專利名稱：一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬板帶表面微小缺陷在線檢測方法以及實現(xiàn)該方法的裝置與算法，通過紅色、綠色、藍(lán)色三臺條形光源和單臺彩色線陣CCD攝像機的組合，在不增加攝像機分辨率的情況下可實現(xiàn)表面微小缺陷的在線檢測。并且在檢測微小缺陷的同時，還可以通過現(xiàn)有算法實現(xiàn)常規(guī)缺陷的檢測，結(jié)合微小缺陷和常規(guī)缺陷的檢測結(jié)果就可以得到金屬板帶表面完整的缺陷信息。
背景技術(shù)：
表面缺陷是影響金屬板帶質(zhì)量的一個重要因素，尤其對于高品質(zhì)金屬板帶，如汽車板、家電板、不銹鋼等，對于表面缺陷的要求非常嚴(yán)格。為了在線檢測金屬板帶表面質(zhì)量，控制表面缺陷的產(chǎn)生，從20世紀(jì)70年代開始，發(fā)達(dá)國家投入巨資研制表面在線檢測技術(shù)。到20世紀(jì)末，德國、美國、日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開發(fā)了具有實用價值的機器視覺表面在線 檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的原理是將光源發(fā)出的光照射到金屬板帶表面，通過CCD攝像機在線采集金屬板帶表面的反射光。由于缺陷區(qū)域與無缺陷區(qū)域在反射性質(zhì)上的不同，因此，在攝像機采集到的圖像中，缺陷區(qū)域與無缺陷區(qū)域在灰度上存在著差別，通過圖像處理算法可檢測缺陷區(qū)域并對缺陷進(jìn)行分類識別。照明方式是機器視覺表面在線檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵，它直接影響到缺陷在圖像中的對比度。表面檢測技術(shù)中常用的照明方式有兩種，一種是明場照明，一種是暗場照明。附圖中，圖I表示了明場照明和暗場照明的工作原理。

圖1(a)是明場照明方式，攝像機放置在反射光的光路上。如果金屬中表面沒有缺陷，反射光的光強應(yīng)該是分布均勻的。如果表面有缺陷，反射光的光強在缺陷區(qū)域就會發(fā)生變化，通過圖像中灰度的變化情況可檢測缺陷區(qū)域。圖1(b)是暗場照明方式，攝像機沒有放置在反射光的光路上。如果金屬板帶表面是絕對光滑的，那么攝像機就采集不到反射光。如果表面上有三維缺陷(凹凸性的缺陷)，就會在缺陷區(qū)域造成漫反射，攝像機就可以采集到漫反射光，因此暗場照明方式可檢測三維缺陷。明場照明和暗場照明的原理來源于鏡面反射，由于一般的金屬板帶不是嚴(yán)格的鏡面，因此，在實際應(yīng)用中，往往把兩種照明方式結(jié)合起來使用。為了減少設(shè)備數(shù)量，降低系統(tǒng)成本，也可以采用介于明場照明與暗場照明的方式，如附圖的圖2所示。與圖I相比，圖2中攝像機所在的角度介于明場照明與暗場照明之間，在這種角度下，系統(tǒng)可以同時檢測到明場照明和暗場照明下的缺陷，在不增加設(shè)備的情況下，達(dá)到檢測多種缺陷類型的目的。但是明場照明、暗場照明和介于明暗場照明的方式對于微小缺陷的檢出能力不足。為了提高微小缺陷的檢出能力，需要提高攝像機的分辨率，這樣會增加設(shè)備成本，而且由于攝像機分辨率增加會造成數(shù)據(jù)量的增加，從而對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力提出更高的要求。本發(fā)明在不增加攝像機分辨率的基礎(chǔ)上，將不同顏色(紅、綠、藍(lán))的照明光源從不同角度照射到金屬板帶表面，利用一臺彩色線陣CCD攝像機同時采集這些反射光，并分成不同的通道圖像。利用不同角度照明對微小缺陷產(chǎn)生的反射光的差異，設(shè)計算法檢測微小缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用了單臺彩色線陣CXD攝像機與紅色、綠色、藍(lán)色三臺條形光源的組合實現(xiàn)表面微小缺陷和常規(guī)缺陷的檢測。