一种机器视觉缺陷检测设备

1.本发明涉及工件缺陷检测技术领域，特别涉及一种机器视觉缺陷检测设备。


背景技术：

2.管件等特种设备在制造、使用过程存在电弧损伤、焊瘤、凹陷、腐蚀等各种质量问题，管件表面缺陷检测是管件质量评估、管件可靠性评价的依据，也是提升管件制造质量、使用性能的基础。
3.根据nb/t47013-2015《承压设备无损检测》中规定，管件表面缺陷主要分为线形缺陷与圆形缺陷。管件表面缺陷等级需根据缺陷的长度、大小、面积等参数进行划分。在实际检测中，多为人工抓取管件进行观察，从而判断其表面缺陷所在位置，并需使用相应精度的测量工具，对其进行缺陷等级判断。现有技术中的管件表面缺陷检测设备的自动化程度较低，仍需要人工操作实现对管件内壁的缺陷检测，影响了管件的生产效率。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种机器视觉缺陷检测设备，能够自动检测管件内外壁的缺陷，提高生产效率。
5.根据本发明的第一方面实施例的机器视觉缺陷检测设备，包括：储料机构，包括有储料箱、导引件和出料箱，所述导引件设有进料端和出料端，所述进料端与所述储料箱连接，所述出料箱设置在所述出料端的一侧，所述储料箱用于放置待检测的管件物料，所述出料箱用于放置检测完毕的管件物料，所述导引件用于引导管件物料完成检测流程；检测机构，所述检测机构设置于所述导引件的出料端，所述检测机构包括有第一检测仪、第二检测仪、抓取组件和第一驱动机构，所述抓取组件用于抓取固定管件物料，所述第一检测仪和所述第二检测仪间隔相对设置，所述第一检测仪和所述第二检测仪之间形成供管件物料穿过的间隙，所述第一检测仪用于检测管件物料的外壁面，所述第二检测仪用于检测管件物料的内壁面，所述第一驱动机构用于驱动所述抓取组件旋转，以带动管件物料旋转，使所述第一检测仪、第二检测仪检测管件物料的整个圆周壁面。
6.根据本发明实施例的机器视觉缺陷检测设备，至少具有如下有益效果：管件从储料箱中出来后，经过导引件来到检测机构处，抓取组件固定管件物料后，第一检测仪位于管件物料的外部，第二检测仪位于管件物料内部，第一检测仪和第二检测仪分别拍摄外壁面和内壁面的图像，然后图像经过计算机的比对，便能完成对管件表面缺陷的检测，随后管件进入出料箱，便实现了管件表面缺陷检测的自动化。
7.根据本发明的一些实施例，所述抓取组件包括有固定杆和可相对所述固定杆伸缩的伸缩杆，所述伸缩杆远离固定杆一端设有固定部件，所述伸缩杆具有收缩的第一位置和伸长的第二位置，当所述伸缩杆在第二位置，固定部件抓取固定管件物料。
8.根据本发明的一些实施例，所述固定部件包括有安装座、多个套筒、与所述套筒数量对应的多个滑杆和第二驱动机构，所述安装座与所述伸缩杆固定连接，多个所述套筒与
所述安装座的外周固定连接，所述滑杆与所述套筒滑动连接，所述滑杆与所述第二驱动机构连接，所述滑杆顶端还设有顶板，所述顶板与所述套筒间连接有弹性件，当所述伸缩杆在第一位置，所述第二驱动机构驱动所述滑杆向靠近所述安装座的方向滑动，以使所述固定部件不与管件物料接触，当所述伸缩杆在第二位置，所述第二驱动机构停止驱动所述滑杆，使所述滑杆在所述弹性件作用下向所述安装座外滑动，从而抓取固定管件物料。
9.根据本发明的一些实施例，所述第一检测仪包括有底座、摄像组件和至少一条灯带，所述摄像组件安装于所述底座上，所述灯带安装于所述摄像组件的一侧，所述第二检测仪与所述第一检测仪结构相同，所述第仪检测仪的所述摄像组件与所述第二检测仪的所述摄像组件相对设置。
10.根据本发明的一些实施例，所述机器视觉缺陷检测设备还包括有输送机构，所述输送机构上设置多个所述检测机构，所述输送机构用于输送多个所述检测机构依次对管件物料进行检测。
11.根据本发明的一些实施例，所述机器视觉缺陷检测设备还包括有推动部件，所述推动部件的一端安装于所述输送机构上，所述推动部件的另一端与所述检测机构连接，所述推动部件用于推动所述检测机构以及管件物料进入所述出料箱中。
12.根据本发明的一些实施例，所述出料箱与所述输送机构倾斜设置，所述出料箱、所述输送机构与所述出料端平行设置。
