小型工件表面缺陷的评估方法以及检测不合格工件的流程.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102353680A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102353680A(43)申请公布日2012.02.15(21)申请号201110191045.8(22)申请日2011.07.08(71)申请人中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址315201浙江省宁波市镇海区庄市大道519号(72)发明人吴亮王欣刚庄克成王志坚(74)专利代理机构北京鸿元知识产权代理有限公司11327代理人陈英俊(51)Int.Cl.G01N21/88(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称小型工件表面缺陷的评估方法以及检测不合格工件的流程(57)摘要本发明公开了一种小型工件表面缺陷的评估方法，该方法利用工业相机在特定光源下采集小型工件表面图像，基于图像处理及轮廓分析的方法检测小型工件的缺角、掉边、异形、麻坑、裂纹等多种缺陷，然后采用凸缺陷评估参数，以及凸缺陷评估参数与直线度评估参数相结合的方法评估小型工件的缺角、掉边等缺陷的严重程度与多少程度，采用基于直方图统计和麻坑像素所占比例的阈值分割方法评估麻坑与裂纹缺陷的程度。基于该评估，本发明还提供了一种检测表面不合格工件的流程，其误检率低且速度快，能够满足小型工件的在线检测要求，并且应用范围广泛，适用于各种小型工件的表面缺陷检测问题。CN1023568ACCNN110235368002353687A权利要求书1/2页1.一种小型工件表面缺陷的评估方法，其特征是：包括如下步骤：步骤1：采用工业相机在特定光源下采集小型工件表面图像，并进行中值滤波处理，然后采用最大类间方差法计算图像分割的最佳阈值，对滤波后的图像进行阈值分割，得到二值图像；步骤2：对二值图像进行轮廓检测，得到所有外轮廓，对所有外轮廓进行多边形近似，然后根据小型工件的形状特征，设置一定的面积、内角阈值，标记并提取满足阈值且具有凸性特征的轮廓，达到定位小型工件的目的，得到工件的轮廓信息以及定位后的掩膜图像；步骤3：缺角、掉边和异形三种缺陷反映在工件的轮廓上面，麻坑和裂纹两种缺陷位于工件表面内部，根据以下方法进行工件表面缺陷的评估：(1)对于轮廓上缺角或掉边的严重程度，采用凸缺陷评估：给出凸缺陷评估参数，根据工件的轮廓信息，检测轮廓的凸缺陷，得到深度最大和次大的凸缺陷的位置和深度信息，深度的大小反映缺角或掉边缺陷大小的严重程度；(2)对于轮廓上缺角或掉边较多，而每一个凸缺陷的深度都不是很大的情况，采用凸缺陷与直线度相结合评估：给出直线度评估参数，根据工件的轮廓上最大深度的凸缺陷位置信息，去掉该凸缺陷的邻域，对余下的每一条边进行最小二乘法直线拟合，然后计算直线度误差，直线度误差的大小反映缺角或掉边缺陷多少的严重程度；(3)对于异形缺陷的严重程度，采用对边平行度评估：给出对边平行度评估参数，根据工件的轮廓信息，计算对边的夹角，即为对边平行度夹角，该对边平行度夹角的大小反映异形缺陷的大小程度；(4)对于麻坑和裂纹两种缺陷，采用基于直方图统计和麻坑像素所占比例的阈值分割方法评估：首先，根据掩膜图像，计算感兴趣区域的直方图，得到小型工件表面区域的直方图统计和总像素数s；然后，根据用户对麻坑大小的要求，换算出麻坑所占的像素数m；其次，根据直方图统计，计算出像素数所占比例为m/s的最佳分割阈值T，该最佳分割阈值T满足公式：其中，h(t)为感兴趣区域的直方图统计密度函数；最后，对感兴趣区域进行阈值分割，并对每个分割区域进行轮廓检测、计算轮廓面积计算，即为分割区域轮廓面积，该分割区域轮廓面积的大小反映麻坑的大小程度，计算分割区域轮廓的包围矩形，该包围矩形的长度和长度与宽度的比值参数反映裂纹的情况。2.利用权利要求1所述的小型工件表面缺陷的评估方法检测工件表面不合格产品的流程，其特征是：包括如下步骤：步骤1：采用工业相机在特定光源下采集小型工件表面图像，并进行中值滤波处理，然后采用最大类间方差法计算图像分割的最佳阈值，对滤波后的图像进行阈值分割，得到二值图像；步骤2：对二值图像进行轮廓检测，得到所有外轮廓，对所有外轮廓进行多边形近似，2CCNN110235368002353687A权利要求书2/2页然后根据小型工件的形状特征，设置一定的面积、内角阈值，标记并提取满足阈值且具有凸性特征的轮廓，达到定位小型工件的目的，得到工件的轮廓信息以及定位后的掩膜图像；步骤3：设置工件表面最大凸缺陷深度阈值、直线度误差阈值、对边平行度夹角阈值，以及分割区域轮廓面积的阈值；步骤4：对工件轮廓进行凸缺陷评估、直线度评估和对边平行度评估，对工件表面内部进行分割区域轮廓面积评估；将得到的表面最大凸缺陷深度、直线度误差、对边平行度夹角以及分割区域轮廓面积与所设置的相应的阈值进行比较，若其中任一值大于所设置的相应的阈值