專利名稱：小型工件表面缺陷的評估方法以及檢測不合格工件的流程的制作方法
技術領域：
本發明涉及小型工件表面缺陷技術領域，尤其涉及一種小型工件表面缺陷的評估方法以及利用該評估方法檢測表面不合格工件的流程。
背景技術：
表面缺陷是影響小型工件表面質量的一個重要因素，直接影響著最終產品的外觀和使用性能。例如，小型的永磁體工件的表面缺陷一方面影響到磁性材料用戶關注的永磁材料的表磁分布和磁性能均勻性等特性，另一方面主要影響著永磁材料的耐腐蝕性這一決定磁體壽命的重要特性。小型的機械零部件的表面缺陷則嚴重影響著其力學性能和產品的外觀。目前，對于表面缺陷的檢測，國內外已具備了很多種方法，如人工目測法、激光超聲檢測法，渦流檢測技術及光電檢測技術等。但是，上述檢測方法中大部分存在不足之處而不能在工業中推廣應用，例如人工目測法存在檢測效率低、檢測質量受人的因素的影響較大，以及會增加成本等不足；激光超聲檢測法由于原理限制主要應用于超微裂紋的缺陷檢測，難以評估具有多種缺陷的工件；渦流檢測技術適用于大型板材的檢測。因此，設計一種對存在缺角、掉邊、裂紋、麻坑、異形等多種表面缺陷的小型工件進行缺陷檢測和評估的方法具有重要的應用價值。
發明內容
本發明的技術目的針對現有技術中關于小型工件表面缺陷檢測方法的不足，提供一種小型工件表面缺陷評估的新方法，以及利用該評估方法檢測表面不合格工件的流程， 尤其適用于存在缺角、掉邊、裂紋、麻坑、異形等多種缺陷的小型工件。本發明實現上述技術目的所采用的技術方案為一種小型工件表面缺陷的評估方法，包括如下步驟步驟1 采用工業相機在特定光源下采集小型工件表面圖像，并進行中值濾波處理，然后采用最大類間方差法計算圖像分割的最佳閾值，對濾波后的圖像進行閾值分割，得到二值圖像；步驟2 對二值圖像進行輪廓檢測，得到所有外輪廓，對所有外輪廓進行多邊形近似，然后根據小型工件的形狀特征，設置一定的面積、內角閾值，標記并提取滿足閾值且具有凸性特征的輪廓，達到定位小型工件的目的，得到工件的輪廓信息以及定位后的掩膜圖像；步驟3 缺角、掉邊和異形三種缺陷反映在工件的輪廓上面，麻坑和裂紋兩種缺陷位于工件表面內部，根據以下方法進行工件表面缺陷的評估(1)對于輪廓上缺角或掉邊的嚴重程度，采用凸缺陷評估給出凸缺陷評估參數，根據工件的輪廓信息，檢測輪廓的凸缺陷，得到深度最大的凸缺陷的位置和深度信息，深度的大小反映缺角或掉邊缺陷大小的嚴重程度；
(2)對于輪廓上缺角或掉邊較多，而每一個凸缺陷的深度都不是很大的情況，采用凸缺陷與直線度相結合評估給出直線度評估參數，根據工件的輪廓上最大深度的凸缺陷位置信息，去掉該凸缺陷的鄰域，對余下的每一條邊進行最小二乘法直線擬合，然后計算直線度誤差，直線度誤差的大小反映缺角或/和掉邊缺陷多少的嚴重程度；(3)對于異形缺陷的嚴重程度，采用對邊平行度評估給出對邊平行度評估參數，根據工件的輪廓信息，計算對邊的夾角，即對邊平行度夾角，該對邊平行度夾角的大小反映異形缺陷的大小程度；(4)對于麻坑和裂紋兩種缺陷，采用基于直方圖統計和麻坑像素所占比例的閾值分割方法評估首先，根據掩膜圖像，計算感興趣區域的直方圖，得到小型工件表面區域的直方圖統計和總像素數s ；然后，根據用戶對麻坑大小的要求，換算出麻坑所占的像素數m;其次，根據直方圖統計，計算出像素數所占比例為m/s的最佳分割閾值T，該最佳分割閾值T滿足
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權利要求
