板材缺陷检测装置及方法与流程

1.本发明涉及板材缺陷检测领域，具体涉及一种板材缺陷检测装置及方法。


背景技术：

2.在板材的生产过程中，可能会在板材表面形成各种缺陷，例如凹痕、孔洞等，而这些缺陷将会导致板材的性能降低、强度减弱或表面光滑度达不到要求，因此需要在线生产时进行实时检测。
3.现有技术中检测板材的表面的缺陷的方法中，人工目视法劳动强度大、检测不全面、缺乏量化、置信度低，无法满足现代化生产的需要；超声、电涡流法、漏磁法对表面缺陷敏感性低、对缺陷的显示不直观、受环境因素的影响较大，检测精度和速度较低。
4.因此，亟需一种新的板材缺陷检测装置及方法。


技术实现要素：

5.本发明提供一种板材缺陷检测装置及方法，能够高精度、快速地获取板材的包括深度信息的表面缺陷信息。
6.第一方面，本发明实施例提供一种板材缺陷检测装置，包括：底座，限定检测区域；支架组件，跨过检测区域滑动支撑在底座上；成像组件，安装于支架组件，以采集检测区域待测板材的表面图像；距离感测组件，安装于支架组件，以采集待测板材表面缺陷的深度信息。
7.根据本发明实施例的一个方面，距离感测组件滑动设置在支架组件上，距离感测组件在支架组件上的滑动方向横向于支架组件在底座上的滑动方向。
8.根据本发明实施例的一个方面，成像组件为多个，多个成像组件投影到待测板材的视场覆盖待测板材的宽度，成像组件包括图像感测部件及与图像感测部件间隔设置的光源。
9.根据本发明实施例的一个方面，支架组件包括分别跨过检测区域滑动支撑在底座上的第一支架和第二支架，成像组件位于第一支架上，距离感测组件位于第二支架上。
10.根据本发明实施例的一个方面，支架组件通过滑动组件滑动连接于底座，滑动组件包括配套使用的滑轨及滑块，滑轨和滑块中的一者设置于底座，另一者设置于支架组件。
11.根据本发明实施例的一个方面，还包括板材承托组件，板材承托组件至少部分位于检测区域内且对应检测区域具有用于放置待测板材的承托面，板材承托组件包括：输送机构，用于连续输送待测板材至检测区域以及将检测完成的待测板材连续输送出检测区域；承托平台，对应设置在检测区域并限定承托面；升降机构，设置在承托平台下方且用于升降待测板材。根据本发明实施例的一个方面，承托平台在承托面的边缘具有限位边缘，承托组件还包括纠偏机构，纠偏机构使待测板材抵靠至限位边缘。
12.第二方面，本发明实施例提供一种板材缺陷检测方法，采用根据上述任一实施方式的板材缺陷检测装置对板材缺陷进行检测，检测方法包括步骤：成像组件通过支架组件
滑动以采集检测区域待测板材的表面图像，得到具有表面缺陷数据的成像信息；距离感测组件通过支架组件滑动以采集待测板材表面缺陷的深度信息，得到待测板材的缺陷深度数据。
13.根据本发明实施例的一个方面，成像组件通过第一支架相对于底座匀速滑动以采集待测板材的表面图像，距离感测组件通过第二支架相对于底座滑动以采集待测板材表面缺陷的深度信息。
14.根据本发明实施例的一个方面，第二支架与第一支架同步运动，或者第二支架沿底座滑动的过程中具有停顿。
15.根据本发明实施例的一个方面，第二支架相对于底座滑动的同时距离感测组件沿第二支架滑动。
16.根据本发明实施例的一个方面，还包括步骤：将同一个待测板材的缺陷深度数据与表面缺陷数据对应拟合。
17.根据本发明实施例的一个方面，将同一个待测板材的缺陷深度数据与表面缺陷数据对应拟合的步骤具体包括：在检测区域内限定基准平面和基准边缘；根据基准平面和基准边缘构建坐标系；将缺陷深度数据与表面缺陷数据分别与坐标系对应；基于与坐标系的对应关系将同一个待测板材的缺陷深度数据与表面缺陷数据拟合。
18.根据本发明实施例的板材缺陷检测装置，通过安装在支架组件上的成像组件采集待测板材的表面图像，且通过安装在支架组件上的距离感测组件采集待测板材表面缺陷的深度信息。一方面，成像组件能够快速地高精度地采集板材表面包括缺陷的图像。另一方面，距离感测组件能够采集对应缺陷的深度信息，能够得到包括缺陷深度信息的板材表面缺陷信息。再一方面，通过支架组件移动以采集相应信息，减小检测时若板材移动会导致的板材表面振动，通过支架组件移动能够相应提高检测精度。
