基于機(jī)器視覺的磁環(huán)表面缺陷檢測研究.pdf

1、我國是磁性材料制造生產(chǎn)大國，磁材生產(chǎn)企業(yè)眾多。目前，大多數(shù)磁材生產(chǎn)企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的人工對磁材進(jìn)行尺寸測量與缺陷檢測。隨著我國產(chǎn)業(yè)制造的不斷轉(zhuǎn)型升級，企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量、精度以及可靠度的要求越來越高，傳統(tǒng)的基于人工測量與缺陷檢測越來越不能滿足對磁環(huán)產(chǎn)品精準(zhǔn)度以及檢測速度的要求。雖然超聲波、電渦流等無損技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到產(chǎn)品的缺陷檢測，但其技術(shù)成本高，檢測速度慢。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用機(jī)器視覺對產(chǎn)品進(jìn)行測量與檢測成為可能，此外，利用機(jī)器視覺對磁

2、環(huán)進(jìn)行尺寸測量與缺陷測具有速度快，精度高等特點?；谏鲜霭l(fā)展背景，本文對利用機(jī)器視覺對磁環(huán)進(jìn)行尺寸測量及表面缺陷檢測作了相關(guān)研究。
　　本文分析了磁環(huán)表面缺陷檢測研究現(xiàn)狀，提出了本課題的關(guān)鍵技術(shù)點。根據(jù)廠家及課題組的要求制定了相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，并根據(jù)要求對磁環(huán)缺陷檢測算法進(jìn)行了設(shè)計，具體如下所示:
　　圖像預(yù)處理算法設(shè)計:通過相機(jī)獲取的磁環(huán)初始圖像灰度不均、含有噪聲等干擾因素，因此在進(jìn)行檢測前必須要對圖像實施預(yù)處理以降低干擾因素

3、的影響。本文首先利用分段線性灰度變換對磁環(huán)圖像進(jìn)行灰度處理。然后，利用本文改進(jìn)的中值濾波對磁環(huán)圖像實施降噪處理。最后，為了分離磁環(huán)的背景，提取有效區(qū)域，本文分別介紹了基于閾值分割和基于邊緣檢測的分割算法。
　　磁環(huán)尺寸測量算法設(shè)計:本文首先利用OTSU閾值對磁環(huán)表面和側(cè)面圖像實施分割，獲得磁環(huán)二值圖像。針對磁環(huán)內(nèi)外徑尺寸測量，本文利用霍夫圓檢測、三點法、最小二乘法分別對磁環(huán)表面二值圖像的內(nèi)外輪廓進(jìn)行擬合求出磁環(huán)的內(nèi)外徑尺寸。最后，

4、通過對測量結(jié)果及算法運(yùn)行時間的對比，選擇了最小二乘法擬合磁環(huán)內(nèi)外輪廓局部點來測量磁環(huán)內(nèi)外徑尺寸。針對磁環(huán)側(cè)面高度尺寸的測量，本文通過在磁環(huán)側(cè)面二值圖像中截取已知寬度的區(qū)域，統(tǒng)計該區(qū)域磁環(huán)輪廓區(qū)域的像素面積，利用面積除以寬度即可得到磁環(huán)側(cè)面平均高度的尺寸。
　　磁環(huán)表面缺陷檢測算法設(shè)計:針對磁環(huán)表面圖像紋理復(fù)雜、缺陷種類多、受光不均勻特點，本文提出了兩種磁環(huán)表面缺陷檢測算法分別如下所示:(1)通過分析磁環(huán)表面圖像中不同缺陷區(qū)域與正常

5、區(qū)域的灰度值差別，將磁環(huán)表面缺陷劃分為兩類;第一類為缺陷灰度值與正常區(qū)域差別大，易分割。第二類為缺陷灰度值與正常區(qū)域灰度值差別小，不易分割。針對第一類磁環(huán)缺陷，首先，利用OTSU閾值對磁環(huán)圖像實施分割。然后，根據(jù)測量的磁環(huán)內(nèi)外徑尺寸以及圓心構(gòu)造磁環(huán)掩模圖像，最后利用掩模圖像運(yùn)算提取缺陷。針對第二類磁環(huán)缺陷，首先，利用磁環(huán)OTSU分割圖像與原圖像進(jìn)行“與”運(yùn)算，屏蔽磁環(huán)背景區(qū)域。然后，利用Canny邊緣檢測算子提取磁環(huán)表面缺陷邊緣信息。最

6、后，通過掩模圖像運(yùn)算屏蔽磁環(huán)表面紋理區(qū)域和磁環(huán)內(nèi)外輪廓邊緣形成的干擾信息，提取磁環(huán)表面缺陷。本文最后，在不同的光照、規(guī)格、缺陷類型等方面，利用開發(fā)的樣機(jī)進(jìn)行了大量的在線實驗。實驗結(jié)果表明，本文缺陷提取算法穩(wěn)定性好，魯棒性強(qiáng)，能夠準(zhǔn)確、快速地提取出磁環(huán)表面圖像各區(qū)域的缺陷，表面缺陷檢測的準(zhǔn)確率為95.3％。(2)提出了一種基于改進(jìn)自適應(yīng)Canny算法和掩模技術(shù)的磁環(huán)表面缺陷提取方法。首先，在分析磁環(huán)表面圖像中不同區(qū)域灰度特征和梯度特征的基