基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統的制作方法

本發明涉及磨削加工表面缺陷檢測領域，尤其涉及一種基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統。

背景技術：

軋輥表面質量是影響軋制產品質量的一個關鍵因素，在軋輥制造時的初磨削及軋制生產的修磨過程中具有重要影響。軋輥磨削表面常見缺陷有螺旋紋、斜紋、網紋、色差、斑點、振紋、劃痕、燒傷等等。

目前軋輥磨削過程中常用的自動化缺陷檢測方法有渦流探傷、超聲波探傷等，這些探傷方法可以實現裂紋等表面亞表面損傷的檢測，但是對表面螺旋紋、網紋、斑點等表面缺陷無法實現有效地測量。針對后幾種缺陷目前仍主要由經驗豐富的工人通過肉眼在特定的角度及合適的光照條件下進行觀測識別，這種觀測方法對工人的經驗要求高，檢測的主觀性強，且檢測效率與準確率較低。同時，上述人工檢測方法只能進行定性地觀測而無法實現定量的測量，且由于肉眼觀測的主觀性無法形成統一的檢測標準，從而使得對上述缺陷的評估收到嚴重的限制。此外，在工業實踐中也往往采用打磨等方式對軋輥或軋制產品表面進行處理以增強檢測效果，但是這些處理方法同樣存在檢測效率與準確率較低，且無法實現定量測量的缺陷。

由于軋輥的體積與重量大，磨削難度高，其磨削周期長，磨削過程相關的操作也需要較高的人力、物力與時間成本，對軋制生產影響大。從而開發一種可以實現螺旋紋、網紋、色差、斑點等缺陷進行定性分析和定量測量，軋輥磨削表面缺陷檢測系統對提升軋輥磨削表面質量及穩定性具有重要影響，具有緊迫的現實需求及可觀的潛在應用。

技術實現要素：

本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。

為此，本發明提出一種基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統，該基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統檢測效率和準確率高。

根據本發明實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統包括：照明模塊，所述照明模塊包括光源和透鏡組件，所述光源發出來的光經過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：顯微鏡頭和相機模塊，所述第一光路經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模塊轉換成圖像或視頻信息；數據傳輸與處理模塊，所述數據傳輸與處理模塊通過數據傳輸模塊接收所述圖像或視頻信息，對所述軋輥磨削表面的圖像進行識別和處理，從而對所述軋輥磨削表面缺陷進行定性分析和定量測量。

根據本發明實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統可以快速且準確地檢測軋輥磨削表面的缺陷，有效提升軋輥磨削表面質量及穩定性。

另外，根據本發明實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統，還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，所述透鏡組件包括多個透鏡，多個所述透鏡沿所述第二光路方向間隔設置。

根據本發明的一個實施例，所述光源發出的光為白光或單色光。

根據本發明的一個實施例，所述數據傳輸模塊為有線數據傳輸模塊或無線數據傳輸模塊。

根據本發明的一個實施例，所述第一光路和所述第二光路相對所述軋輥磨削表面的照射區域的中心法線對稱設置或非對稱設置。

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，所述α范圍為0-160度。

根據本發明的一個實施例，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。

根據本發明的一個實施例，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節。

本發明的附加方面和優點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，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統的結構示意圖；

圖2是根據本發明另一個實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統的結構示意圖。

附圖標記：

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；相機模塊22；

數據傳輸與處理模塊30；

軋輥200。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參照圖1-圖2描述根據本發明實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統，該軋輥200磨削表面缺陷檢測系統可以實現對軋輥200磨削表面的螺旋紋、網紋、色差和斑點等缺陷進行定性分析和定量測量。

如圖1和圖2所示，基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統大體可以包括：照明模塊10、顯微攝像模塊20和數據傳輸與處理模塊30。

具體地，照明模塊10包括光源11和透鏡組件12，光源11發出來的光經過透鏡組件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和相機模塊22，第一光路經軋輥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聚焦后由相機模塊22轉換成圖像或視頻信息。

數據傳輸與處理模塊30通過數據傳輸模塊接收圖像或視頻信息，對軋輥200磨削表面的圖像進行識別和處理，從而對軋輥200磨削表面缺陷進行定性分析和定量測量。

根據本發明實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統對軋輥200磨削表面缺陷進行檢測時大體包括如下過程：首先將經過透鏡組件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、網紋、色斑和色差等缺陷凸顯出來，其中，光源11發出來的光以白光或單色光為佳，由此，可以進一步將軋輥200磨削表面的缺陷給顯現出來。

接著經過軋輥200磨削表面發射的第二光路被顯微鏡頭21采集，經過顯微鏡頭21的聚焦、放大后由相機模塊22轉換成圖像或視頻信息，圖像或視頻信息傳輸至數據傳輸與處理模塊，通過數據傳輸與處理模塊30對軋輥200磨削表面的圖像進行識別和處理，從而對軋輥200磨削表面缺陷進行定性分析和定量測量。

