CN112415024A - 一种铝箔纸表面缺陷检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝箔纸表面缺陷检测装置及方法，构造合适的斜坡面并投影特定波长的结构光，反射光到达特制的哑光屏幕板上由相机进行成像。理想情况下得到的图像也是条纹图，当有缺陷时其反射光将受到对应的影响，如果只看一个检测点，随着滚轮旋转带动铝箔前进则检测物上一个点会经过不同亮暗的光照射及反射，这一点与背景技术中的采用固定的光强不同且更有优势；如果看整个图像，则是对整个面的条纹图像分析；条纹是规则的图案，缺陷是其中的干扰，因而本发明的方案更容易通过对比来发现缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及缺陷检测领域，尤其涉及一种铝箔纸表面缺陷检测装置及方法。
背景技术
铝箔纸一般是由薄铝板经过多道轧制处理形成的，主要用于对细菌隔离性要求较高的食品和药品包装，外观缺陷会严重影响消费者体验。铝箔生产主要依靠轧机，对现场环境并没有特别的洁净要求，导致在轧制过程中油迹、麻点、微孔、擦痕等是较为常见的缺陷。
铝箔具有高反射表面，很容易造成图像对应像素值过饱和，是实施机器视觉缺陷检测的一个难点。针对该难题，CN201621098098（一种用于检测高反射表面的照明光源）是专门为高反射表面缺陷检测而设计的光源，但就其构造而言，并不适合用于检测铝箔这类长卷形的检测对象；CN201821191899（高反射圆柱形零件表面瑕疵的检测装置）主要通过观测入射在工件表面的线激光其反射线在接收屏上的变化来检测缺陷。结合相同作者发表在“激光与红外”期刊上的论文《激光在高反面轴类零件表面瑕疵检测的应用》来看，其针对的测量对象是体积较小的电池壳。就检测机理而言是行得通的，但论文展示的效果有待进一步研究，例如反射线并不是直线及划痕仅反映在反射线的缺口。CN201910683968(一种缺陷检测装置及检测方法)通过依次点亮不同方位的光源并拍照、通过融合所采集的多张图像来得到一张无高反射光影响的图像。一方面处理速度较慢，另一方面融合算法及稳定性有待商榷。CN201780033749（表面检查系统和检查方法）采用与待测面成不同角度的两条入射线照射工件表面，并用相机在物面法线对称侧对反射线进行成像。本质上其是要对比明场照明与暗场照明情况下所成像，实际上观测到划痕的前提是入射光垂直照射在划痕上且要与物表面成合适的角度，才能够保证其反射光能够进入相机，实现划痕成亮像素分布其他位置为暗像素分别的效果。市面上也有企业开发了针对铝箔纸缺陷检测的机器视觉产品，例如无锡的精质视觉公司，从其官网的介绍和该企业查询到的专利可知（CN201920576275，一种铝箔表面针孔检测装置），其主要针对针孔的检测。
因此解决上述问题就显得十分重要了。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种铝箔纸表面缺陷检测装置及方法，构造合适的斜坡面并投影特定波长的结构光，反射光到达特制的哑光屏幕板上由相机进行成像。理想情况下得到的图像也是条纹图，当有缺陷时其反射光将受到对应的影响，如果只看一个检测点，随着滚轮旋转带动铝箔前进则检测物上一个点会经过不同亮暗的光照射及反射，这一点与背景技术中的采用固定的光强不同且更有优势；如果看整个图像，则是对整个面的条纹图像分析；条纹是规则的图案，缺陷是其中的干扰，因而本发明的方案更容易通过对比来发现缺陷。