附图说明
19.通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征，附图并未按照实际的比例绘制。
20.图1示出根据本发明实施例的板材缺陷检测装置的结构示意图；
21.图2示出根据本发明实施例的板材缺陷检测装置的板材承托组件的结构示意图；
22.图3示出根据本发明实施例的板材缺陷检测装置包括板材承托组件的结构示意图；
23.图4示出根据本发明一个实施例的板材缺陷检测方法的流程图；
24.图5示出根据本发明另一个实施例的板材缺陷检测方法的流程图；
25.图6示出根据本发明另一个实施例的板材缺陷检测方法中步骤s130的子流程图。
26.图中：
27.1-底座；
28.2-支架组件；22-第一支架；23-第二支架；
29.3-成像组件；
30.4-距离感测组件；
31.5-滑动组件；51-滑轨；52-滑块；
32.6-板材承托组件；61-输送机构；62-承托平台；63-升降机构。
具体实施方式
33.下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
35.图1示出根据本发明实施例的板材缺陷检测装置的结构示意图。本发明实施例提供的板材缺陷检测装置包括：底座1、支架组件2、成像组件3和距离感测组件4。
36.底座1可以是桁架结构，也可以是实心结构。底座1可以是单独设置的，也可以连接于板材生产或运输设备的底座组件，还可以是该底座组件的一部分。应该理解的是，在一些实施例中，底座1可以是地面限定能够起到支撑作用的部分或区域。底座1限定检测区域，该检测区域用于检测置于该检测区域内的待测物体，尤其是待测板材的表面缺陷。
37.支架组件2跨过检测区域滑动支撑在底座1上。
38.在一些实施例中，支架组件2通过滑动组件5滑动连接于底座1，滑动组件5包括配套使用的滑轨51及滑块52，滑轨51和滑块52中的一者设置于底座1，另一者设置于支架组件2。在图1所示的实施例中，滑轨51设置于底座1，滑块52设置于支架组件2。支架组件2包括连接至滑块52的支撑部，以及远离底座1连接于支撑部的延伸部。滑轨51沿着检测区域的长度方向延伸。
39.滑动组件5可以是一组或多组，多组滑动组件5平行设置。在包括一组滑动组件5的实施例中，支架组件2大体呈l型，延伸部的一端连接于支撑部，另一端悬置。在包括两组滑动组件5的实施例中，支架组件2大体呈u型，延伸部连接在一对支撑部之间。可以理解的是，在一些实施例中，滑块52设置于底座1而滑轨51设置于支架组件2。
40.在一些实施例中，支架组件2包括分别跨过检测区域滑动支撑在底座1上的第一支架22和第二支架23。可以理解的是，在另一些实施例中，第一支架22和第二支架23连接为一体，或者支架组件2包括一个支架。
41.成像组件3安装于支架组件2，以采集检测区域待测板材的表面图像。成像组件3可以安装在支架组件2的延伸部上，且成像组件3的成像视场朝向检测区域。成像组件3可以为一个或多个，多个成像组件3投影到待测板材的视场覆盖待测板材的宽度。成像组件3沿检
测区域的宽度方向间隔设置在支架组件2的延伸部上。成像组件3包括图像感测部件及与图像感测部件间隔设置的光源。图像感测部件可以是照相机。光源可以包括多个，多个光源可以分别对待测板材提供不同角度的光，图像感测部件可以采集在不同角度的光下的待测板材的表面图像。具体地，获取在控制光照和视角条件下的3幅图像，采用光度立体视觉的方法计算待测板材表面法向量，并在基于高度的全局优化和局部特征保持的基础上，通过金字塔式多尺度逼近，由表面法向量恢复三维表面信息。即用一个表面在不同光照条件下所拍摄的图像序列来重构这个表面的形状。在一些实施例中，成像组件3位于第一支架22上。
