；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面白色点光源用于采集第二同轴光图像，进行工作表面的缺陷检测；反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面0度蓝色环形侧光、反面90度蓝色环形背光共同组合用于采集第二环形光图像，进行工作面外径倒边及工作孔位缺陷检测。 2.如权利要求1所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，其特征在于，分别对第一同轴光图像，第一环形光图像，第二同轴光图像和第二同轴光图像进行分析，其中第一同轴光图像为红宝石上表面朝上图像时用于分析槽尺寸不良，槽偏心，上崩、外崩、装崩、划痕、麻点；第一同轴光图像为红宝石下表面朝上时用于分析孔崩、外崩、装崩、划痕、麻点；第一环形光图像用于分析外崩、装崩、孔崩、裂纹、麻点；第二同轴光图像为红宝石上表面朝上图像时用于分析装崩、孔崩、麻点；第二环形光图像为红宝石下表面朝上图像时用于分析槽尺寸不良，槽偏心，上崩、孔崩、麻点；第二环形光图像用于分析外崩、装崩、孔崩、裂纹、麻点。 3.一种复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，应用于如权利要求1或2所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的装置，其特征在于，包括如下步骤： S1，自动检测初始化：完成上料，旋转圆盘至指定正面检测工位； S2，采集第一图像：正面相机、2倍带同轴远心镜头、白色点光源获取一张红宝石轴承图像，为第一同轴光图像； S3，白色点光源1灭掉，红宝石不动，0度蓝色环形侧光和背面环形90度蓝色背光(环形组合光)同时亮起； S4，采集第二图像：正面相机、2倍带同轴远心镜头、0度蓝色环形侧光和背面环形90度蓝色背光(环形组合光)共同作用获取一张红宝石轴承图像，为第一环形光图像； S5，加载第一同轴光图像进行图像预处理：获得红宝石区域，进行红宝石在图像中的位置判断，计算位置信息，计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；获得红宝石哪个面朝上，保存面朝上信息标志位；区域分割； S6，进行第一同轴光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束； S7，否则，加载第一环形光图像，进行图像预处理：加载S5中圆心坐标及各圆环半径，进行检测区域分割； S8，进行第一环形光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束； S9，否则，转到反面相机检测； S10，只开启反面白色点光源； S11，采集第三图像：反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面白色点光源获取一张红宝石轴承图像，为第二同轴光图像； S12，反面白色点光源灭掉，红宝石不动，反面0度蓝色环形侧光和反面90度蓝色环形背光(环形组合光)同时亮起； S13，触发采集第四图像：反面相机、反面2倍带同轴远心镜头、反面0度蓝色环形侧光和反面90度蓝色环形背光(环形组合光)获取一张红宝石轴承图像，为第二环形光图像； S14，加载第二同轴光图像进行图像预处理：加载S5的面朝上标志位，获得红宝石区域，位置判断，计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库；进行检测区域分割； S15，进行第二同轴光图像缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束； S16，否则，加载第二环形光图像进行图像预处理；加载S14中的圆心坐标，获得拟合各圆环，进行检测区域分割； S17，进行第二环形光图像进行缺陷检测，判断是否有缺陷结果，若是，结束。 4.如权利要求3所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，其特征在于，S5中所述图像预处理过程如下： S501，获得红宝石区域； S502，红宝石在图像中视场位置判断：多片、偏离、空场； S503，计算位置信息：圆心及各圆环拟合计算样品信息，包括圆心、各圆环半径保存至数据库； S504，根据圆环半径，判断红宝石哪个面朝上，面朝上标志位置1； S505，进行检测区域分割：分割获得各圆环区域，分别针对缺陷缺测：外崩、装崩、划痕、麻点、上崩，孔崩；对应外崩区域、装崩区域，平面区域，上崩区域、孔崩区域。 5.