适用于批量生产的铁附件镀层质量视觉检测方法与流程

本发明涉及金属质量检测，具体涉及适用于批量生产的铁附件镀层质量视觉检测方法。

背景技术：

1、随着智能电网与输配电工程的快速发展，对批量生产的镀锌铁附件，如u型螺栓、悬垂线夹、耐张线夹的表面质量要求日益严苛，此类铁附件在生产时，通常采用热浸镀锌工艺以实现长期防腐；由于热浸镀锌层在冷却结晶后会形成特有的锌花晶界，其表面具有较强的金属镜面反射特性，且工件自身存在复杂的三维弯折与螺纹结构，在自动化产线的机器视觉质量筛查环节，同轴补光或环形打光会在这些复杂曲面上产生刺眼的高亮光斑，在这些局部高光下，微小的漏镀点、白锈、氧化黑斑或微观裂纹缺陷极易被掩盖，导致视觉系统产生误报与漏报。

2、公开号为cn116071315a的中国专利申请文件一种基于机器视觉的产品可视缺陷检测方法及系统，其指出现有的视觉检测系统受工业环境、生产工艺和噪声等多重因素影响，信噪比较低，微弱缺陷信号难以检出，不能与噪声有效区分的问题；为了解决金属表面的强反光掩蔽问题，目前业内通常采用光度学反射分离算法，对二维灰度图像进行二阶空间偏微分运算，即构建海森矩阵来提取最大特征值，进而获取准确的局部主曲率，随后利用经典光学反射模型将镜面反射剥离；例如，公开号为cn113421263a的中国专利申请文件零件缺陷检测方法、设备、介质及计算机程序产品，其通过构建先验，来对复杂零件表面进行缺陷预测。

3、然而，在批量化工业生产现场，由于铁附件被密集地放置在由交流异步电机驱动的柔性传输带上进行高速运动，工业相机需进行高频动态飞拍，电机主轴的高频旋转、减速齿轮的周期性啮合会产生微振动，在图像上留下周期性运动模糊，而海森矩阵二阶偏微分运算在数学特性上对高频信号较为敏感，如果直接在包含运动模糊的图像上提取主曲率，微小的机械振动会被误判为剧烈的表面形变，最终引发海量误报。

4、为了抑制这种振动放大效应，现有技术选择对全局图像施加极强的空间低通平滑滤波，但这会将真实的、直径极小的漏镀斑或白锈点的高频几何边缘抹平，导致漏检；并且，现有技术还尝试在图像频域中，利用固定频率的陷波滤波器来切除振动噪声，但在生产流水线中，柔性橡胶材质存在杨氏模量弹性形变，且电机受负载影响存在转速滑差率，这就导致理论激振频率与工件真实的抖动频率之间，始终存在一个动态漂移的公差，固定的陷波滤波器无法准确定位噪声谱线。

技术实现思路

1、为了解决现有技术无法在抑制高频机械振动的同时，有效保留微观缺陷特征的问题，本发明提出适用于批量生产的铁附件镀层质量视觉检测方法，该方法包括：

2、s1，获取传动装置的运行脉冲与铁附件的原始灰度矩阵，将所述运行脉冲转化为位移量，基于所述位移量对所述原始灰度矩阵进行重采样，得到校准灰度矩阵，基于所述运行脉冲计算机械基准频率；s2，获取传输带滑差参数，基于所述机械基准频率与所述传输带滑差参数构建局部寻优窗口，在所述局部寻优窗口内定位目标空间频点，对所述目标空间频点执行频域陷波切除，得到去噪灰度矩阵；s3，基于所述去噪灰度矩阵计算局部主曲率，构建反射模型，计算镜面反射分量，基于所述去噪灰度矩阵与所述镜面反射分量，得到漫反射分量图；s4，获取灰度阈值，基于所述灰度阈值，从所述漫反射分量图中提取异常连通域，计算所述异常连通域的缺陷面积，根据所述缺陷面积向执行机构下发控制信号，去除不合格品。

3、本发明通过获取运行脉冲并将其转化为位移量对图像进行重采样，消除了传输带速度波动带来的图像畸变，基于脉冲计算基准频率，并结合滑差参数构建寻优窗口，能够动态定位因传输带弹性形变而漂移的振动频点，在降低运动模糊的同时，保留了真实的表面缺陷边缘。

