本發明專利技術公開了一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置及其方法，包括顯示器、攝像機和計算機；顯示器用于調制產生正弦相移的光柵條紋光；攝像機和顯示器設置在被檢測物體表面的上方，使顯示器的光柵條紋光照射至該被檢測物體的整個上表面，并在被檢測物體的整個上表面形成條紋圖像，攝像機用于采集被檢測物體表面上反射的條紋圖像。當被檢測物體表面有凸起或者凹陷等微缺陷時會造成光線反射率的改變及偏折，使光柵條紋局部扭曲變形，該扭曲變形的部位即是該被檢測物體表面的微變形。本成像裝置及其方法夠解決物體表面物體表面微變形缺陷太小且與目標同色造成的無法成像的問題，使物體表面微變形的缺陷信息得以表征和識別。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機器視覺光學成像領域與圖像處理領域，尤其涉及一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置及其方法。
技術介紹
機器視覺經過數十年的發展，給工業自動化帶來了全新的解決方法，廣泛應用于工業制造過程中的產品質量檢測。機器視覺技術與工業自動化相結合，由此產生了視覺檢測技術。而視覺檢測最關鍵的就是設計正確光學成像方案和圖像處理方法。因此有針對性的光源照明和成像方法與其圖像處理方法變得極為重要。由于工業產品生產時的質量控制的不確定因素，產品表面常常產生各種缺陷，其中大部分缺陷在生產中已經有有效的避免方法或檢測方法，而對于物體表面的微變形缺陷由于其體現為小的凸起或者凹陷，并且與物體背景同色，很難通過現有的成像方法進行成像，即使成像后，其特征用現有的圖像處理方法也很難進行識別。結構光通常被用于物體的三維測量技術中，若要通過二維的圖像獲取三維的信息可以借助結構光。結構光在三維成像的過程中，就是作為一維的輔助信息被投射到物體上。在缺陷檢測領域解構光的應用并不廣泛。傳統的三維檢測方法有通過接觸式的探針檢測等，但效率較低且容易造成二次劃傷。通過結構光進行非接觸的視覺檢測技術能夠針對工業產品的微變形缺陷的檢測有好的效果。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置及其方法。有效的解決被檢測物體表面微變形缺陷太小且與目標同色造成的無法成像的問題，使物體表面微變形的缺陷信息得以表征和識別。本專利技術通過下述技術方案實現：一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，包括顯示器1、攝像機2和計算機3；顯示器1用于調制產生正弦相移的光柵條紋光5；攝像機2和顯示器1設置在被檢測物體4表面的上方；使顯示器1的光柵條紋光5照射至該被檢測物體4的整個上表面，并在被檢測物體4的整個上表面形成條紋圖像，攝像機2用于采集被檢測物體4表面上反射的條紋圖像，并將其傳遞給計算機3的圖像分析系統。所述顯示器1為液晶顯示顯示器。所述攝像機2為工業相機。所述攝像機2、顯示器1呈V字型安裝在被檢測物體4的上方。當被檢測物體4表面有凸起或者凹陷時會造成光線反射率的改變及偏折，使光柵條紋局部扭曲變形，該扭曲變形的部位即是該被檢測物體4表面的微變形。一種機器視覺檢測物體表面微變形的方法如下：由計算機3的圖像分析系統，根據相移解調的方法，對條紋圖像進行分析，通過獲取相位信息的變化，得到被檢測物體4光滑表面的梯度分布，即得到被檢測物體4表面高度信息的改變，從而獲取被檢測物體4表面微變形缺陷信息，條紋圖像獲取相位信息的具體方法如下：通過計算機3的圖像分析系統，采用相移法進行相位提取，相移法在一個周期內需要將相位不同的多幅光柵條紋光投影到被測物體表面，通過對采集到的一組條紋圖像進行相位處理來獲得相位值；設光柵條紋光5對被檢測物體4投射了光柵條紋圖像的數量為N，則在一個投影周期內，連續投影的兩幅光柵條紋圖像的相位差就是2π/N，若第n幅光柵條紋圖像上每個點的光照強度用In來表示，則有公式如下：In(x,y)=a(x,y)+b(x,y)·cos[φ(x,y)+2π(n-1)N]]]>在上式中，a(x,y)代表背景的光柵條紋光5的光照強度強，而b(x,y)則為被檢測物體4的表面對外界光線的反射率，φ(x,y)為攝像機2拍攝到的包含相位改變的光柵的相位；在光照強度的大小已經確定的情況下，需要對三個大小未知的參數進行求解，所以，若要求相位值φ(x,y)，至少需要三張光柵條紋圖像的相位信息，即N需要至少等于3，即可獲得方程組，對它求解可得到：由于光柵條紋圖像的相位可直接進行測量，即初始相位值φ0(x,y)已知，被檢測物體4表面上所有被測點的相位值φ(x,y)可由上式求出，進一步即可計算出被檢測物體4引起的相位變化為：本專利技術相對于現有技術，具有如下的優點及效果：本專利技術技術手段簡便易行，根據相移解調的方法，有效的解決被檢測物體表面微變形缺陷太小且與目標同色造成的無法成像的問題，使物體表面微變形的缺陷信息得以表征和識別。