基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置与方法与流程

本发明属于石膏板表面缺陷检测，尤其涉及基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置与方法。

背景技术：

1、石膏板是一种环保型建筑装饰材料，随着板材品质要求不断提高，对石膏板表面质量要求也在提高。传统的人工巡检往往难以兼顾全面检测和检测精度，此时急需一种更加先进的检测方法，来解决这一严峻的问题。

2、常见的视觉技术中，主要是使用高分辨率的工业相机配合光源采集图像，通过相机进行捕捉被测物体的实时图像，利用图形处理算法将各种表面缺陷进行识别。

3、但随着石膏板的种类多样化和缺陷大小变小的趋势，利用现有的视觉技术会有很多不足。因受石膏板种类变化，导致相机采集的视野出现偏大或偏小的问题；因被测物的不同反光特性，导致光源无法集中照射，使相机采集的缺陷会出现过饱和或失真，让图像采集质量大幅降低，影响石膏板表面缺陷的检测精度。

技术实现思路

1、本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置与方法，能够用于石膏板表面缺陷检测的生产过程中，替代工人的巡检工作，以实现全自动化实时缺陷检测。该装置和方法能有效的降低企业用工成本，并且做到产品的应检尽检，大幅提高石膏板板材的产品品质。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置，其特征在于：包括

4、设备框架，用于固定各表面缺陷检测模块；

5、光源控制模块，用于调节光源的亮度和光照角度；

6、工业相机模块，用于采集石膏板的图像，并传输至图像预处理模块；

7、图像预处理模块，用于对图像进行降噪、增强、分割和拼接的图像预处理操作，并将处理后的图像传输至缺陷检测模块；

8、缺陷检测模块，用于对处理后的图像进行分类，完成目标缺陷的定位和缺陷检测，并对石膏板表面质量做出判断和数据统计；

9、输送设备，用于输送石膏板在工业相机模块下移动；

10、数据处理模块，用于同步控制光源控制模块、工业相机模块和输送设备，计算brdf值。

11、进一步地，光源控制模块包括安装支架、固定架、驱动电机、联轴器和led光源，安装支架设于设备框架上，固定架设于安装支架上并与安装支架转动连接，联轴器的一端与固定架相连接，联轴器的另一端与驱动电机相连接，led光源设于固定架上。

12、进一步地，工业相机模块包括相机组件、固定座和驱动组件，驱动组件设于设备框架上，相机组件设于固定座上，驱动组件与固定座相连接并驱动固定座移动。

13、进一步地，驱动组件包括电机、丝杆、螺母套和滑轨，电机与丝杆相连接并驱动丝杆转动，螺母套设于丝杆上，固定座与螺母套固定连接，固定座设有滑块，滑块设于滑轨上并与滑轨滑动连接。

14、进一步地，相机组件包括相机、连接板、固定板、第一减震弹簧和第二减震弹簧，相机设于固定板上，连接板设有活动块，固定座设有导轨，活动块设于导轨上并与导轨滑动连接，固定板和连接板之间设有第一导杆和第一减震弹簧，第一减震弹簧套设于第一导杆上，固定板设有连接块，连接块和连接板之间设有第二导杆和第二减震弹簧，第二减震弹簧套设于第二导杆上。

15、进一步地，相机设有变焦镜头。

16、本发明还公开了基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测方法，其特征在于包括如下步骤：

17、s1、石膏板放置于输送设备上，通过输送设备在检测装置上移动

18、s2、通过到位传感器检测到石膏板通过，启动工业相机模块，调节光源角度，对石膏板的正面进行图像采集；；

19、s3、图像预处理模块将采集的图像进行预处理；

20、s4、缺陷检测模块对预处理的图像进行检测，并输出结果，依据视觉检测的结果，系统输出缺陷类型与缺陷等级；

21、s5、plc根据结果进行分拣。

22、步骤s2中，根据石膏板表面反射情况，调整光源控制模块，从而采集石膏板的明暗特征图像，光源角度调整满足下列公式：

23、

24、用球坐标参数化上述参数：

25、：入射天顶角，与表面法向量的夹角，；

26、：入射方位角，与参考方向的夹角，；

27、：反射天顶角，与表面法向量的夹角，；

28、：反射方位角，与参考方向的夹角，；

29、：波长，照射石膏板的光源波长；

30、：由入射方向的光引起的，在反射方向上的微分辐射亮度；

31、：入射方向的微分辐射照度。

32、进一步地，步骤s3的详细步骤为：图像预处理需要对采集的图像进行特征提取，而后对图像进行拼接或分割，之后对拼接或分割的图像进行降噪处理，最后对图像进行增强处理。