通過單臺彩色線陣CXD攝像機與紅色、藍(lán)色二臺條形光源組合實現(xiàn)表面微小缺陷的檢測，所述彩色三CXD的線陣攝像機，具有R、G、B三行像元，分別對紅、綠、藍(lán)三種波長的光線敏感，放置在垂直于金屬板帶表面的方向上，所述紅色、藍(lán)色條形光源放置在金屬板帶寬度方向上，其在金屬板帶表面的光照區(qū)域相同，該區(qū)域也就是攝像機的圖像采集區(qū)域，所述紅色、藍(lán)色條形光源分別放置在攝像機位于金屬板帶運行方向的兩側(cè)，其入射角相等，發(fā)光強度相等，距離金屬板帶表面的高度也相等，從攝像機采集到的彩色圖像分離出R、G、B通道圖像，其中R、B通道圖像分別對應(yīng)所述紅色、藍(lán)色條形光源的反射光強度分布，本發(fā)明設(shè)計了表面傾角計算方法，可通過R通道圖像和B通道圖像計算表面傾角分布圖，并根據(jù)表面傾角分布圖檢測金屬板帶表面微小缺陷。 本發(fā)明的表面傾角分布圖計算方法是，將攝像機采集到的彩色圖像分離出R、B通道圖像，根據(jù)R、B通道圖像計算表面傾角分布圖，計算公式為
權(quán)利要求
1.一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測方法，其特征在于通過單臺彩色線陣CCD攝像機與紅色、藍(lán)色二臺條形光源組合實現(xiàn)表面微小缺陷的檢測，所述彩色三CXD的線陣攝像機，具有R、G、B三行像元，分別對紅、綠、藍(lán)三種波長的光線敏感，放置在垂直于金屬板帶表面的方向上，所述紅色、藍(lán)色條形光源放置在金屬板帶寬度方向上，其在金屬板帶表面的光照區(qū)域相同，該區(qū)域也就是攝像機的圖像采集區(qū)域，所述紅色、藍(lán)色條形光源分別放置在攝像機位于金屬板帶運行方向的兩側(cè)，其入射角相等，發(fā)光強度相等，距離金屬板帶表面的高度也相等，從攝像機采集到的彩色圖像分離出R、G、B通道圖像，其中R、B通道圖像分別對應(yīng)所述紅色、藍(lán)色條形光源的反射光強度分布，本發(fā)明設(shè)計了表面傾角計算方法，可通過R通道圖像和B通道圖像計算表面傾角分布圖，并根據(jù)表面傾角分布圖檢測金屬板帶表面微小缺陷。
2.如權(quán)利要求I所述的一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測方法，其特征在于所述的表面傾角分布圖計算方法將攝像機采集到的彩色圖像分離出R、B通道圖像，根據(jù)R、B 通道圖像計算表面傾角分布圖，計算公式為
3.如權(quán)利要求1、2所述的一種金屬板帶表面微小缺陷的在線檢測方法，其特征在于增加一臺綠色條形光源，該光源與紅色、藍(lán)色條形光源照射到金屬板帶表面同一區(qū)域，所述綠色條形光源的入射角為0° -15°，與攝像機形成了介于明暗場的照明方式，G通道圖像對應(yīng)所述綠色條形光源反射光強度分布，通過G通道圖像可檢測金屬板帶表面常規(guī)缺陷，結(jié)合微小缺陷檢測結(jié)果就可以得到金屬板帶表面完整的缺陷信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬板帶表面微小缺陷在線檢測方法，從攝像機采集到的彩色圖像分離出R、G、B通道圖像，分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)光源的反射光強度分布，設(shè)計的表面傾角計算方法，可通過R通道圖像和B通道圖像計算表面傾角分布圖，并根據(jù)表面傾角分布圖檢測金屬板帶表面微小缺陷，G通道圖像為介于明暗場照明方式得到的金屬板帶表面圖像，通過該圖像可用現(xiàn)有的算法檢測金屬板帶表面的常規(guī)缺陷。結(jié)合微小缺陷和常規(guī)缺陷的檢測結(jié)果就可以得到金屬板帶表面完整的缺陷信息。
文檔編號G01N21/89GK102830123SQ20121029233
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者徐科, 徐金梧, 周鵬, 楊朝霖 申請人:北京科技大學(xué)