基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法

本發(fā)明涉及磨削加工表面缺陷檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

軋輥表面質(zhì)量是影響軋制產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵因素，在軋輥制造時(shí)的初磨削及軋制生產(chǎn)的修磨過(guò)程中具有重要影響。軋輥磨削表面常見(jiàn)缺陷有螺旋紋、斜紋、網(wǎng)紋、色差、斑點(diǎn)、振紋、劃痕、燒傷等等。

目前軋輥磨削過(guò)程中常用的自動(dòng)化缺陷檢測(cè)方法有渦流探傷、超聲波探傷等，這些探傷方法可以實(shí)現(xiàn)裂紋等表面亞表面損傷的檢測(cè)，但是對(duì)表面螺旋紋、網(wǎng)紋、斑點(diǎn)等表面缺陷無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效地測(cè)量。針對(duì)后幾種缺陷目前仍主要由經(jīng)驗(yàn)豐富的工人通過(guò)肉眼在特定的角度及合適的光照條件下進(jìn)行觀測(cè)識(shí)別，這種觀測(cè)方法對(duì)工人的經(jīng)驗(yàn)要求高，檢測(cè)的主觀性強(qiáng)，且檢測(cè)效率與準(zhǔn)確率較低。同時(shí)，上述人工檢測(cè)方法只能進(jìn)行定性地觀測(cè)而無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量的測(cè)量，且由于肉眼觀測(cè)的主觀性無(wú)法形成統(tǒng)一的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，從而使得對(duì)上述缺陷的評(píng)估收到嚴(yán)重的限制。此外，在工業(yè)實(shí)踐中也往往采用打磨等方式對(duì)軋輥或軋制產(chǎn)品表面進(jìn)行處理以增強(qiáng)檢測(cè)效果，但是這些處理方法同樣存在檢測(cè)效率與準(zhǔn)確率較低，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量的缺陷。

由于軋輥的體積與重量大，磨削難度高，其磨削周期長(zhǎng)，磨削過(guò)程相關(guān)的操作也需要較高的人力、物力與時(shí)間成本，對(duì)軋制生產(chǎn)影響大。從而開發(fā)一種可以實(shí)現(xiàn)螺旋紋、網(wǎng)紋、色差、斑點(diǎn)等缺陷進(jìn)行定性分析和定量測(cè)量，軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)提升軋輥磨削表面質(zhì)量及穩(wěn)定性具有重要影響，具有緊迫的現(xiàn)實(shí)需求及可觀的潛在應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明提出一種基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，該基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)效率和準(zhǔn)確率高。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)包括：照明模塊，所述照明模塊包括光源和透鏡組件，所述光源發(fā)出來(lái)的光經(jīng)過(guò)所述透鏡組件折射后形成第一光路照射至所述軋輥磨削表面；顯微攝像模塊，所述顯微攝像模塊包括：顯微鏡頭和相機(jī)模塊，所述第一光路經(jīng)所述軋輥磨削表面鏡面反射或漫反射形成第二光路，所述第二光路被所述顯微鏡頭聚焦后由所述相機(jī)模塊轉(zhuǎn)換成圖像或視頻信息；數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊，所述數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊接收所述圖像或視頻信息，對(duì)所述軋輥磨削表面的圖像進(jìn)行識(shí)別和處理，從而對(duì)所述軋輥磨削表面缺陷進(jìn)行定性分析和定量測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)可以快速且準(zhǔn)確地檢測(cè)軋輥磨削表面的缺陷，有效提升軋輥磨削表面質(zhì)量及穩(wěn)定性。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一光路在所述軋輥磨削表面形成圓形光斑或矩形光帶。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述透鏡組件包括多個(gè)透鏡，多個(gè)所述透鏡沿所述第二光路方向間隔設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述光源發(fā)出的光為白光或單色光。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊為有線數(shù)據(jù)傳輸模塊或無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一光路和所述第二光路相對(duì)所述軋輥磨削表面的照射區(qū)域的中心法線對(duì)稱設(shè)置或非對(duì)稱設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一光路的中心光路與所述第二光路的中心光路的夾角為α。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述α范圍為0-160度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述照明模塊和所述顯微攝像模塊位于所述軋輥磨削表面的同一側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述照明模塊和所述顯微攝像模塊在水平方向和豎直方向的位置可調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

照明模塊10；光源11；透鏡組件12；

顯微攝像模塊20；顯微鏡頭21；相機(jī)模塊22；

數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30；

軋輥200。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

下面參照?qǐng)D1-圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)，該軋輥200磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軋輥200磨削表面的螺旋紋、網(wǎng)紋、色差和斑點(diǎn)等缺陷進(jìn)行定性分析和定量測(cè)量。

如圖1和圖2所示，基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)大體可以包括：照明模塊10、顯微攝像模塊20和數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30。