4、进一步地，所述得到校准灰度矩阵包括：获取所述传动装置的传动参数，结合所述传动参数，将累积的所述运行脉冲映射为传输带实际行进的所述位移量，以所述位移量作为基准坐标系，对所述原始灰度矩阵执行空间插值处理，生成空间间距均匀的所述校准灰度矩阵。

5、本发明通过将运行脉冲映射为实际行进的位移量，并据此进行空间插值处理，消除了传输带速度不匀导致的图像非线性拉伸，确保了校准灰度矩阵的空间几何刚性，为后续的频域变换和曲率计算提供了无畸变的图像基础。

6、进一步地，所述计算机械基准频率包括：基于所述运行脉冲，获取所述传动装置的转动量，根据所述转动量确定所述传动装置的激振周期，将所述激振周期作为影响图像抖动的所述机械基准频率。

7、进一步地，在所述局部寻优窗口内定位目标空间频点包括：结合光学系统的系统参数，将所述机械基准频率映射为图像坐标轴上的名义空间频点，以所述名义空间频点为基准，结合所述传输带滑差参数，确定所述局部寻优窗口；在所述局部寻优窗口内提取频谱能量极值点，将所述极值点定义为所述目标空间频点。

8、本发明通过引入传输带滑差参数来确定局部寻优窗口，并在窗口内提取频谱能量极值点作为目标频点，有效解决了工业现场中因皮带弹性形变、负载变化导致振动频率漂移的问题，能够自适应追踪噪声谱线，有效提升了去噪的准确性与现场适应能力。

9、进一步地，所述得到去噪灰度矩阵包括：将所述校准灰度矩阵转换至频率域，得到频谱矩阵；对于所述频谱矩阵，以所述目标空间频点为中心，划定切除区，去除所述切除区内的频谱能量，将处理后的所述频谱矩阵转换回空间域，得到所述去噪灰度矩阵。

10、进一步地，所述计算局部主曲率包括：计算所述去噪灰度矩阵中像素点的空间偏导数，利用所述空间偏导数构建海森矩阵，提取所述海森矩阵的特征参量，基于所述特征参量确定对应像素点的所述局部主曲率。

11、本发明利用去噪后图像的空间偏导数构建海森矩阵，并提取特征参量确定局部主曲率，能够有效评估铁附件表面的形变程度，避免了机械振动误判为表面缺陷。

12、进一步地，所述得到漫反射分量图包括：将所述局部主曲率作为法线偏转指标，结合所述反射模型及材质特性参数，计算所述镜面反射分量，从所述去噪灰度矩阵的像素总光强中，去除所述镜面反射分量，得到所述漫反射分量图。

13、进一步地，计算所述异常连通域的缺陷面积包括：在所述漫反射分量图中，提取大于所述灰度阈值的像素点，定义为异常像素点；将空间上相邻的所述异常像素点进行聚类，得到所述异常连通域；统计所述异常连通域包含的像素数量，进而确定所述缺陷面积。

14、进一步地，所述适用于批量生产的铁附件镀层质量视觉检测方法还包括：预设面积下限，当所述缺陷面积大于所述面积下限时，判定所述铁附件为不合格。

15、进一步地，所述适用于批量生产的铁附件镀层质量视觉检测方法还包括：基于所述运行脉冲，计算所述不合格品到达执行工位的延迟时间，在到达所述延迟时间时，向所述执行机构下发所述控制信号，以触发去除操作。

16、本发明利用不断累加的运行脉冲，计算出不合格品到达执行工位的延迟时间，并定时触发去除操作，确保了流水线上快速流动的残次品能够被准确隔离，提高了质量筛查的效率。

17、本发明具有以下技术效果：

18、本发明通过机理建模，去除了镀锌层表面的镜面高光，使微小漏镀点、白锈等缺陷在漫反射图上清晰显现，降低了漏检率；并且通过将底层机电运行参数与图像频域相映射，在去除振动伪影的同时，完整保留了高频的真实缺陷形貌，确保了批量生产线高节拍、无人化的实时质量拦截需求。