33、进一步地，步骤s4的详细步骤为：缺陷检测需要对增强处理的图像进行检测，识别缺陷，并对缺陷位置进行定位，最后对图像进行分了，将已知的缺陷归纳成确切的类别，通过标签将缺陷图像的位置、大小和类别进行标注，统计并输出结果，依据视觉检测的结果，系统输出缺陷类型与缺陷等级。

34、进一步地，在步骤s4中，若为对石膏板的正面板进行检测，则检测的缺陷包括上纸起沟、纸接头、斜边、跑浆、边部破损和版面起鼓；若为对石膏板的背面板进行检测，则检测的缺陷包括下纸起折。

35、本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

36、本发明提供了一种基于机器视觉的石膏板缺陷检测装置，包括设备框架、光源控制模块、工业相机模块、图像预处理模块、缺陷检测模块、输送设备，本发明能够将光源集中照射在缺陷处，便于采集图像，并将缺陷图像增强和图像分离，并识别、定位和分类缺陷，提高缺陷检测的精度和检测效果。

1.基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置，其特征在于：包括

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置，其特征在于：所述光源控制模块包括安装支架、固定架、驱动电机、联轴器和led光源，所述安装支架设于所述设备框架上，所述固定架设于所述安装支架上并与所述安装支架转动连接，所述联轴器的一端与所述固定架相连接，所述联轴器的另一端与所述驱动电机相连接，所述led光源设于所述固定架上。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置，其特征在于：所述工业相机模块包括相机组件、固定座和驱动组件，所述驱动组件设于所述设备框架上，所述相机组件设于所述固定座上，所述驱动组件与所述固定座相连接并驱动所述固定座移动。

4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置，其特征在于：所述驱动组件包括电机、丝杆、螺母套和滑轨，所述电机与所述丝杆相连接并驱动所述丝杆转动，所述螺母套设于所述丝杆上，所述固定座与所述螺母套固定连接，所述固定座设有滑块，所述滑块设于所述滑轨上并与所述滑轨滑动连接。

5.根据权利要求3所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测装置，其特征在于：所述相机组件包括相机、连接板和固定板，所述相机设于所述固定板上，所述连接板设有活动块，所述固定座设有导轨，所述活动块设于所述导轨上并与所述导轨滑动连接，所述固定板和所述连接板之间设有第一导杆和第一减震弹簧，所述第一减震弹簧套设于所述第一导杆上，所述固定板设有连接块，所述连接块和所述连接板之间设有第二导杆和第二减震弹簧，所述第二减震弹簧套设于所述第二导杆上。

6.基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测方法，其特征在于包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测方法，其特征在于：步骤s2中，根据石膏板表面反射情况，调整光源控制模块，从而采集石膏板的明暗特征图像，光源角度调整满足下列公式：

8.根据权利要求6所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测方法，其特征在于：步骤s3的详细步骤为：图像预处理需要对采集的图像进行特征提取，而后对图像进行拼接或分割，之后对拼接或分割的图像进行降噪处理，最后对图像进行增强处理。

9.根据权利要求6所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测方法，其特征在于：步骤s4的详细步骤为：缺陷检测需要对增强处理的图像进行检测，识别缺陷，并对缺陷位置进行定位，最后对图像进行分了，将已知的缺陷归纳成确切的类别，通过标签将缺陷图像的位置、大小和类别进行标注，统计并输出结果，依据视觉检测的结果，系统输出缺陷类型与缺陷等级。

10.根据权利要求6所述的基于机器视觉的石膏板表面缺陷检测方法，其特征在于：在步骤s4中，若为对石膏板的正面板进行检测，则检测的缺陷包括上纸起沟、纸接头、斜边、跑浆、边部破损和版面起鼓；若为对石膏板的背面板进行检测，则检测的缺陷包括下纸起折。