本发明的目的是提供一种铝箔纸表面缺陷检测装置，包括有左中右设置的第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮，每个滚轮底部均活动连接高度可调的支撑杆，支撑杆底部设置有地脚固定装置固定在地面上；第二滚轮和第三滚轮上方前后两侧均设置有内哑光表面遮光板一，三个内哑光表面遮光板一右侧设置有竖直的内哑光表面遮光板二，四个遮光板罩住包围，顶部的内哑光表面遮光板一下方偏左处设置有结构光投影器，结构光投影器位于第二滚轮和第三滚轮上方；第三滚轮上方设置有水平的上表面具有哑光表面的哑光表面屏幕板，哑光表面屏幕板位于结构光投影器右下方，其右端与内哑光表面遮光板二相接；顶部的内哑光表面遮光板一底部位于哑光表面屏幕板上方设置有相机伸缩杆、相机伸缩杆底部设置有底部带有镜头的相机；铝箔纸从第一滚轮底部进料，经过第二滚轮顶部，从第三滚轮底部出料。
进一步改进在于：所述第一滚轮将从轧机产出的带状铝箔进行向下定向、第二滚轮将铝箔向上定向、第三滚轮与第二滚轮和有一定的高度差和间距，进而在第二滚轮和第三滚轮间让铝箔产生一定的斜率，且通过调节滚轮位置可以调整该斜率以适应后续打光的需要。
进一步改进在于：所述结构光投影器为特定波长的结构光投影器，其布置在第二滚轮和第三滚轮上方，其前后位置、高度及透射到铝箔斜面的角度可调，用以向下发射激光条纹到下方的铝箔表面，经过铝箔反射后到达哑光表面屏幕板上表面。
进一步改进在于：所述相机在其成像靶面上粘有针对激光波长的带通滤光膜或前置滤光片作为其附件，在镜头前端布置有偏振片作为其附件，使用时以减少强反射为准调整偏振方向到合适的角度；相机和镜头组合在一起布置在哑光表面屏幕板上方，用以对其上表面的条纹进行成像。
进一步改进在于：还包括软件控制模块，用于实现图像采集与图像缺陷分析、声光报警控制；采用条纹分析或信号处理领域惯用方法，针对传动过程中的抖动，处理方法为：持续记录并动态保持若干张图像（>20），跟踪每个像素点在前后图中灰度值的变化，则其为一维有规律变化的信号相机速度相对铝箔传动足够快，当有缺陷时则破坏其规律性。
进一步改进在于：所述相机和结构光投影器为并列的且均至少有一个；对铝箔带较宽的情形，采用并列多个投影器和相机。
本发明还提供一种铝箔纸表面缺陷检测方法，结构光投影器投影特定波长的激光条纹到铝箔斜面，激光条纹经过铝箔斜面反射到达特别制作的哑光表面屏幕板上以方便成像，使用相机对哑光表面屏幕板上的反射光进行拍摄成像，无缺陷时得到的是规则条纹图；当有缺陷时，缺陷处光的反射将受到影响，进而在采集的图像中形成干扰；本质上可以将规则条纹看作载波，是可以“解调”去除的，通过对比解析可以轻松分析对应的缺陷。
本发明的有益效果：本发明待检测铝箔带在第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮的带动下，向后端传输，三个滚轮其高度和位置均可调，特别地，通过调节第二滚轮和第三滚轮之间的间距和高度差，构造一个合适的待检测斜面；位置和投射角度可调的结构光投影器透射特定波长的激光条纹到待检测斜面，经过该斜面的反射到达右下方的哑光表面屏幕板，在哑光表面屏幕板的上方通过相机伸缩杆布置有相机和镜头及其附件，相机成像靶面粘有针对上述激光的带通滤光膜或前置滤光片作为其附件；镜头前置有偏振片作为其附件，使用时以降低图像过饱和为准调整偏振方向。为了降低杂散光的影响，在第二滚轮、第三滚轮及哑光表面屏幕板的上方和侧面使用内哑光表面遮光板二和内哑光表面遮光板一进行包围。
使用时，铝箔带在滚轮的带动下向后端前进，相机拍摄反射的条纹图像，在无缺陷情况下将得到规则的条纹图；有缺陷时，缺陷将改变相应的激光反射。
本发明构造合适的斜坡面并投影特定波长的结构光，反射光到达特制的哑光屏幕板上由相机进行成像。理想情况下得到的图像也是条纹图，当有缺陷时其反射光将受到对应的影响，如果只看一个检测点，随着滚轮旋转带动铝箔前进则检测物上一个点会经过不同亮暗的光照射及反射，这一点与背景技术中的采用固定的光强不同且更有优势；如果看整个图像，则是对整个面的条纹图像分析；条纹是规则的图案，缺陷是其中的干扰，因而本发明的方案更容易通过对比来发现缺陷。
附图说明
图1是本发明的示意图。