42.距离感测组件4安装于支架组件2，以采集待测板材表面缺陷的深度信息。距离感测组件4可以安装在支架组件2的延伸部上，且距离感测组件4具有朝向检测区域的感测方向。距离感测组件4为位移传感器，例如为激光位移传感器。在一些实施例中，距离感测组件4滑动设置在支架组件2上，距离感测组件4在支架组件2上的滑动方向横向于支架组件2在底座1上的滑动方向。在一些实施例中，距离感测组件4位于第二支架23上。第二支架23相对于底座1滑动的同时距离感测组件4可以在第二支架23上滑动，以沿检测区域的长度方向和宽度方向对位于检测区域内的待测板材采集深度数据。距离感测组件4通过两个平行的滑轨滑动设置在第二支架23上，这两个滑轨在第二支架23两端之间延伸且竖直排布。
43.根据本发明实施例的板材缺陷检测装置，通过安装在支架组件2上的成像组件3采集待测板材的表面图像，且通过安装在支架组件2上的距离感测组件4采集待测板材表面缺陷的深度信息。一方面，成像组件3能够快速地高精度地采集板材表面包括缺陷的图像。另一方面，距离感测组件4能够采集对应缺陷的深度信息，能够得到包括缺陷深度信息的板材表面缺陷信息。再一方面，通过支架组件2移动以采集相应信息，减小检测时若板材移动会导致的板材表面振动，通过支架组件2移动能够相应提高检测精度。在一些可选的实施例中，设置多个成像组件3能够覆盖更宽的待测板材，进而能够对大尺寸板材进行缺陷检测。在一些可选的实施例中，成像组件3包括图像感测部件和光源，通过不同位置的光源提供在不同光照角度下的板材图像，对待测板材表面三维重建，快速准确地获得待测板材表面的三维模型，能够采用光度立体视觉法高精度地还原待测板材的表面中的缺陷。
44.在一些实施例中，本发明实施例提供的板材缺陷检测装置还包括板材承托组件6。图2示出根据本发明实施例的板材缺陷检测装置的板材承托组件的结构示意图。图3示出根据本发明实施例的板材缺陷检测装置包括板材承托组件的结构示意图。板材承托组件6至少部分位于检测区域内且对应检测区域具有用于放置待测板材的承托面。板材承托组件6可以是单独设置的，也可以是连接于板材运输组件或者是其一部分。
45.板材承托组件6包括输送机构61、承托平台62和升降机构63。其中，输送机构61用于连续输送待测板材至检测区域以及将检测完成的待测板材连续输送出检测区域。输送机构61可以是传送带或滚动轮组。承托平台62对应设置在检测区域并限定承托面。升降机构63设置在承托平台62下方且用于升降待测板材。具体地，承托平台62具有用于供位于检测区域的待测板材对应的部分输送机构61升降的凹槽。升降机构63包括液压缸以及相互套设的导向杆和导向套，导向杆和导向套围绕液压缸设置，可以具有一组或多组导向杆和导向套，导向杆和导向用于辅助液压缸的升降运动。
46.在一些实施例中，承托平台62在承托面的边缘具有限位边缘，承托组件1还包括纠偏机构，纠偏机构使待测板材抵靠至限位边缘。限位边缘可以具有超出输送机构61表面的
高度，纠偏机构可以在待测板材在输送机构61输送时使待测板材沿对应限位边缘的一侧输送。在另一些可选的实施例中，纠偏机构可以在待测板材位于检测区域后使待测板材抵靠至限位边缘。纠偏机构可以是例如拨轮的拨动机构，还可以是例如导向条的导向机构。
47.本发明实施例提供的板材缺陷检测装置，板材承托组件6能够对待测板材准确定位，以提高检测精度。
48.本发明实施例提供的板材缺陷检测装置，待测板材由输送机构61输送，纠偏机构使待测板材沿对应限位边缘的一侧运动，待测板材到达检测区域后，升降机构63将输送机构61对应检测区域的部分下降到承托平台62的凹槽中，待测板材同时下降到承托平台62的承托面，承托面作为基准平面，第一支架22和第二支架23通过滑动组件5沿检测区域长度方向滑动，同时距离感测组件4沿第二支架23滑动，成像组件3采集待测板材的表面图像，距离感测组件4采集待测板材表面缺陷的深度信息，检测完成后，升降机构63将输送机构61升起，待测板材上升到运输位置，输送机构61将检测后的待测板材输送出检测区域，第一支架22和第二支架23通过滑动组件5返回到初始位置。