具體地，照明模塊10包括光源11和透鏡組件12，光源11發(fā)出來(lái)的光經(jīng)過(guò)透鏡組件12折射后形成第一光路照射至軋輥200磨削表面。顯微攝像模塊20包括：顯微鏡頭21和相機(jī)模塊22，第一光路經(jīng)軋輥200磨削表面鏡面反射或漫反射形成第二光路，第二光路被顯微鏡頭21聚焦后由相機(jī)模塊22轉(zhuǎn)換成圖像或視頻信息。

數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊接收?qǐng)D像或視頻信息，對(duì)軋輥200磨削表面的圖像進(jìn)行識(shí)別和處理，從而對(duì)軋輥200磨削表面缺陷進(jìn)行定性分析和定量測(cè)量。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)軋輥200磨削表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)時(shí)大體包括如下過(guò)程：首先將經(jīng)過(guò)透鏡組件12折射后的第一光路(平行光)照射至軋輥200磨削表面，使得軋輥200磨削表面形成圓形光斑或矩形光帶，以起到提高軋輥200磨削表面亮度的作用，將軋輥200磨削表面的螺旋紋、網(wǎng)紋、色斑和色差等缺陷凸顯出來(lái)，其中，光源11發(fā)出來(lái)的光以白光或單色光為佳，由此，可以進(jìn)一步將軋輥200磨削表面的缺陷給顯現(xiàn)出來(lái)。

接著經(jīng)過(guò)軋輥200磨削表面發(fā)射的第二光路被顯微鏡頭21采集，經(jīng)過(guò)顯微鏡頭21的聚焦、放大后由相機(jī)模塊22轉(zhuǎn)換成圖像或視頻信息，圖像或視頻信息傳輸至數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30對(duì)軋輥200磨削表面的圖像進(jìn)行識(shí)別和處理，從而對(duì)軋輥200磨削表面缺陷進(jìn)行定性分析和定量測(cè)量。

也就是說(shuō)，軋輥200磨削表面的缺陷通過(guò)顯微攝像模塊20被記錄成圖像或視頻信息，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30的處理可以使得缺陷圖像的特征增強(qiáng)，并根據(jù)需要對(duì)特征進(jìn)行提取，從而使得軋輥200磨削表面缺陷得以有效地觀測(cè)和測(cè)量。相比于傳統(tǒng)人工檢測(cè)方法而言，本發(fā)明實(shí)施例通過(guò)顯微攝像模塊20記錄形成缺陷圖像或視頻信息，檢測(cè)效率和準(zhǔn)確率均大大提高，避免受到人工肉眼觀測(cè)的主觀性和局限性影響。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)可以快速且準(zhǔn)確地檢測(cè)軋輥200磨削表面的缺陷，有效提升軋輥200磨削表面質(zhì)量及穩(wěn)定性。

在本發(fā)明一些實(shí)施例中，如圖1和圖2所示，軋輥200磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)包括：照明模塊10、顯微攝像模塊20和數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30。其中，圖像或視頻信息通過(guò)有線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送至數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30，有線數(shù)據(jù)傳輸模塊可以為網(wǎng)線傳輸、USB傳輸、CamLink傳輸?shù)确绞?/p>

具體地，照明模塊10包括光源11和透鏡組件12，光源11發(fā)出來(lái)的光經(jīng)過(guò)透鏡組件12折射后形成第一光路照射至軋輥200磨削表面。顯微攝像模塊20包括：顯微鏡頭21和相機(jī)模塊22，第一光路經(jīng)軋輥200磨削表面反射形成第二光路，第二光路被顯微鏡頭21聚焦后由相機(jī)模塊22轉(zhuǎn)換成圖像或視頻信息。第一光路的中心光路與第二光路的中心光路的夾角為α。

數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊接收?qǐng)D像或視頻信息，對(duì)軋輥200磨削表面的圖像進(jìn)行識(shí)別和處理，從而對(duì)軋輥200磨削表面缺陷進(jìn)行定性分析和定量測(cè)量。

如圖1所示，在明域(明場(chǎng))照明的情形下，第一光路和第二光路相對(duì)軋輥200磨削表面的照射區(qū)域的中心法線對(duì)稱設(shè)置，第一光路經(jīng)過(guò)軋輥200磨削表面鏡面反射形成第二光路。如圖2所示，在暗域(暗場(chǎng))照明的情形下，第一光路和第二光路相對(duì)軋輥200磨削表面的照射區(qū)域的中心法線非對(duì)稱設(shè)置，第一光路經(jīng)過(guò)軋輥200磨削表面漫反射形成第二光路。第一光路的中心光路與第二光路的中心光路的夾角為α。可選地，α范圍為0-160度。

