基于多条激光线的钢板表面缺陷三维检测方法

将一激光器投射出的多条线型激光垂直向下照射钢板表面,用面阵CCD摄像机采集这些激光线的图像.根据标定的结果可将图像坐标转换为空间坐标,从而可以得到钢板表面的高度坐标.通过这种方式可以检测钢板表面的三维缺陷,并获取缺陷的深度信息.通过对实际钢板缺陷进行验证,采用该方法计算的深度值与实际值非常接近.     

基于DSSD模型的机械加工件表面缺陷检测研究

针对机械加工件表面缺陷检测问题,对工件表面缺陷种类、缺陷位置进行了研究,对深度学习中的目标检测算法进行了归纳分析,提出了一种基于DSSD模型的机械加工件表面缺陷检测方法。该方法首先利用扫描电子显微镜获取了不同工件、不同位置的表面缺陷图像,建立了工件表面缺陷数据集,并对数据集进行了扩充;然后将DSSD网络模型反卷积模块的网络层数进行了简化,从而降低了计算复杂度;最后利用简化后的DSSD模型完成了对数据集的训练和测试。研究结果表明:DSSD模型的检测效率高于YOLO、Faster R-CNN和SSD这3种模型,能够更准确、快速地检测工件表面缺陷,为实际工业场景下的缺陷检测提供了新的思路。     

基于频率扫描技术的缺陷深度测量方法研究

在介绍多种无损检测方法对裂纹深度测量的基础上，提出了将频率扫描技术应用到交变磁场测量中，利用垂直工件表面的磁场强度在该点磁场强度中的比值作为特征量，实现对缺陷深度的测量的方法。对该测量方法进行了详尽的阐述，实验结果证明该方法可以实现对裂纹深度的测量。文中还对影响测量的多种因素进行了分析。     

基于结构光表面缺陷检测系统设计与开发

为了能够检测零/部件表面缺陷,获取其立体特征信息,提出了基于结构光的表面缺陷检测技术。首先在介绍结构光技术的基础上提出了基于结构光技术的测量系统,之后对其进行了硬件系统选型及基于MATLAB的软件系统设计,最后在实验室条件下对某一曲柄连杆表面的孔缺陷进行了检测,用于该系统的验证。实验结果表明:所设计的系统能够实现表面缺陷的立体数据获取,且该方法的测量误差可以控制在5%以内。     

基于DSP的轴承外观表面缺陷检测系统

针对滚动轴承外观表面缺陷依靠人工检测,提出了一种利用数字图像处理技术实现对滚动轴承外观表面缺陷的在线检测.以TMS320DM643为核心器件建立了实时数字图像处理的硬件系统,通过CCD摄像机获取轴承外观表面的视频图像,利用图像分割等算法对视频图像进行处理,提取轴承外观表面缺陷,实验结果表明,该系统可有效地检测出表面外观有缺陷的滚动轴承.     

多摄像机线结构光的钢轨表面三维缺陷检测

为实现钢轨表面缺陷的实时全方位检测,提出基于多摄像机线结构光的三维检测方法。首先,通过标定线结构光和摄像机平面之间的位置参数,获取该摄像机视角下的钢轨表面线结构光的三维形状变化。其次,标定多个摄像机之间旋转平移参数,将多个视角下的三维点云进行拼接形成完整钢轨三维模型。同时,设计了钢轨三维检测的硬件装置,通过硬件编码器获取传送带运动的距离,形成钢轨在长度方向上的全貌三维形状。针对存在缺陷的钢轨样品进行了三维轮廓测量,实验结果表明,该方法的在钢轨深度方向上的精度能达较高精度,符合钢轨表面缺陷检测的要求。     

三维显微光切法表面粗糙度的非接触测量技术

基于三维视觉检测原理对三维显微光切法表面粗糙度非接触测量技术进行研究。使激光光线与被测工件表面相切,利用工业相机采集获取表面微观轮廓,采用图像处理技术恢复出微观轮廓的几何形貌。根据设计算法,由表面粗糙度评定算法得到表面粗糙度的R_a、R_z等评定指标。这种测量方法效率高,适用范围广,且非接触式测量可避免对工件表面的损坏。     

列车滚子轴承表面缺陷机器视觉检测方法研究

针对列车滚子轴承内圈外表面缺陷人工检测方法的不足,提出了一种基于机器视觉的表面缺陷检测方法,通过对缺陷图像的处理和分析,快速、准确地实现了轴承表面缺陷的分类识别.这里使用工业内窥镜进行轴承图像的获取,通过对图像的灰度直方图分析,判断其是否为缺陷轴承;对缺陷图像分别进行二值化处理、形态学滤波和图像标记,以准确获得图像的缺...     