其中：1-相机伸缩杆，2-相机，3-镜头，4-，结构光投影器，5-哑光表面屏幕板，6-内哑光表面遮光板二，7-内哑光表面遮光板一，8-1-第一滚轮，8-2-第二滚轮，8-3-第三传动滚轮，9-铝箔带，10-1、10-2、10-3、10-4-支撑杆，11-1、11-2、11-3、11-4-地脚固定装置。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示，本实施例提供一种铝箔纸表面缺陷检测装置，包括有左中右设置的第一滚轮8-1、第二滚轮8-2和第三滚轮8-3，每个滚轮底部均活动连接高度可调的支撑杆，支撑杆底部设置有地脚固定装置固定在地面上；第二滚轮8-2和第三滚轮8-3上方前后两侧均设置有内哑光表面遮光板一7，三个内哑光表面遮光板一7右侧设置有竖直的内哑光表面遮光板二6，四个遮光板罩住包围，顶部的内哑光表面遮光板一7下方偏左处设置有结构光投影器4，结构光投影器4位于第二滚轮8-2和第三滚轮8-3上方；第三滚轮8-3上方设置有水平的上表面具有哑光表面的哑光表面屏幕板5，哑光表面屏幕板5位于结构光投影器4右下方，其右端与内哑光表面遮光板二6相接；顶部的内哑光表面遮光板一7底部位于哑光表面屏幕板5上方设置有相机伸缩杆1、相机伸缩杆1底部设置有底部带有镜头3的相机2；铝箔纸从第一滚轮8-1底部进料，经过第二滚轮8-2顶部，从第三滚轮8-3底部出料。
所述第一滚轮8-1将从轧机产出的带状铝箔进行向下定向、第二滚轮8-2将铝箔向上定向、第三滚轮8-3与第二滚轮8-2和有一定的高度差和间距，进而在第二滚轮8-2和第三滚轮8-3间让铝箔产生一定的斜率，且通过调节滚轮位置可以调整该斜率以适应后续打光的需要。
所述结构光投影器4为特定波长的结构光投影器，其布置在第二滚轮8-2和第三滚轮8-3上方，其前后位置、高度及透射到铝箔斜面的角度可调，用以向下发射激光条纹到下方的铝箔表面，经过铝箔反射后到达哑光表面屏幕板5上表面。
所述相机2在其成像靶面上粘有针对激光波长的带通滤光膜或前置滤光片作为其附件，在镜头3前端布置有偏振片作为其附件，使用时以减少强反射为准调整偏振方向到合适的角度；相机2和镜头3组合在一起布置在哑光表面屏幕板5上方，用以对其上表面的条纹进行成像。
还包括软件控制模块，用于实现图像采集与图像缺陷分析、声光报警控制；采用条纹分析或信号处理领域惯用方法，针对传动过程中的抖动，处理方法为：持续记录并动态保持若干张图像>20，跟踪每个像素点在前后图中灰度值的变化，则其为一维有规律变化的信号相机速度相对铝箔传动足够快，当有缺陷时则破坏其规律性。
本实施例还提供一种铝箔纸表面缺陷检测方法，结构光投影器4投影特定波长的激光条纹到铝箔斜面，激光条纹经过铝箔斜面反射到达特别制作的哑光表面屏幕板5上以方便成像，使用相机2对哑光表面屏幕板5上的反射光进行拍摄成像，无缺陷时得到的是规则条纹图；当有缺陷时，缺陷处光的反射将受到影响，进而在采集的图像中形成干扰；本质上可以将规则条纹看作载波，是可以“解调”去除的，通过对比解析可以轻松分析对应的缺陷。
待检测铝箔带在第一滚轮8-1、第二滚轮8-2和第三滚轮8-3的带动下，向后端传输，三个滚轮其高度和位置均可调，特别地，通过调节第二滚轮8-2和第三滚轮之间的间距和高度差，构造一个合适的待检测斜面；位置和投射角度可调的结构光投影器4透射特定波长的激光条纹到待检测斜面，经过该斜面的反射到达右下方的哑光表面屏幕板5，在哑光表面屏幕板5的上方通过相机伸缩杆布置有相机和镜头及其附件，相机成像靶面粘有针对上述激光的带通滤光膜或前置滤光片作为其附件；镜头前置有偏振片作为其附件，使用时以降低图像过饱和为准调整偏振方向。为了降低杂散光的影响，在第二滚轮8-1、第三滚轮8-2及哑光表面屏幕板5的上方和侧面使用内哑光表面遮光板二6和内哑光表面遮光板一7进行包围。
使用时，铝箔带在滚轮的带动下向后端前进，相机2拍摄反射的条纹图像，在无缺陷情况下将得到规则的条纹图；有缺陷时，缺陷将改变相应的激光反射。
