本實(shí)用新型一種物體表面劃痕檢測(cè)裝置屬于自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，特別是對(duì)物體表面劃痕、褶皺等瑕疵方面的自動(dòng)檢測(cè)，可廣泛應(yīng)用在汽車生產(chǎn)、金屬、漆面以及光學(xué)加工領(lǐng)域，尤其適用于對(duì)單一背景下物體表面的劃痕瑕疵的精準(zhǔn)檢測(cè)。
背景技術(shù)：
物體表面劃痕檢測(cè)一直是生產(chǎn)過程中質(zhì)量檢測(cè)的重要環(huán)節(jié)。目前多數(shù)表面劃痕檢測(cè)還處在傳統(tǒng)的人工領(lǐng)域，利用人眼視覺來判斷，沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，具有一定的主觀性和隨機(jī)性。因此不能得到精確的檢測(cè)結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述不足之處提供一種物體表面劃痕檢測(cè)裝置，采用圖像采集終端對(duì)LED環(huán)形閉光環(huán)境下的物體進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)采集后，經(jīng)過劃痕檢測(cè)器識(shí)別出物體表面的瑕疵部分，同時(shí)依據(jù)所檢測(cè)出的劃痕面積大小進(jìn)行不同級(jí)別的報(bào)警提示，同時(shí)將劃痕信息發(fā)送到控制終端進(jìn)行顯示。
本實(shí)用新型是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
物體表面劃痕檢測(cè)裝置包括圖像采集終端、劃痕檢測(cè)器和控制終端，劃痕檢測(cè)器分別與圖像采集終端以及控制終端相連；
所述圖像采集終端包括工業(yè)相機(jī)和閉環(huán)光源控制器，閉環(huán)光源控制器為工業(yè)相機(jī)提供亮度補(bǔ)償，確保得到亮度一致的圖像；
在圖像采集終端與劃痕檢測(cè)器之間設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；
所述劃痕檢測(cè)器采用DSP處理器；
所述控制終端為交互式終端，包括微處理器、輸入設(shè)備和顯示設(shè)備，微處理器分別與輸入設(shè)備以及顯示設(shè)備相連。
所述微處理器采用單片機(jī)。
所述輸入設(shè)備采用鍵盤，通過鍵盤將指令通過微處理器傳送到劃痕檢測(cè)器，從而設(shè)置劃痕檢測(cè)器的復(fù)位與輸出方式。
所述顯示設(shè)備采用液晶顯示器，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示劃痕參數(shù)化信息面積、大小和位置等信息，通過與輸入設(shè)備的配合對(duì)顯示劃痕進(jìn)行放大和截取。
在劃痕檢測(cè)器上還設(shè)有報(bào)警器，報(bào)警器與DSP處理器的輸出端相連。
為了匹配控制終端的圖像采集與劃痕檢測(cè)器的高速DSP處理器之間速度不匹配的矛盾，在DSP處理器與采集設(shè)備的視頻解碼器之間采用雙緩沖機(jī)制，采用兩片大容量高速靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器IS64LV51216
作為緩沖，視頻解碼器向一片SRAM寫入視頻數(shù)據(jù)、DSP處理器向另外一片SRAM讀數(shù)據(jù)處理。
所述閉環(huán)光源控制器采用MSU-10光源控制器，通過MSU-10光源控制器的反饋式光源亮度控制系統(tǒng)，形成LED閉環(huán)光源控制下的圖像采集終端，可適應(yīng)光源亮度的局部小范圍波動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)行亮度補(bǔ)償，確保得到亮度一致的圖像。
所述DSP處理器采用TMS320VC5402芯片。
所述液晶顯示器采用點(diǎn)陣式MGLS12864-LCD顯示模塊。
所述大容量高速靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM為IS64LV51216。
所述報(bào)警器采用聲光報(bào)警器，采用74LS122單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、蜂鳴器和LED報(bào)警燈為主要組成部件。
物體表面劃痕檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟：
