(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210235782.1 (22)申请日 2022.03.10 (71)申请人 淮阴工学院 地址 223003 江苏省淮安市经济技 术开发 区枚乘东路1号 (72)发明人 艾米尔　李亨　肖绍章　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 沈丹 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/88(2006.01) G01B 11/00(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 5/20(2006.01)G06T 7/00(2017.01) G06T 7/12(2017.01) G06T 7/13(2017.01) G06T 7/62(2017.01) (54)发明名称 基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检 测装置及方法 (57)摘要 本发明公开了基于立体相机机器视觉的金 属表面缺陷检测装置及方法， 包括水平线性导轨 系统和扫描头； 所述水平线性导轨系统包括导 轨、 安装在导轨上且可沿导轨移动的线性水平机 械臂、 用于控制线性水平机械臂运动的微控制 器； 所述扫描头安装在线性水平机械臂上， 扫描 头包括单板计算机树莓派以及连接于单板计算 机树莓派的激光二 极管和多个CMOS相机； 所述单 板计算机树莓派与水平线性导轨系统中的微控 制器连接。 本发 明实现对小型物件 金属表面上毫 米级缺陷的检测以及缺陷尺寸的确定， 还能有效 缓解照明、 反射、 激光抖动的问题。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115060648 A 2022.09.16 CN 115060648 A 1.一种基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测装置， 其特征在于： 包括水平线性 导轨系统和扫描头； 所述水平线性导轨系统包括导轨、 安装在导轨上且可沿导轨移动的线 性水平机 械臂、 用于控制线性水平机 械臂运动的微控制器； 所述扫描头安装在线性水平机械臂上， 扫描头包括单板计算机树莓派以及连接于单板 计算机树莓 派的激光二极管和多个CM OS相机； 所述单板计算机树莓 派与水平线性导轨系统 中的微控制器连接 。 2.根据权利要求1所述基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述水平线性导轨系统还包括操作面板， 微控制器设置在操作面板内； 所述操作面板还包 括连接于微控制器的液晶显示器和按钮电键板， 通过操作面板控制水平线性导轨系统的运 行。 3.根据权利要求1所述基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述线性水平机械臂由步进电机驱动， 微控制 器通过步进驱动器连接步进电机， 从而控制 线性水平机 械臂运动。 4.根据权利要求1所述基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测装置， 其特征在于： 所述单板计算机树莓派控制C MOS相机和激光 二极管的开启关闭及参数调整。 5.根据权利要求1至4任一项所述基于立体相机机器视觉的金属 表面缺陷检测装置， 其 特征在于： 多个所述C MOS相机布置在激光 二极管两侧。 6.一种利用权利要求1所述基于立体相机机器视觉的金属 表面缺陷检测装置的检测方 法， 其特征在于， 包括以下步骤： (1)单板计算机树莓派控制激光二极管向金属表面发射激光线， 再利用CMOS相机进行 视频采集； (2)调整CMOS相机曝光度及激光二极管激光强度， 使得CMOS相机视频流捕捉到视觉上 清晰的激光线图像； (3)水平线性 导轨系统带动扫描头沿X轴方向进行 水平方向移动； (4)多个CMOS相机分别从视频流中获取图像， 通过感兴趣区域分割从获取的图像中截 取出感兴趣区域图像； (5)筛选出所需的激光线反射轮廓， 去除多余的干扰 轮廓； (6)根据激光线反射轮廓确定金属表面缺陷， 对检测出的金属表面缺陷进行几何尺寸 计算。 7.根据权利要求6所述基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测方法， 其特征在于， 步骤(5)中， 所述筛 选出所需的激光线反射轮廓具体包括以下步骤： (5.1)将步骤(4)中获取的感兴趣区域图像转 化为灰度图像； (5.2)运用高斯滤波处理灰度图像， 以去除噪声； 再将处理后的灰度图像转化为二值 图， 并进行 形态学操作处 理， 进一步去除细微噪声； (5.3)运用Canny边缘检测技术， 采用滞后阈值法， 确定最大密度和最小密度两个阈值， 将低于最小值的边丢弃， 高于最大值的边将作为边， 最小值和最大值之间的边仅当连接到 其他边时才被认定为 边， 去除不属于边 缘的像素， 得到具有细边的二 值图像； (5.4)使用轮廓提取技 术， 基于Canny边缘检测结果 提取轮廓； (5.6)为筛选出所需的激光线轮廓， 计算所有轮廓周围的边界矩形， 然后根据包围矩形权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115060648 A 2的信息， 在计算过程中将不满足高度和宽度要求的非激光线轮廓排除。 8.根据权利要求6所述基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测方法， 其特征在于： 步骤(6)中， 在确定金属表 面缺陷之前， 先利用立体光学对比技术对比多个CMOS相机的检测 结果。 9.根据权利要求8所述基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测方法， 其特征在于： 当检测结果显示不同时， 对比CM OS相机所捕获灰度图的直方图； 根据直方图对比结果， 确定 缺失部分激光线轮廓细节的C MOS相机， 调整该C MOS相机的位置及角度。 10.根据权利要求6所述基于立体相机机器视觉的金属表面缺陷检测方法， 其特征在 于： 步骤(6)中， 采用激光三角测量法计算所得物体表面间隙或孔洞图像的几何尺寸， 对于 孔洞缺陷， 计算尺寸 为孔洞直径； 对于裂缝缺陷， 计算尺寸 为裂缝宽度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115060648 A 3