本发明构造合适的斜坡面并投影特定波长的结构光，反射光到达特制的哑光屏幕板上由相机进行成像。理想情况下得到的图像也是条纹图，当有缺陷时其反射光将受到对应的影响，如果只看一个检测点，随着滚轮旋转带动铝箔前进则检测物上一个点会经过不同亮暗的光照射及反射，这一点与背景技术中的采用固定的光强不同且更有优势；如果看整个图像，则是对整个面的条纹图像分析；条纹是规则的图案，缺陷是其中的干扰，因而本发明的方案更容易通过对比来发现缺陷。
Claims (7)
1.一种铝箔纸表面缺陷检测装置，其特征在于：包括有左中右设置的第一滚轮（8-1）、第二滚轮（8-2）和第三滚轮（8-3），每个滚轮底部均活动连接高度可调的支撑杆，支撑杆底部设置有地脚固定装置固定在地面上；第二滚轮（8-2）和第三滚轮（8-3）上方前后两侧均设置有内哑光表面遮光板一（7），三个内哑光表面遮光板一（7）右侧设置有竖直的内哑光表面遮光板二（6），四个遮光板罩住包围，顶部的内哑光表面遮光板一（7）下方偏左处设置有结构光投影器（4），结构光投影器（4）位于第二滚轮（8-2）和第三滚轮（8-3）上方；第三滚轮（8-3）上方设置有水平的上表面具有哑光表面的哑光表面屏幕板（5），哑光表面屏幕板（5）位于结构光投影器（4）右下方，其右端与内哑光表面遮光板二（6）相接；顶部的内哑光表面遮光板一（7）底部位于哑光表面屏幕板（5）上方设置有相机伸缩杆（1）、相机伸缩杆（1）底部设置有底部带有镜头（3）的相机（2）；铝箔纸从第一滚轮（8-1）底部进料，经过第二滚轮（8-2）顶部，从第三滚轮（8-3）底部出料。
2.如权利要求1所述一种铝箔纸表面缺陷检测装置，其特征在于：所述第一滚轮（8-1）将从轧机产出的带状铝箔进行向下定向、第二滚轮（8-2）将铝箔向上定向、第三滚轮（8-3）与第二滚轮（8-2）和有一定的高度差和间距，进而在第二滚轮（8-2）和第三滚轮（8-3）间让铝箔产生一定的斜率，且通过调节滚轮位置可以调整该斜率以适应后续打光的需要。
3.如权利要求1所述一种铝箔纸表面缺陷检测装置，其特征在于：所述结构光投影器（4）为特定波长的结构光投影器，其布置在第二滚轮（8-2）和第三滚轮（8-3）上方，其前后位置、高度及透射到铝箔斜面的角度可调，用以向下发射激光条纹到下方的铝箔表面，经过铝箔反射后到达哑光表面屏幕板（5）上表面。
4.如权利要求1所述一种铝箔纸表面缺陷检测装置，其特征在于：所述相机（2）在其成像靶面上粘有针对激光波长的带通滤光膜或前置滤光片作为其附件，在镜头（3）前端布置有偏振片作为其附件，使用时以减少强反射为准调整偏振方向到合适的角度；相机（2）和镜头（3）组合在一起布置在哑光表面屏幕板（5）上方，用以对其上表面的条纹进行成像。
5.如权利要求1所述铝箔纸表面缺陷检测装置，其特征在于：还包括软件控制模块，用于实现图像采集与图像缺陷分析、声光报警控制；采用条纹分析或信号处理领域惯用方法，针对传动过程中的抖动，处理方法为：持续记录并动态保持若干张图像（>20），跟踪每个像素点在前后图中灰度值的变化，则其为一维有规律变化的信号（相机速度相对铝箔传动足够快），当有缺陷时则破坏其规律性。
6.如权利要求1所述一种铝箔纸表面缺陷检测装置，其特征在于：所述相机（2）和结构光投影器（4）为并列的且均至少有一个。
7.一种如前所述的铝箔纸表面缺陷检测方法，其特征在于：结构光投影器（4）投影特定波长的激光条纹到铝箔斜面，激光条纹经过铝箔斜面反射到达特别制作的哑光表面屏幕板（5）上以方便成像，使用相机（2）对哑光表面屏幕板（5）上的反射光进行拍摄成像，无缺陷时得到的是规则条纹图；当有缺陷时，缺陷处光的反射将受到影响，进而在采集的图像中形成干扰；本质上可以将规则条纹看作载波，是可以“解调”去除的，通过对比解析可以轻松分析对应的缺陷。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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