13.根据本发明的一些实施例，所述储料箱的侧面设有第一通孔，所述第一通孔与所述进料端连接，所述出料箱的侧面设有第二通孔，所述第二通孔与所述出料端连接，所述第一通孔用于使管件物料进入所述导引件中，所述第二通孔用于将检测完的管件物料进入所述出料箱中。
14.根据本发明的一些实施例，所述进料端与所述出料端之间的夹角为90度至150度。
15.根据本发明的一些实施例，所述机器视觉缺陷检测设备还包括有操作机构，所述操作机构包括有计算机和操作面板，所述计算机分别与所述操作面板、所述第一检测仪和所述第二检测仪电连接。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1为本发明实施例机器视觉缺陷检测设备的结构示意图；
19.图2为本发明实施例中检测机构的结构示意图；
20.图3为本发明实施例中第一检测仪或第二检测仪的结构示意图；
21.图4为本发明实施例中的导引件的结构示意图；
22.附图标记：
23.储料箱110，导引件120，出料箱130，进料端121，出料端122，检测机构200，第一检测仪210，第二检测仪220，固定杆231，伸缩杆232，第一驱动机构233，固定部件240，安装座241，套筒242，滑杆243，弹性件244，顶板245，底座211，摄像组件212，灯带213，输送机构
310，推动部件320，第二通孔131。
具体实施方式
24.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系可为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
27.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
28.参照图1至图4，本发明提供了一种机器视觉缺陷检测设备，包括储料机构和检测机构200，储料机构包括有储料箱110、导引件120和出料箱130，导引件120设有进料端121和出料端122，进料端121与储料箱110连接，出料箱130设置在出料端122的一侧，储料箱110用于放置待检测的管件物料，出料箱130用于放置检测完毕的管件物料，导引件120用于引导管件物料完成检测流程；检测机构200设置于导引件120的出料端122，检测机构200包括有第一检测仪210、第二检测仪220、抓取组件和第一驱动机构233，抓取组件用于抓取固定管件物料，第一检测仪210和第二检测仪220间隔相对设置，第一检测仪210和第二检测仪220之间形成供管件物料穿过的间隙，第一检测仪210用于检测管件物料的外壁面，第二检测仪220用于检测管件物料的内壁面，第一驱动机构233用于驱动抓取组件旋转，以带动管件物料旋转，使第一检测仪210、第二检测仪220检测管件物料的整个圆周壁面。
29.待检测的管件物料一开始存放在储料箱110中，当开始检测时，管件物料便从储料箱110移动至导引件120上，经过导引件120的导引来到检测机构200处，随后，抓取组件便会固定住管件物料，从而完成对管件的抓取，因为抓取组件、第二检测仪220和第一检测仪210之间是间隔设置，所以在固定完成后，管件物料的管壁则在第一检测仪210和第二检测仪220之间，第一检测仪210在外部，第二检测仪220在管件物料的内部，随后，抓取组件带动管件物料旋转，此时第一检测仪210和第二检测仪220便能对完整的管件物料内外壁图像进行拍摄，随后在计算机上进行比对，便能完成对管件物料内外壁的缺陷检测，当检测完成后，抓取组件将松开管件物料，使物料能够移动至出料箱130中。可以理解的是，第一驱动机构233可以采用电机驱动、气缸驱动等驱动方式。
30.本发明的一些实施例中，抓取组件包括有固定杆231和可相对固定杆231伸缩的伸缩杆232，伸缩杆232远离固定杆231一端设有固定部件240，伸缩杆232具有收缩的第一位置和伸长的第二位置，当伸缩杆232在第二位置，固定部件240抓取固定管件物料。