基于多模型级联的双目视觉铸件缺陷检测方法

为了解决铸件表面缺陷检测以及缺陷位置的三维定位问题,采用双目视觉系统获得图像,依靠三角测量法获得点云数据,基于正态分布变换配准方法实现工件的三维定位。通过多模型级联解决少样本和样本比例失衡情况下的表面缺陷检测,结合无监督模型的编码解码方式,依靠正样本训练获得对缺陷图像进行修复的网络模型,将修复后的图像与原始图像进行差异分析获得缺陷位置;使用MASK-RCNN模型进行监督模型训练,获得一体化检测分割模型,直接定位缺陷位置及类别。此外还将运动机构的物理坐标系、双目成像的工件坐标系以及平面图像的坐标进行换算,得到多个坐标系的转换关系,实现了平面缺陷的位置信息映射到三维工件的空间中。实验表明提出的双目视觉系统在工件成像以及检测方面具有良好的效果。     

基于单目视觉三维恢复算法的微观形貌原位测量方法研究

工件表面微观形貌分析在机械加工及测量领域有着十分重要的作用。与二维形貌分析相比,三维形貌分析能够提供更全面的表面信息。然而,现有复杂、昂贵的先进测量手段始终无法实现原位测量。为了实现对工件表面现场检测和三维形貌表征,将基于单目视觉的SFS(shape from shading,从明暗恢复形状)算法及光度立体法应用至微观形貌原位测量领域,提出一种可以进行二维图像采集并进行三维形貌重构的原位测量方法,并对比两种算法在微观形貌三维恢复上的结果。基于上述方法,进行SiC工件表面三维形貌恢复试验,同时与共聚焦显微镜扫描结果比较。试验结果表明,相比于SFS方法,光度立体法重构结果更加准确,截线特征点高度差相对误差低于27.2%,截线二维参数相对误差低于32.8%,表面三维参数相对误差低于19.6%,为解决机械零件表面微观形貌原位测量难题给出了新的解决思路。     

凸轮轴凸轮表面缺陷检测与诊断方法的研究

凸轮轴是高速运转的复杂轴类零件,是发动机五大核心部件之一.由于凸轮异形,在智能制造中采用视觉检测技术时,其磨削后凸轮面反光,对检测系统的设计带来挑战.本研究提出一种凸轮视觉检测方法,利用拍摄凸轮图片进行阈值二值化,提取凸轮轮廓,得到凸轮表面选定区域,再进行缺陷轮廓提取,得到缺陷轮廓,对表面缺陷的大小和周长进行筛选后实现...     

脉冲漏磁检测的三维场特征分析及缺陷分类识别

漏磁检测方法广泛应用于石油、运输及化工等行业中金属的缺陷检测.介绍了漏磁检测原理,采用有限元法建立了三维缺陷脉冲漏磁检测模型,分析了缺陷脉冲漏磁场B_x、B_y和B_z分量的特点.结果表明,与传统漏磁检测系统提取缺陷漏磁场水平分量B_x和法向分量B_z进行缺陷识别相比较,三维缺陷脉冲漏磁场分量的提取将提供更多有关缺陷尺寸、位置等信息,尤其是当外加磁场方向与缺陷主平面近似平行时.最后给出了实验验证,实验结果与仿真分析有较好的一致性,这说明有限元仿真分析对实际脉冲漏磁检测系统的设计有重要的指导意义.     

无缝钢管斜轧穿孔顶头表面缺陷非接触在线检测方法

针对无缝钢管斜轧穿孔顶头表面缺陷在线检测的现实需求，提出了一种基于激光扫描、空间点云数据处理及深度学习的非接触测量方法。根据无缝钢管产线特点确定了检测位置、系统构成和顶头轮廓数据采集方案，并引入迭代最近点（ICP）配准方法，实现了测量点云与标准CAD模型的配准。针对头部缺陷设计了相应的分类数集和渐变形态，使用点云深度学习方法实现了缺陷精确分类和量化预警。针对表面磨损缺陷，设置磨损深度上限阈值以实现磨损程度的精确监测。为验证系统可靠性，搭建了顶头检测物理模拟平台，并利用3D打印技术定制了含有不同缺陷特征的顶头实物模型。测试结果表明，表面轮廓检测误差在0.06 mm以内，头部缺陷分类精度可达97.7%、准确度可达98.1%，满足在线检测要求。     

Inspection of weld shape based on the shape from shading

The weld bead shape is crucial for weld quality. Automatic inspection on the 3D shape of a weld bead is achieved by recording the image of the weld bead with an optical sensing method and then calculating the 3D shape parameters with a shape-from-shading technology based on a single image in the computer-vision domain. The paper first introduces a method of shape from shading based on a single image and puts forward its implementation. It then presents the improved measures of the original algorithm according to the defects of the computed results and finds accuracy compared with the former method by a synthetic image. Finally, the improved algorithm is applied to the surface height reconstruction of weld bead successfully .     