1.一種小型工件表面缺陷的評估方法，其特征是包括如下步驟步驟1 采用工業相機在特定光源下采集小型工件表面圖像，并進行中值濾波處理，然后采用最大類間方差法計算圖像分割的最佳閾值，對濾波后的圖像進行閾值分割，得到二值圖像；步驟2 對二值圖像進行輪廓檢測，得到所有外輪廓，對所有外輪廓進行多邊形近似， 然后根據小型工件的形狀特征，設置一定的面積、內角閾值，標記并提取滿足閾值且具有凸性特征的輪廓，達到定位小型工件的目的，得到工件的輪廓信息以及定位后的掩膜圖像；步驟3 缺角、掉邊和異形三種缺陷反映在工件的輪廓上面，麻坑和裂紋兩種缺陷位于工件表面內部，根據以下方法進行工件表面缺陷的評估(1)對于輪廓上缺角或掉邊的嚴重程度，采用凸缺陷評估給出凸缺陷評估參數，根據工件的輪廓信息，檢測輪廓的凸缺陷，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邊缺陷大小的嚴重程度；(2)對于輪廓上缺角或掉邊較多，而每一個凸缺陷的深度都不是很大的情況，采用凸缺陷與直線度相結合評估給出直線度評估參數，根據工件的輪廓上最大深度的凸缺陷位置信息，去掉該凸缺陷的鄰域，對余下的每一條邊進行最小二乘法直線擬合，然后計算直線度誤差，直線度誤差的大小反映缺角或掉邊缺陷多少的嚴重程度；(3)對于異形缺陷的嚴重程度，采用對邊平行度評估給出對邊平行度評估參數，根據工件的輪廓信息，計算對邊的夾角，即為對邊平行度夾角，該對邊平行度夾角的大小反映異形缺陷的大小程度；(4)對于麻坑和裂紋兩種缺陷，采用基于直方圖統計和麻坑像素所占比例的閾值分割方法評估首先，根據掩膜圖像，計算感興趣區域的直方圖，得到小型工件表面區域的直方圖統計和總像素數s ；然后，根據用戶對麻坑大小的要求，換算出麻坑所占的像素數m;其次，根據直方圖統計，計算出像素數所占比例為m/s的最佳分割閾值T，該最佳分割閾值T滿足公式 τargmm | ^Η{ )-τηΙ s\，其中，h(t)為感興趣區域的直方圖統計密度函數；τ t=0‘最后，對感興趣區域進行閾值分割，并對每個分割區域進行輪廓檢測、計算輪廓面積計算，即為分割區域輪廓面積，該分割區域輪廓面積的大小反映麻坑的大小程度，計算分割區域輪廓的包圍矩形，該包圍矩形的長度和長度與寬度的比值參數反映裂紋的情況。
2.利用權利要求1所述的小型工件表面缺陷的評估方法檢測工件表面不合格產品的流程，其特征是包括如下步驟步驟1 采用工業相機在特定光源下采集小型工件表面圖像，并進行中值濾波處理，然后采用最大類間方差法計算圖像分割的最佳閾值，對濾波后的圖像進行閾值分割，得到二值圖像；步驟2 對二值圖像進行輪廓檢測，得到所有外輪廓，對所有外輪廓進行多邊形近似，然后根據小型工件的形狀特征，設置一定的面積、內角閾值，標記并提取滿足閾值且具有凸性特征的輪廓，達到定位小型工件的目的，得到工件的輪廓信息以及定位后的掩膜圖像；步驟3 設置工件表面最大凸缺陷深度閾值、直線度誤差閾值、對邊平行度夾角閾值， 以及分割區域輪廓面積的閾值；步驟4 對工件輪廓進行凸缺陷評估、直線度評估和對邊平行度評估，對工件表面內部進行分割區域輪廓面積評估；將得到的表面最大凸缺陷深度、直線度誤差、對邊平行度夾角以及分割區域輪廓面積與所設置的相應的閾值進行比較，若其中任一值大于所設置的相應的閾值，則該工件為表面不合格產品，當所有值均小于所設置的相應的閾值時，該工件為表面合格產品。
全文摘要
本發明公開了一種小型工件表面缺陷的評估方法，該方法利用工業相機在特定光源下采集小型工件表面圖像，基于圖像處理及輪廓分析的方法檢測小型工件的缺角、掉邊、異形、麻坑、裂紋等多種缺陷，然后采用凸缺陷評估參數，以及凸缺陷評估參數與直線度評估參數相結合的方法評估小型工件的缺角、掉邊等缺陷的嚴重程度與多少程度，采用基于直方圖統計和麻坑像素所占比例的閾值分割方法評估麻坑與裂紋缺陷的程度。基于該評估，本發明還提供了一種檢測表面不合格工件的流程，其誤檢率低且速度快，能夠滿足小型工件的在線檢測要求，并且應用范圍廣泛，適用于各種小型工件的表面缺陷檢測問題。
文檔編號G01N21/88GK102353680SQ20111019104
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年7月8日
發明者吳亮, 莊克成, 王志堅, 王欣剛 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所