附圖說明圖1為本專利技術機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置結構布局示意圖。圖2為顯示器所顯示的光柵條紋光的畫面。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步具體詳細描述。實施例如圖1、2所示。本專利技術公開了一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，包括顯示器1、攝像機2和計算機3；顯示器1用于調制產生正弦相移的光柵條紋光5(如黑白相間的豎向條紋)；攝像機2和顯示器1設置在被檢測物體4表面的上方；使顯示器1的光柵條紋光5照射至該被檢測物體4的整個上表面，并在被檢測物體4的整個上表面形成條紋圖像，攝像機2用于采集被檢測物體4表面上反射的條紋圖像，并將其傳遞給計算機3的圖像分析系統。所述顯示器1為液晶顯示顯示器。所述攝像機2為工業相機。所述攝像機2、顯示器1呈V字型安裝在被檢測物體4的上方。當被檢測物體4表面有凸起或者凹陷等微缺陷時會造成光線反射率的改變及偏折，使光柵條紋局部扭曲變形，該扭曲變形的部位即是該被檢測物體4表面的微變形。一種機器視覺檢測物體表面微變形的方法如下：由計算機3的圖像分析系統，根據相移解調的方法，對條紋圖像進行分析，通過獲取相位信息的變化，得到被檢測物體4光滑表面的梯度分布，即得到被檢測物體4表面高度信息的改變，從而獲取被檢測物體4表面微變形缺陷信息，條紋圖像獲取相位信息的具體方法如下：通過計算機3的圖像分析系統，采用相移法進行相位提取，相移法在一個周期內需要將相位不同的多幅光柵條紋光投影到被測物體表面，通過對采集到的一組條紋圖像進行相位處理來獲得相位值；設光柵條紋光5對被檢測物體4投射了光柵條紋圖像的數量為N，則在一個投影周期內，連續投影的兩幅光柵條紋圖像的相位差就是2π/N，若第n幅光柵條紋圖像上每個點的光照強度用In來表示，則有公式如下：In(x,y)=a(x,y)+b(x,y)·cos[φ(x,y)+2π(n-1)N]]]>在上式中，a(x,y)代表背景的光柵條紋光5的光照強度強，而b(x,y)則為被檢測物體4的表面對外界光線的反射率，φ(x,y)為攝像機2拍攝到的包含相位改變的光柵的相位；在光照強度的大小已經確定的情況下，需要對三個大小未知的參數進行求解，所以本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，其特征在于包括：顯示器(1)、攝像機(2)和計算機(3)；顯示器(1)用于調制產生正弦相移的光柵條紋光(5)；攝像機(2)和顯示器(1)設置在被檢測物體(4)表面的上方；使顯示器(1)的光柵條紋光(5)照射至該被檢測物體(4)的整個上表面，并在被檢測物體(4)的整個上表面形成條紋圖像，攝像機(2)用于采集被檢測物體(4)表面上反射的條紋圖像，并將其傳遞給計算機(3)的圖像分析系統。
【技術特征摘要】
1.一種機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，其特征在于包括：
顯示器(1)、攝像機(2)和計算機(3)；顯示器(1)用于調制產生正弦相
移的光柵條紋光(5)；攝像機(2)和顯示器(1)設置在被檢測物體(4)表
面的上方；使顯示器(1)的光柵條紋光(5)照射至該被檢測物體(4)的
整個上表面，并在被檢測物體(4)的整個上表面形成條紋圖像，攝像機(2)
用于采集被檢測物體(4)表面上反射的條紋圖像，并將其傳遞給計算機(3)
的圖像分析系統。
2.根據權利要求1所述機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，其特
征在于，所述攝像機(2)、顯示器(1)呈V字型安裝在被檢測物體(4)的
上方。
3.根據權利要求1所述機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，其特
征在于，所述顯示器(1)為液晶顯示顯示器。
4.根據權利要求1所述機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置，其特
征在于，所述攝像機(2)為工業相機。
5.根據權利要求1至4中任一項所述機器視覺檢測物體表面微變形的成
像裝置，其特征在于，當被檢測物體(4)表面有凸起或者凹陷時會造成光線
反射率的改變及偏折，使光柵條紋局部扭曲變形，該扭曲變形的部位即是該
被檢測物體(4)表面的微變形。
6.一種機器視覺檢測物體表面微變形的方法，其特征在于采用權利要求
\t1至5中任一項所述機器視覺檢測物體表面微變形的成像裝置實現，具體步驟
如為：由計算機(3)的圖像分析系統，根據相移解調的方法，對條紋圖像進
行分析，通過獲取...
【專利技術屬性】
技術研發人員：文生平，劉云明，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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