31.本发明的一些实施例中，固定部件240包括有安装座241、多个套筒242、与套筒242数量对应的多个滑杆243和第二驱动机构，安装座241与伸缩杆232固定连接，多个套筒242与安装座241的外周固定连接，滑杆243与套筒242滑动连接，滑杆243与第二驱动机构连接，滑杆243顶端还设有顶板245，顶板245与套筒242间连接有弹性件244，当伸缩杆232在第一位置，第二驱动机构驱动滑杆243向靠近安装座241的方向滑动，以使固定部件240不与管件物料接触，当伸缩杆232在第二位置，第二驱动机构停止驱动滑杆243，使滑杆243在弹性件244作用下向安装座241外滑动，从而抓取固定管件物料。可以理解的是，第二驱动机构可以采用丝杆螺母的传动方式同时对多个滑杆进行驱动，或者采用气缸、电机等驱动方式。
32.另外，还可在套筒242中设置第一吸附机构，并在滑杆243与顶板245连接的一端设置与第一吸附机构相配合的第二吸附机构，控制第一吸附机构与第二吸附机构相互吸引，以使滑杆243收入套筒242中，从而带动顶板245收缩，确保对管件物料固定时，顶板245能够进入管件物料的内部，可以理解的是，第一吸附机构可采用电磁铁，对应的，第二吸附机构可采用铁块，对电磁铁通电，电磁铁吸引铁块带动滑杆243向套筒242方向移动，电磁铁断电后，滑杆243在弹性件244的弹力作用下复位。
33.将抓取组件设置为可伸缩形式，便能通过伸缩功能来抓取管件物料，当不需要对管件物料进行检测时，伸缩杆232便位于固定杆231内部，此时检测机构200也位于导引件120的一侧当需要固定管件物料时，伸缩杆232沿固定杆231轴线延伸，穿过管件物料内部，随后固定部件240在弹性件244的作用下，滑杆243滑出套筒242，将顶板245顶住管件内壁，从而完成对管件物料的固定，为了更好完成固定作用，顶板245可以采用圆弧形，从而能够更好地与管件物料地内壁贴合，也就能更好地固定管件物料，同样，顶板245与管件内壁接触的一面可以设置防滑件，比如橡胶，树脂等，也可以在顶板245表面设置防滑花纹，这样能够增大顶板245与管件物料内壁之间的摩檫力，从而在检测时，管件物料不会滑落以及不旋转。可以理解的是，弹性件244可以采用弹簧、弹性杆等零件，固定部件240同样可以采用夹子等零件。
34.本发明的一些实施例中，第一检测仪210包括有底座211、摄像组件212和至少一条灯带213，摄像组件212安装于底座211上，灯带213安装于摄像组件212的一侧，第二检测仪220与第一检测仪210结构相同，第一检测仪210的摄像组件212与第二检测仪220的摄像组件212相对设置。
35.灯带213能够为摄像组件212提供光照，提高摄像组件212对管件物料内外壁的拍摄清晰度，摄像组件212可以为ccd相机或者cmos相机，将摄像组件212设置为长条状，从而能够保证摄像组件212能够完整的拍摄管件物料内外壁面的图像。
36.本发明的一些实施例中，机器视觉缺陷检测设备还包括有输送机构，输送机构上设置多个检测机构200，输送机构用于输送多个检测机构200依次对管件物料进行检测。
37.本发明的一些实施例中，机器视觉缺陷检测设备还包括有推动部件320，推动部件320的一端安装于输送机构上，推动部件320的另一端与检测机构200连接，推动部件320用于推动检测机构200以及管件物料进入出料箱130中。
38.本发明的一些实施例中，出料箱130与输送机构倾斜设置，出料箱130、输送机构310与出料端122平行设置。
39.当管件物料移动至检测机构200处时，推动部件320推动检测机构200，然后使抓取
组件靠近管件物料，随后抓取组件固定管件物料进行检测，当检测完成后，推动部件320再次推动检测机构200，以使检测机构200和管件物料一起进入出料箱130内，随后第二驱动机构驱动滑杆243向安装座241内滑动，从而抓取组件松开管件物料，完成对管件的运输以及检测。输送机构310可以采用传送带，并且在传送带上设置多个检测机构200，这样在进行检测时，可以依次对管件物料进行检测。将出料箱130和输送机构倾斜设置，可以使管件物料在检测完成后在重力作用下自然滑落，自然堆积在出料箱130底部，可以理解的是，可以在出料箱130最底侧设置可开合的出料口，方便提取检测完成的管件物料，推动部件320可以选择伸缩杆、气缸或者电机传动等部件。