其中，透鏡組件12包括多個(gè)透鏡，多個(gè)所透鏡沿第二光路方向間隔設(shè)置。由此，可以保證光源11發(fā)出的來(lái)被充分地折射，保證軋輥200磨削表面缺陷被有效地凸顯出來(lái)。

可選地，照明模塊10和顯微攝像模塊20位于軋輥200磨削表面的同一側(cè)。如圖1所示，照明模塊10和顯微攝像模塊20均位于軋輥200磨削表面的上側(cè)。由此，可以使得基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)更方便，準(zhǔn)確度更高。

有利地，照明模塊10和顯微攝像模塊20在水平方向和豎直方向的位置可調(diào)節(jié)。從而可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量的情況調(diào)節(jié)照明模塊10和顯微攝像模塊20在水平方向和豎直方向的位置，提高基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)準(zhǔn)確度。

在本發(fā)明另一些實(shí)施例中，如圖1和2所示，軋輥200磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)包括：照明模塊10、顯微攝像模塊20和數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30。其中，圖像或視頻信息通過(guò)有線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送至數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊可以為WIFI或藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸模塊。

具體地，照明模塊10包括光源11和透鏡組件12，光源11發(fā)出來(lái)的光經(jīng)過(guò)透鏡組件12折射后形成第一光路照射至軋輥200磨削表面。顯微攝像模塊20包括：顯微鏡頭21和相機(jī)模塊22，第一光路經(jīng)軋輥200磨削表面反射形成第二光路，第二光路被顯微鏡頭21聚焦后由相機(jī)模塊22轉(zhuǎn)換成圖像或視頻信息。如圖1所示，在明域(明場(chǎng))照明的情形下，第一光路和第二光路相對(duì)軋輥200磨削表面的照射區(qū)域的中心法線對(duì)稱設(shè)置，第一光路經(jīng)過(guò)軋輥200磨削表面鏡面反射形成第二光路。如圖2所示，在暗域(暗場(chǎng))照明的情形下，第一光路和第二光路相對(duì)軋輥200磨削表面的照射區(qū)域的中心法線非對(duì)稱設(shè)置，第一光路經(jīng)過(guò)軋輥200磨削表面漫反射形成第二光路。第一光路的中心光路與第二光路的中心光路的夾角為α?？蛇x地，α范圍為0-160度。

數(shù)據(jù)傳輸與處理模塊30通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸模塊30接收?qǐng)D像或視頻信息，對(duì)軋輥200磨削表面的圖像進(jìn)行識(shí)別和處理，從而對(duì)軋輥200磨削表面缺陷進(jìn)行定性分析和定量測(cè)量。

其中，透鏡組件12包括多個(gè)透鏡，多個(gè)所透鏡沿第二光路方向間隔設(shè)置。由此，可以保證光源11發(fā)出的來(lái)被充分地折射，保證軋輥200磨削表面缺陷被有效地凸顯出來(lái)。

可選地，照明模塊10和顯微攝像模塊20位于軋輥200磨削表面的同一側(cè)。照明模塊10和顯微攝像模塊20在水平方向和豎直方向的位置可調(diào)節(jié)。

下面描述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)過(guò)程。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明實(shí)施例的基于顯微視覺(jué)的軋輥磨削表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)的操作與檢測(cè)方法為：第一根據(jù)被測(cè)軋輥200尺寸與待檢測(cè)缺陷情況，選擇顯微攝像系統(tǒng)合適的放大倍數(shù)，并初步調(diào)整其與被測(cè)軋輥200表面待測(cè)區(qū)域的垂直距離h；第二調(diào)整照明系統(tǒng)和顯微攝像系統(tǒng)之間的距離d及二者各自的傾角β₁、β₂使照明系統(tǒng)發(fā)射光路中心與顯微攝像系統(tǒng)接收光路中心之間成一特定夾角α；第三固定照明系統(tǒng)，結(jié)合顯微圖像顯示情況對(duì)顯微攝像系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)以獲得清晰的顯微圖像，并對(duì)顯微鏡頭21放大倍數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；第四對(duì)軋輥200表面進(jìn)行測(cè)量，可以直接通過(guò)實(shí)時(shí)的顯微圖像和/或圖像增強(qiáng)實(shí)時(shí)處理后的顯微圖像進(jìn)行定性判斷，同時(shí)可以通過(guò)缺陷顯微特征提取等圖像處理得到定性與定量檢測(cè)結(jié)果；第五通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)帶動(dòng)照明系統(tǒng)與顯微攝像系統(tǒng)整體運(yùn)動(dòng)和/或被測(cè)軋輥200旋轉(zhuǎn)測(cè)量軋輥200表面不同區(qū)域，這一過(guò)程中一般不需對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行重新調(diào)整與標(biāo)定。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”“、底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。