一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及機器視覺光學成像領域與圖像處理領域，尤其設及一種機器視覺檢測 物體表面微變形的成像裝置及其方法。
【背景技術】
[0002] 機器視覺經過數十年的發展，給工業自動化帶來了全新的解決方法，廣泛應用于 工業制造過程中的產品質量檢測。機器視覺技術與工業自動化相結合，由此產生了視覺檢 測技術。而視覺檢測最關鍵的就是設計正確光學成像方案和圖像處理方法。因此有針對性 的光源照明和成像方法與其圖像處理方法變得極為重要。
[0003] 由于工業產品生產時的質量控制的不確定因素，產品表面常常產生各種缺陷，其 中大部分缺陷在生產中已經有有效的避免方法或檢測方法，而對于物體表面的微變形缺陷 由于其體現為小的凸起或者凹陷，并且與物體背景同色，很難通過現有的成像方法進行成 像，即使成像后，其特征用現有的圖像處理方法也很難進行識別。
[0004] 結構光通常被用于物體的Ξ維測量技術中，若要通過二維的圖像獲取Ξ維的信息 可W借助結構光。結構光在Ξ維成像的過程中，就是作為一維的輔助信息被投射到物體上。 在缺陷檢測領域解構光的應用并不廣泛。傳統的Ξ維檢測方法有通過接觸式的探針檢測 等，但效率較低且容易造成二次劃傷。通過結構光進行非接觸的視覺檢測技術能夠針對工 業產品的微變形缺陷的檢測有好的效果。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種機器視覺檢測物體 表面微變形的成像裝置及其方法。有效的解決被檢測物體表面微變形缺陷太小且與目標同 色造成的無法成像的問題，使物體表面微變形的缺陷信息得W表征和識別。
[0006] 本發明通過下述技術方案實現：
[0007] -種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，包括顯示器1、攝像機2和計算機 3;顯示器1用于調制產生正弦相移的光柵條紋光5;攝像機2和顯示器1設置在被檢測物體4 表面的上方;使顯示器1的光柵條紋光5照射至該被檢測物體4的整個上表面，并在被檢測物 體4的整個上表面形成條紋圖像，攝像機2用于采集被檢測物體4表面上反射的條紋圖像，并 將其傳遞給計算機3的圖像分析系統。所述顯示器1為液晶顯示顯示器。所述攝像機2為工業 相機。
[000引所述攝像機2、顯示器1呈V字型安裝在被檢測物體4的上方。
[0009] 當被檢測物體4表面有凸起或者凹陷時會造成光線反射率的改變及偏折，使光柵 條紋局部扭曲變形，該扭曲變形的部位即是該被檢測物體4表面的微變形。
[0010] -種機器視覺檢測物體表面微變形的方法如下：由計算機3的圖像分析系統，根據 相移解調的方法，對條紋圖像進行分析，通過獲取相位信息的變化，得到被檢測物體4光滑 表面的梯度分布，即得到被檢測物體4表面高度信息的改變，從而獲取被檢測物體4表面微 變形缺陷信息，條紋圖像獲取相位信息的具體方法如下：
[0011] 通過計算機3的圖像分析系統，采用相移法進行相位提取，相移法在一個周期內需 要將相位不同的多幅光柵條紋光投影到被測物體表面，通過對采集到的一組條紋圖像進行 相位處理來獲得相位值；
[0012] 設光柵條紋光5對被檢測物體4投射了光柵條紋圖像的數量為N，則在一個投影周 期內，連續投影的兩幅光柵條紋圖像的相位差就是如/N，若第η幅光柵條紋圖像上每個點的 光照強度用In來表示，則有公式如下：
[0013]
[0014] 在上式中，a(x，y)代表背景的光柵條紋光5的光照強度強，而b(x，y)則為被檢測物 體4的表面對外界光線的反射率，Φ (x，y)為攝像機2拍攝到的包含相位改變的光柵的相位； 在光照強度的大小已經確定的情況下，需要對Ξ個大小未知的參數進行求解，所W，若要求 相位值Φ(χ，7)，至少需要Ξ張光柵條紋圖像的相位信息，即N需要至少等于3,即可獲得方 程組，對它求解可得到：
[0015]
[0016] 由于光柵條紋圖像的相位可直接進行測量，即初始相位值Φ〇(χ，7)已知，被檢測 物體4表面上所有被測點的相位值Φ (X，y)可由上式求出，進一步即可計算出被檢測物體4 引起的相位變化為：
[0017]
[0018] 本發明相對于現有技術，具有如下的優點及效果：
[0019] 本發明技術手段簡便易行，根據相移解調的方法，有效的解決被檢測物體表面微 變形缺陷太小且與目標同色造成的無法成像的問題，使物體表面微變形的缺陷信息得W表 征和識別。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置結構布局示意圖。
[0021] 圖2為顯示器所顯示的光柵條紋光的畫面。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。
[0023] 實施例
[0024] 如圖1、2所示。本發明公開了一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，包括 顯示器1、攝像機2和計算機3;顯示器1用于調制產生正弦相移的光柵條紋光5(如黑白相間 的豎向條紋）；攝像機2和顯示器1設置在被檢測物體4表面的上方;使顯示器1的光柵條紋光 5照射至該被檢測物體4的整個上表面，并在被檢測物體4的整個上表面形成條紋圖像，攝像 機2用于采集被檢測物體4表面上反射的條紋圖像，并將其傳遞給計算機3的圖像分析系統。 所述顯示器1為液晶顯示顯示器。所述攝像機2為工業相機。
[0025] 所述攝像機2、顯示器1呈V字型安裝在被檢測物體4的上方。
[0026] 當被檢測物體4表面有凸起或者凹陷等微缺陷時會造成光線反射率的改變及偏 折，使光柵條紋局部扭曲變形，該扭曲變形的部位即是該被檢測物體4表面的微變形。
[0027] -種機器視覺檢測物體表面微變形的方法如下：由計算機3的圖像分析系統，根據 相移解調的方法，對條紋圖像進行分析