如权利要求4所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，其特征在于，S503中圆心及各圆环拟合计算，具体步骤如下； S5031，在检测之前，采集红宝石轴承标准片上表面朝上的第一同轴光图像，获取外径、槽径、孔径的物理尺寸值和图像上像素点理论值，求得两者的比例，为图像放大率Mag； S5032，对当前待测红宝石的区域，自动化获取多个黑白圆环 S5033，分别对这些圆环区域，跟踪边缘点，并将边缘点带入圆极坐标级数公式，分别获取区域重心，对区域重心进行加权平均，求得圆心坐标。 S5034，以圆心坐标为中心，分别计算出每个圆环区域轮廓点到圆心距离，进行统计求得各圆环半径， S5035，根据S5031求得外径、槽径、孔径半径图像像素点数理论值分别与S5034中的各圆环半径作对比，依次确定外径、槽径、孔径所属的圆环半径。 6.如权利要求4所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，其特征在于，S504中判断红宝石哪个面朝上的具体步骤如下： S5041，计算得到从圆心往外第二圆环半径R2和第三个圆环半径R3； S5042，若R2>0.4*R3，如果是红宝石为上表面朝上，上表面朝上标志位为1； S5043，否则红宝石为下表面朝上，上表面朝上标志位为0。 7.如权利要求4所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，其特征在于，S505中区域分割的具体步骤如下： S5051，根据获得的圆心坐标及各圆环半径，进行检测区域分割； S5052，外崩区域：外径棱R4背离圆心向外5个像素点的圆，靠近向内5个像素点的圆所围成宽度为10个像素点的外轮廓环形区域，用于检测外崩； S5053，装崩区域：装棱R3背离圆心向外10个像素点的圆，靠近向内10个像素点的圆所围成宽度为10个像素点的装棱区域，用于检测装崩； S5054，平面区域：用于检测划痕、脏污、裂纹、麻点等缺陷检测； S5055，红宝石上表面朝上的情况下，装棱R3靠近向内向内10个像素点的圆，上棱向外10个像素点的圆所围成的平面区域，用于检测划痕、脏污、裂纹、麻点等缺陷检测； S5056，红宝石下表面朝上的情况下，装棱R3靠近向内向内10个像素点的圆，R2向外10个像素点的圆所围成的平面区域，用于检测划痕、脏污、裂纹、麻点等缺陷检测； S5057，上崩区域：只有在红宝石下表面朝上的情况下分割，上棱R2的半径向内5个像素点的圆到上棱R2向外5个像素点围成的区域为上棱区域，用于检测上崩； S5058，孔崩区域：孔径R1向外5个像素点，R1向内5个像素点所围成的区域，用于检测孔崩。 8.如权利要求4所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，其特征在于，S6中第一同轴光图像缺陷检测处理过程如下： S601，若红宝石上表面朝上，则依次进行槽尺寸不良、槽偏心检测； S602，进行上崩缺陷检测，若有，判为不合格即退出； S603，否则，进一步地，进行外崩缺陷检测，若有，判为不合格即退出； S604，否则，进一步地，进行装崩缺陷检测，若有，判为不合格即退出； S605，若红宝石下表面朝上，则进行孔崩检测缺陷、外崩、装崩、裂纹、麻点检测。 9.如权利要求6所述的复杂表面红宝石轴承缺陷检测的方法，其特征在于，S603中进行外崩缺陷检测处理过程如下： S60301，图像二值化，提取灰度阈值在8到255之间的区域； S60302，计算提取到区域的所有连通区域； S60303，计算所有连通区域的最小外接圆及最小外接圆半径OR； S60304，根据OR大小，筛选出OR大小在标准红宝石半径±15个像素点之内的区域； S60305，对筛选后剩余的区域进行开运算，去除边缘毛刺； S60306，计算剩余区域的所有连通区域； S60307，计算所有连通区域的等效椭圆，及等效椭圆的长轴ra、短轴rb和等距anisametry(长轴/短轴)； S60308，筛选出所有连通区域中ra和anisametry大小在阈值范围内的区域； S60309，剩余区域面积>0判为装崩，即为不合格退出； S60310，对红宝石区域进行Huber鲁棒性拟合圆； S60311，计算拟合圆区域与红宝石原始区域的差异； S60312，获得所有区域提取差异的所有区域； S60313，区域转换；区域的宽，机圆环的尺寸，根据以区域中心撕开，将圆环展开为矩形； S60314，区域去燥处理：对提取后的所有区域进行开运算去除边缘毛刺，再进行闭运算去除边缘缝隙； S60315，计算所有连通区域的等效椭圆，并计算出等效椭圆的长轴ra大小； S60316，筛选出ra大小在阈值到最大值之间的连通区域； S60317，计算剩余区域面积； S60318，剩余区域面积>0合格则为外崩。
所属类别：	发明专利