矩阵换能器超声三维成像方法研究*

针对常规超声检测难以直观地显示被检对象缺陷的形状及走向等问题,开展矩阵换能器超声三维成像方法研究。超声三维成像技术具有直观显示被测对象内部缺陷三维特征的优点,基于矩阵换能器的超声三维成像方法具有扫查速度快、分辨率高等优点,是当前超声三维成像技术的研究热点。本文介绍了矩阵换能器体扫查原理及其控制方法;提出了矩阵换能器体扫查时三维体数据采集方法和数据融合算法;基于矩阵换能器和相控阵板卡系统对铝标样等试样进行了体扫查检测实验,采用等值面和体绘制两种算法对缺陷进行三维成像,并对单一缺陷进行了定量分析,定量精度较高。研究结果表明,矩阵换能器超声三维成像方法能够表征缺陷的三维形貌特征,在无需移动换能器的情况下便可实现缺陷三维检测,是超声三维检测的有效方法。     

多点成形件检测中三维数据配准方法的研究

针对多点成形件成形误差检测中的三维数据配准问题，提出了一种用两步法将CAD模型数据和三维测量数据点全局配准的方法。利用遗传算法具有全局搜索能力的特点，以四元数法中的3个参量作为优化解空间，采用自适应控制优化参数的方法，达到CAD模型数据和三维测量数据点的全局粗配准。以粗配准的结果作为初始值，用ICP算法修正误差以达到精确配准。采用两步法配准克服了标准ICP算法难以解决的局部最小问题，本算法也可广泛应用于精密测量时测量结果的比较分析。以马鞍形曲面制品为例，给出了配准结果。     

基于图像处理技术的铸坯表面缺陷自动检测系统的研究

针对目前国内铸坯表面缺陷检测方法落后、检测效率低的情况,应用图像处理技术,设计了铸坯表面缺陷自动检测系统方案.研究了适合高温高辐射条件下的图像采集方案和算法,采用基于BP神经网络的模式识别方法对铸坯表面缺陷图像进行识别与分类,能够有效地提高铸坯质量管理.     

基于主动式全景视觉的管道内部缺陷检测方法

针对管道内表面检测空间受限的约束以及同时需要检测管道内壁功能性缺陷和结构性缺陷等需求,基于主动式全景视觉检测原理提出了一种既能视觉检测管道横截面几何尺寸又能获取和分析管道内壁表面缺陷的管道内部全方位视觉检测方法。利用携带有主动式全景视觉传感器的爬行机器人进入管道内部,分别实时获取内壁全景图像及激光横断面扫描全景图像。本文重点介绍基于管道内壁全景图像的缺陷检测方法,对管道内壁全景图像进行展开、预处理并提取管道病害区域的几何特征,最后判定缺陷类别及危害程度。经本文方法获取的缺陷几何特征实验数据验证,管道内表面存在的较为普遍的裂缝、腐蚀缺陷几何特征差异明显：腐蚀缺陷的圆形度较大,而裂缝缺陷的圆形度趋于0;腐蚀缺陷的凸度普遍大于裂缝缺陷;裂缝缺陷由于弯曲程度不同其边界离心率变化率大,而腐蚀缺陷的边界离心率趋于1。实验结果表明：该系统能够有效提取疑似缺陷区域并计算各几何特征,可通过合适的阈值判定其所属类别,为管道内表面缺陷检测提供了一种新的手段。     

基于虚拟仪器的三维视觉检测系统设计

把计算机视觉领域中的明暗恢复形状(Shape From Shading,简称SFS)技术应用于工业产品的三维视觉检测,利用单幅产品图像的明暗灰度变化来得到物体表面形状信息,并采用全面像素不确定度进行检测分析。该检测系统采用Lab VIEW及其视觉开发工具来实现,可广泛应用于工业自动在线三维视觉形貌检测和质量控制。     

Numerical simulation and experiments of magnetic flux leakage inspection in pipeline steel

The magnetic flux leakage (MFL) method is currently the most commonly used pipeline inspection technique. In this paper, numerical simulation and experimental investigation on defect inspection in pipeline steel using MFL were carried out. In theoretical analysis, typical three-dimensional (3D) defects were accurately modeled and detailed MFL signals in the test surface were calculated by 3D finite element method (FEM). To confirm the 3D FEM results, different artificial defects were made and the MFL experiments were performed. The experimental study demonstrated that the results were agreement with the 3D FEM result. The results show that the 3D FEM is an effective analysis method for pipeline steel MFL inspection. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Jooho Choi Xun-Bo Li received his M.S. and Ph.D degree from University of Electronic Science and Technology of China in 1991 and 2001, respectively. Dr. Li is currently a Professor at the School of Mechatronics Engineering, University of Electronic Science and Technology of China in Chengdu, P.R. China. Dr. Li’s research interests are in the area of Mechatronics, measurement and NDT.