[发明专利]基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测装置及方法

权利要求书

1.基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测装置，其特征在于，所述装置包括超声检测模块、光学检测模块、运动控制模块、数据融合模块、多通道深度学习模块和辅助机械手，超声检测模块、光学检测模块和辅助机械手通过以太网与运动控制模块通讯连接，数据融合模块、多通道深度学习模块和运动控制模块通过以太网两两通讯连接。

2.根据权利要求1所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测装置，其特征在于，所述运动控制模块还通过总线与显示报警模块通讯连接。

3.根据权利要求2所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测装置，其特征在于，所述超声检测模块包括可变频率超声发射器、聚焦超声探头、C扫工作台、超声检测微控制器和超声检测工作台，在超声检测工作台侧边设有X向电机和X向丝杆，X向丝杆与X向电机连接，X向丝杆上通过连接螺套装接有Y向板，该Y向板上设有Y向电机和Y向丝杆，Y向丝杆与Y向电机连接，C扫工作台通过螺母安装在Y向丝杆上，可变频率超声发射器和聚焦超声探头通过支撑杆与C扫工作台连接，X向丝杆末端设有X向定位回零传感器，Y向丝杆末端设有Y向定位回零传感器，X向电机、Y向电机、可变频率超声发射器、聚焦超声探头分别与超声检测微控制器通讯连接。

4.根据权利要求3所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测装置，其特征在于，所述超声检测模块还包括吸音边框，该吸音边框设在超声检测工作台上用于围合住待检测3C透明构件。

5.根据权利要求4所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测装置，其特征在于，所述光学检测模块包括光学检测工作台、LED线光源、可调角度反射凹镜、夹具、背景板、检测摄像机和光学检测微控制器，LED线光源、可调角度反射凹镜、夹具和背景板设置在光学检测工作台上，可调角度反射凹镜与步进电机连接，待检测3C透明构件放置在夹具上，光学检测工作台上设有立柱，检测摄像机通过支撑杆与立柱连接使得检测摄像机位于待检测3C透明构件上方，检测摄像机、LED线光源、步进电机分别与光学检测微控制器通讯连接。

6.根据权利要求5所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测装置，其特征在于，所述LED线光源和可调角度反射凹镜分别设有两组，并且分别设在待检测3C透明构件两端的区域进行独立摄像获取照片。

7.一种基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测方法，包括以下步骤：

通过辅助机械手将待测3C透明构件输送到检测位置，利用超声检测模块和光学检测模块分别对待测3C透明构件进行超声成像和光学成像，将图像数据传送到运动控制模块；

运动控制模块将图像数据转发到数据融和模块进行预处理，再次由数据融合模块转发到多通道深度学习模块进行辨识，将识别结果再发送到运动控制模块，运动控制模块将检测数据发送到显示报警模块中。

8.根据权利要求7所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测方法，其特征在于，所述方法在进行超声成像时，采用C扫描成像方法，通过配置2.25MHz、4.5MHz、9MHZ三种不同超声波频率来生成相应的超声图像，覆盖不同的种类缺陷，对检测的点按超声反射回来的信号强度大小生成255级灰度图像，通过归一化处理，强度最大的灰度为0对应黑色，强度最小的灰度为1对应白色。

9.根据权利要求8所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测方法，其特征在于，所述通过数据融和模块对图像数据进行预处理，具体为：对超声检测模块的2.25MHz、4.5MHz、9MHZ三种不同超声导波频率下的超声图像两两进行布尔异或运算，并生成新的三张图像，共计六张超声检测图像；对光学检测模块检测时，对不同角度下得到的至少两张光学成像图像，通过图像融合方法形成新的单张光学图像，再分别调整3C透明构件两端的当照亮度并进行拍照，共计获取四张光学检测图像。

10.根据权利要求9所述的基于超声和光学双成像的透明构件缺陷检测方法，其特征在于，所述多通道深度学习模块，采用卷积神经网络DSP芯片实现，图像数据传入到该多通道深度学习模块之前，由数据融合模块对成像的六张超声检测图像和四张光学检测图像，分割为128×128尺寸的图像组，超声检测图像和光学检测图像尺寸相同，分割时相同位置的图像归为一组；分割成组后的图像，按批输入多通道深度学习模块中，每批图像为60副单张128×128尺寸的图像，进行两次卷积和池化操作后，再进行两次全连接的神经网络，输出到512维向量里，再通过软回归将512维向量输出为矢量，再将检测结果通过工业以太网总线传输到运动控制模块，最后通过显示报警模块提醒操作人员。