1）圖像采集終端在LED閉環(huán)光源控制下采集得到亮度一致的所要檢測(cè)的物體表面信息，發(fā)送到劃痕檢測(cè)器，得到待檢測(cè)的數(shù)字圖像；
2）劃痕檢測(cè)器對(duì)步驟1）得到的數(shù)字圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與分割劃痕，同時(shí)將結(jié)果輸出到液晶顯示器；具體的檢測(cè)分割步驟如下，
2-1）DSP處理器通過7*7像素的窗口對(duì)步驟1）得到的數(shù)字圖像進(jìn)行平滑均值濾波處理，在保護(hù)圖像邊緣信息的前提下，去除噪聲；
2-2）采用Prewitt方法對(duì)經(jīng)過2-1）進(jìn)行濾波處理后的圖像進(jìn)行邊緣處理，突出背景與劃痕的灰度變化，同時(shí)確保劃痕的整體連續(xù)性；
2-3）通過魯棒性灰度直方圖方法選取動(dòng)態(tài)閾值，對(duì)步驟2-3）經(jīng)過邊緣處理的圖像進(jìn)行圖像分割；通過逐漸增大的高斯濾波器對(duì)直方圖進(jìn)行進(jìn)行卷積平滑處理，從而得到直方圖中兩個(gè)唯一的最大值和最小值作為分割的閾值，避免因直接使用灰度直方圖帶來的隨機(jī)波動(dòng)性問題；
2-4）對(duì)經(jīng)過步驟2-3）分割后的區(qū)域通過深度優(yōu)先法提取連通區(qū)域，反復(fù)搜索第一個(gè)未被處理的行程，在上下相鄰領(lǐng)域中判斷交疊區(qū)域；
2-5）為了避免區(qū)域中不相干的干擾部分，通過面積形態(tài)學(xué)方法，采用閔可夫斯基加法與膨脹法將步驟2-4）得到的連通區(qū)域擴(kuò)大，將包含劃痕的幾個(gè)獨(dú)立的區(qū)域合并為一個(gè)完整的連通區(qū)域；并按預(yù)設(shè)的面積大小規(guī)則，將一定范圍內(nèi)的區(qū)域選擇出來，依據(jù)面積大小，劃分劃痕種類；
2-6）將步驟2-4）得到的連通區(qū)域進(jìn)行腐蝕處理，通過半徑為4像素的圓形區(qū)域腐蝕劃痕區(qū)域，便于可視化顯示；
3）劃痕檢測(cè)器將檢測(cè)分割后的結(jié)果輸出到液晶顯示器，在液晶顯示器上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示劃痕參數(shù)化信息面積、大小和位置信息。
所述劃痕種類包括點(diǎn)劃痕、線劃痕和面劃痕等。
在劃痕檢測(cè)器上設(shè)置的報(bào)警器接收來自劃痕檢測(cè)器的信號(hào)，對(duì)不同劃痕種類進(jìn)行告警提示。
用戶通過快捷鍵盤設(shè)置劃痕檢測(cè)器的復(fù)位與輸出方式，對(duì)液晶顯示器上顯示的劃痕進(jìn)行放大和截取。
所述腐蝕就是用結(jié)構(gòu)元素在原有圖像上比對(duì)，相同的留下，不同的去除。
本實(shí)用新型物體表面劃痕檢測(cè)器具有獨(dú)立的處理功能，且體積小，可廣泛應(yīng)用在可移動(dòng)環(huán)境下，對(duì)產(chǎn)品表面瑕疵質(zhì)量檢測(cè)方面，不受距離范圍限制。同時(shí)通過對(duì)硬件部分的拓展，也可適用于大型工業(yè)下物體表面如鋼材、漆面木材、墻面等的劃痕檢測(cè)。尤其適用于對(duì)單一背景下物體表面的劃痕瑕疵的精準(zhǔn)檢測(cè)，對(duì)于產(chǎn)品表面質(zhì)量檢測(cè)具有重要意義。
附圖說明
以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖；
圖2是本實(shí)用新型的圖像采集終端的結(jié)構(gòu)實(shí)施例圖；
圖3是本實(shí)用新型的DSP處理器芯片的存儲(chǔ)接口圖；
圖4是本實(shí)用新型的報(bào)警器的控制原理圖；
圖5是本實(shí)用新型的液晶顯示器與微處理器之間的連接實(shí)施例圖；
圖6是本實(shí)用新型的輸入設(shè)備采用鍵盤時(shí)的實(shí)施例圖；
圖7是本實(shí)用新型的使用原理框圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖1，本實(shí)用新型物體表面劃痕檢測(cè)裝置包括圖像采集終端、劃痕檢測(cè)器和控制終端，劃痕檢測(cè)器分別與圖像采集終端以及控制終端相連；所述劃痕檢測(cè)器采用TMS320VC5402 DSP處理器；所述控制終端為交互式終端，包括微處理器、輸入設(shè)備和顯示設(shè)備，微處理器分別與輸入設(shè)備以及顯示設(shè)備相連。
所述微處理器采用單片機(jī)，所述單片機(jī)可以采用W78E58單片機(jī)。
所述輸入設(shè)備采用鍵盤，通過鍵盤將指令通過微處理器傳送到劃痕檢測(cè)器，從而設(shè)置劃痕檢測(cè)器的復(fù)位與輸出方式。