40.本发明的一些实施例中，储料箱110的侧面设有第一通孔，第一通孔与进料端121连接，出料箱130的侧面设有第二通孔131，第二通孔131与出料端122连接，第一通孔用于使管件物料进入导引件120中，第二通孔131用于将检测完的管件物料进入出料箱130中。
41.本发明的一些实施例中，进料端121与出料端122之间的夹角为90度至150度。
42.当管件物料在导引件120上滑落时，设置进料端121与出料端122的夹角为90度至150度。可以避免管件物料滑出导引件120，方便检测机构200抓取固定管件物料。
43.本发明的一些实施例中，机器视觉缺陷检测设备还包括有操作机构，操作机构包括有计算机和操作面板，计算机分别与操作面板、第一检测仪210和第二检测仪220电连接。
44.计算机中装载有对摄像组件212拍摄得到的图像进行处理的图像识别软件，例如matlab程序，计算机用于接受摄像组件212拍摄的图像即采集图像，以及接受标准图像，然后经过程序对比两个图像，便能得出检测结果。在图像的获取中，主要是根据当前待检测管件的表面属性以及缺陷的特征，构建特定的照明系统和成像系统(即摄像组件212)，从而获得样品表面的数字图像，并且获得缺陷与背景对比度较高的图像，便于后期的图像处理；
45.在图像处理中，主要从原始图像中剔除缺陷以外的干扰信息，并将缺陷的图像信息增强，从而分割出只包含缺陷区域的图像，并通过计算当前待检测管件中缺陷的特征参数，从而实现缺陷的分类以及缺陷等级的划分；
46.在图像的反馈中，主要将缺陷信息进行显示以及存储，并且根据当前检测出的缺陷类别以及缺陷等级，在后续的自动化执行机构中对待检测管件进行分类；
47.对于管件表面，特别是金属管件表面的缺陷度检测，由于金属管件表面的粗糙等级远远低于其他样品(如纺织品、砂纸等)表面的粗糙等级，并且会对入射光产生镜面反射以及一定的漫反射，在金属管件表面的缺陷检测中，当入射光线经过上表面时，在光滑的上表面，一部分入射光遵循镜面反射定律形成反射光，并且有一大部分入射光在上表面发生折射后进一步透过下表面后形成透射光；而在缺陷位置处，会改变原始入射光的方向，形成具有一定方向范团的散射光。因此可以近似认为金属管件表面对入射光作用后会形成反射光、透射光和散射光。
48.对于摄像组件212的成像系统而言，通过接收不同的光线，可以形成明场检测或者暗场检测。
49.明场检测：入射光经过待检测样品表面，一部分光形成镜面反射光，另一部分光线折射到下表面进而形成透射光，利用成像系统接收上表面的反射光或者下表面的透射光，而缺陷处产生的散射光会射向周围的环境中，从而在待检测图像中，缺陷位置处为黑色图像，而非缺陷位置处呈现明亮的背景图像；
50.暗场检测：入射光在缺陷位置处产生的散射光进入成像系统，而反射光和透射光射向周围的环境中，从而在待检测图像中，缺陷位置处的灰度较高，而图像背景的灰度较低。
51.计算机对比标准图像和采集图像的方法为采用图像差分算法模型，所述图像差分算法模型为：
[0052][0053]
其中，i(x，y)为采集图像，i
standard
(x，y)为标准图像，δi(x，y)的值即为得到的缺陷检测结果数据。
[0054]
图像差分算法模型是一种图像运算，通过将两张图像做差分运算能够提取出图像之问具有差异性的信息，对于复杂图像，如复杂的纹理图像，常常选择一张不包含缺陷的标准图像，利用基于灰度值或者基于图像特征的匹配方法，将待检测图像与标准图像中相应的像素点位于同一个位置上，然后在将两福图像做差分运算如公式所示，采用上述运算一方面能够将具有不变性的固有纹理信息剔除，另一方面将纹理发生变化的划痕信息保留在结果图像中，从而在复杂的图像中突出了缺陷信息并且弱化了非缺陷的背景信息。
[0055]
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。