也就是說，軋輥200磨削表面的缺陷通過顯微攝像模塊20被記錄成圖像或視頻信息，經過數據傳輸與處理模塊30的處理可以使得缺陷圖像的特征增強，并根據需要對特征進行提取，從而使得軋輥200磨削表面缺陷得以有效地觀測和測量。相比于傳統人工檢測方法而言，本發明實施例通過顯微攝像模塊20記錄形成缺陷圖像或視頻信息，檢測效率和準確率均大大提高，避免受到人工肉眼觀測的主觀性和局限性影響。

根據本發明實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統可以快速且準確地檢測軋輥200磨削表面的缺陷，有效提升軋輥200磨削表面質量及穩定性。

在本發明一些實施例中，如圖1和圖2所示，軋輥200磨削表面缺陷檢測系統包括：照明模塊10、顯微攝像模塊20和數據傳輸與處理模塊30。其中，圖像或視頻信息通過有線數據傳輸模塊傳送至數據傳輸與處理模塊30，有線數據傳輸模塊可以為網線傳輸、USB傳輸、CamLink傳輸等方式

具體地，照明模塊10包括光源11和透鏡組件12，光源11發出來的光經過透鏡組件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和相機模塊22，第一光路經軋輥200磨削表面反射形成第二光路，第二光路被顯微鏡頭21聚焦后由相機模塊22轉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。

數據傳輸與處理模塊30通過數據傳輸模塊接收圖像或視頻信息，對軋輥200磨削表面的圖像進行識別和處理，從而對軋輥200磨削表面缺陷進行定性分析和定量測量。

如圖1所示，在明域(明場)照明的情形下，第一光路和第二光路相對軋輥200磨削表面的照射區域的中心法線對稱設置，第一光路經過軋輥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)照明的情形下，第一光路和第二光路相對軋輥200磨削表面的照射區域的中心法線非對稱設置，第一光路經過軋輥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包括多個透鏡，多個所透鏡沿第二光路方向間隔設置。由此，可以保證光源11發出的來被充分地折射，保證軋輥200磨削表面缺陷被有效地凸顯出來。

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。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。由此，可以使得基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統檢測更方便，準確度更高。

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節。從而可以根據實際測量的情況調節照明模塊10和顯微攝像模塊20在水平方向和豎直方向的位置，提高基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統的檢測準確度。

在本發明另一些實施例中，如圖1和2所示，軋輥200磨削表面缺陷檢測系統包括：照明模塊10、顯微攝像模塊20和數據傳輸與處理模塊30。其中，圖像或視頻信息通過有線數據傳輸模塊傳送至數據傳輸與處理模塊30，無線數據傳輸模塊可以為WIFI或藍牙數據傳輸模塊。

具體地，照明模塊10包括光源11和透鏡組件12，光源11發出來的光經過透鏡組件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和相機模塊22，第一光路經軋輥200磨削表面反射形成第二光路，第二光路被顯微鏡頭21聚焦后由相機模塊22轉換成圖像或視頻信息。如圖1所示，在明域(明場)照明的情形下，第一光路和第二光路相對軋輥200磨削表面的照射區域的中心法線對稱設置，第一光路經過軋輥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)照明的情形下，第一光路和第二光路相對軋輥200磨削表面的照射區域的中心法線非對稱設置，第一光路經過軋輥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。

數據傳輸與處理模塊30通過數據傳輸模塊30接收圖像或視頻信息，對軋輥200磨削表面的圖像進行識別和處理，從而對軋輥200磨削表面缺陷進行定性分析和定量測量。

其中，透鏡組件12包括多個透鏡，多個所透鏡沿第二光路方向間隔設置。由此，可以保證光源11發出的來被充分地折射，保證軋輥200磨削表面缺陷被有效地凸顯出來。

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。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節。

下面描述根據本發明一個具體實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統的檢測過程。

參照圖1，本發明實施例的基于顯微視覺的軋輥磨削表面缺陷檢測系統的操作與檢測方法為：第一根據被測軋輥200尺寸與待檢測缺陷情況，選擇顯微攝像系統合適的放大倍數，并初步調整其與被測軋輥200表面待測區域的垂直距離h；第二調整照明系統和顯微攝像系統之間的距離d及二者各自的傾角β₁、β₂使照明系統發射光路中心與顯微攝像系統接收光路中心之間成一特定夾角α；第三固定照明系統，結合顯微圖像顯示情況對顯微攝像系統進行微調以獲得清晰的顯微圖像，并對顯微鏡頭21放大倍數進行標定；第四對軋輥200表面進行測量，可以直接通過實時的顯微圖像和/或圖像增強實時處理后的顯微圖像進行定性判斷，同時可以通過缺陷顯微特征提取等圖像處理得到定性與定量檢測結果；第五通過機械系統帶動照明系統與顯微攝像系統整體運動和/或被測軋輥200旋轉測量軋輥200表面不同區域，這一過程中一般不需對檢測系統進行重新調整與標定。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”“、底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，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、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本發明中，除非另有明確的規定和限定，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。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。