所述顯示設(shè)備采用液晶顯示器，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示劃痕參數(shù)化信息面積、大小和位置等信息，通過與輸入設(shè)備的配合對(duì)顯示劃痕進(jìn)行放大和截取。
在劃痕檢測(cè)器上還設(shè)有報(bào)警器，報(bào)警器與DSP處理器的輸出端相連。
圖2所示，在圖像采集終端與劃痕檢測(cè)器之間設(shè)有A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像；所述圖像采集終端包括工業(yè)相機(jī)和閉環(huán)光源控制器，閉環(huán)光源控制器為工業(yè)相機(jī)提供亮度補(bǔ)償，確保得到亮度一致的圖像；所述閉環(huán)光源控制器采用MSU-10光源控制器，通過MSU-10光源控制器的反饋式光源亮度控制系統(tǒng)，形成LED閉環(huán)光源控制下的圖像采集終端，可適應(yīng)光源亮度的局部小范圍波動(dòng)，自動(dòng)進(jìn)行亮度補(bǔ)償，確保得到亮度一致的圖像，工業(yè)相機(jī)采用1/2CCD相機(jī)，鏡頭f25mm。
圖3所示，DSP處理器TMS320VC5402芯片具有較好處理速度，具有三個(gè)可配置的視頻接口，可以和視頻輸入、輸出實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接，具有64位的外部存儲(chǔ)器接口，可方便擴(kuò)充，以適應(yīng)大容量視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，同時(shí)應(yīng)用芯片IS64LV51216擴(kuò)充了數(shù)據(jù)段，用SST39VF200A擴(kuò)充代碼段存儲(chǔ)器，提高數(shù)據(jù)處理速度與執(zhí)行效率，從而提高處理檢測(cè)效率。
報(bào)警器對(duì)于檢測(cè)到有劃痕質(zhì)量不好的產(chǎn)品進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警器的控制原理圖如圖4所示，利用可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74LS122將連續(xù)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為高電平，確保輸出端信號(hào)脈沖大于采集信號(hào)的積分周期，在輸出端S信號(hào)的高電平觸發(fā)下，激發(fā)三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器和LED報(bào)警燈。
液晶顯示器采用MGLS12864-LCD，由微處理器直接控制，MGLS12864-LCD與微處理器之間的具體連接實(shí)施如圖5所示。
輸入設(shè)備采用鍵盤時(shí)，可采用四鍵式控制，實(shí)現(xiàn)復(fù)位、灰度等級(jí)、放大和發(fā)送功能，連接實(shí)施例如圖6所示。
參照?qǐng)D7，本實(shí)用新型使用時(shí)，圖像采集終端在LED閉環(huán)光源控制下采集得到亮度一致的圖像后送到劃痕檢測(cè)器，劃痕檢測(cè)器快速實(shí)時(shí)檢測(cè)與分割劃痕，同時(shí)將結(jié)果輸出到液晶顯示器。用戶可以通過快捷鍵盤控制整個(gè)檢測(cè)器的復(fù)位與輸出方式，在液晶顯示器上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示劃痕參數(shù)化信息面積、大小和位置等信息，對(duì)顯示劃痕進(jìn)行放大和截取。提供一種等級(jí)報(bào)警模塊，綜合所檢測(cè)劃痕類型和等級(jí)指標(biāo)，依據(jù)前期劃痕類型點(diǎn)劃痕、線劃痕和面劃痕，將報(bào)警分為三個(gè)等級(jí)，給出不同級(jí)別的告警提示。
本裝置體積小、便于攜帶，可廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品物表劃痕、凹陷瑕疵等方面的質(zhì)量檢測(cè)；同時(shí)，可方便擴(kuò)展微控制接口，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端傳輸，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程劃痕檢測(cè)；對(duì)有瑕疵的表面給出警告提示，避免人工檢測(cè)的不確定性和主觀性。