49.图4示出根据本发明一个实施例的板材缺陷检测方法的流程图。
50.本发明实施例提供一种板材缺陷检测方法，采用根据上述任一实施方式的板材缺陷检测装置对板材缺陷进行检测。板材缺陷可以是凹坑类缺陷，例如细小的缺陷、具有一定深度的凹坑缺陷或通孔缺陷。本发明实施例提供的板材缺陷检测方法包括步骤：
51.s110：成像组件3通过支架组件2滑动以采集检测区域待测板材的表面图像，得到具有表面缺陷数据的成像信息。
52.具体地，成像组件3通过第一支架22相对于底座1匀速滑动以采集待测板材的表面图像。成像组件3在待测板材的成像区域具有一定面积，第一支架22匀速滑动时，成像组件3以预定频率进行拍照，该预定频率使得相邻两次拍照的成像区域相连接或相交。
53.s120：距离感测组件4通过支架组件2滑动以采集待测板材表面缺陷的深度信息，得到待测板材的缺陷深度数据。距离感测组件4通过第二支架23相对于底座1滑动以采集待测板材表面缺陷的深度信息，第二支架23相对于底座1滑动的同时距离感测组件4沿第二支架23滑动。具体地，距离感测组件4沿第二支架23往返滑动。
54.本发明实施例提供的板材缺陷检测方法，成像组件3通过支架组件2滑动以采集检测区域待测板材的表面图像，得到具有表面缺陷数据的成像信息，且距离感测组件4通过支架组件2滑动以采集待测板材表面缺陷的深度信息，得到待测板材的缺陷深度数据。一方面，成像组件3能够快速地高精度地采集板材表面包括缺陷的图像。另一方面，距离感测组件4能够采集对应缺陷的深度信息，能够得到包括缺陷深度信息的板材表面缺陷信息。再一方面，通过支架组件2移动以采集相应信息，减小检测时若板材移动会导致的板材表面振动，通过支架组件2移动能够相应提高检测精度。
55.在一些实施例中，第二支架23与第一支架22同步运动。距离感测组件4以预定频率进行测距。这样成像组件3和距离感测组件4采集速度快，效率高。
56.在另一些实施例中，第二支架23沿底座1滑动的过程中具有停顿。具体地，第二支架23移动至第一位置，距离感测组件4在移动一个宽度后，第二支架23移动至第二位置，距离感测组件4如此进行往复运动，能够大体完整覆盖待测板材表面，信息更精准。
57.图5示出根据本发明另一个实施例的板材缺陷检测方法的流程图。
58.在一些实施例中，检测方法还包括步骤s130：将同一个待测板材的缺陷深度数据与表面缺陷数据对应拟合。通过计算装置将缺陷深度数据与表面缺陷数据相对应，并拟合成完整的缺陷信息。
59.图6示出根据本发明另一个实施例的板材缺陷检测方法中步骤s130的子流程图。
60.在一些实施例中，步骤s130具体包括：
61.s131：在检测区域内限定基准平面和基准边缘。在一些实施例中，通过板材承托组件6的承托面限定基准平面，以及通过承托面的边缘限定基准边缘。基准平面能够作为成像组件3和距离感测组件4的探测基准。
62.s132：根据基准平面和基准边缘构建坐标系。
63.s133：将缺陷深度数据与表面缺陷数据分别与坐标系对应。即分别确定缺陷深度数据与表面缺陷数据在坐标系中位置。
64.s134：基于与坐标系的对应关系将同一个待测板材的缺陷深度数据与表面缺陷数据拟合。即根据在坐标系中对应位置拟合同一个待测板材的缺陷深度数据与表面缺陷数据。
65.本发明实施例提供的板材缺陷检测方法，通过基于基准平面和基准边缘构建坐标系，并对应坐标系拟合对应缺陷深度数据与表面缺陷数据，分析拟合速度快，精度高。
66.依照本发明如上文所述的实施例，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。