[发明专利]一种基于相移偏折术的高反射物体表面缺陷检测

说明书

本发明公开一种基于相移偏折术的高反射物体表面缺陷检测方法，其包括：S₁、根据测量系统的几何物理模型搭建测量系统。S₂、利用工控机编码生成正弦条纹图，经显示器屏幕投影到待测物体表面，利用相机采集被测物体表面调制之后的图像。S₃、分割出待测零件的感兴趣的区域，将待测区域的定位与截取。S₄、对图像进行相位提取和相位展开，得到拟合面形实现镜面三维物体形貌的测量与重建。本发明是一种高速无损可检测高反射物体表面缺陷的检测方法。

技术领域

本发明涉及三维光学检测技术领域，尤其涉及一种基于相移偏折术的高反射物体表面缺陷检测，可以针对高反射对象进行高速高精度的三维检测。

背景技术

随着现代工业的发展，生产中加工制造精度不断提高，使制造业对物体表面缺陷的检测要求越来越高。工业生产中高反射物体的检测大多依赖于人工目检，效率不高，且容易受到人工不稳定因素的影响。在现有检测方式中，三维接触式测量需要与被测物体直接接触，可能会划伤待测表面，不适合高反射物体的缺陷检测；本发明旨在通过基于相移偏折术针对高反射物体表面进行高速高精度无损缺陷检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服高反射物体测量难的问题，提供一种基于相移偏折术以测量物体表面缺陷的方法来针对高反射物体做表面缺陷检测。

本发明通过下述技术方案解决上述技术问题：一种基于相移偏折术的高反射物体表面缺陷检测，要实现该目的，本发明提供了一种基于相移偏折术的测量模块，具体如下：S₁、根据测量系统的几何物理模型, 搭建由被测物体、工控机、图像采集卡、LCD（LiquidCrystal Display）显示器、工业相机、精密调整平台等组成的测量系统；S₂、调整好工业相机的工作距离，在相机的焦距范围内调整待测物体的角度，利用工控机编码生成正弦条纹图，经显示器屏幕投影到待测物体表面，通过投射初始相移量分别为0、π/8、π/4和3π/8的条纹，将相位误差中的低频分量消除，利用工业相机采集m张被测物体表面曲率变化调制的条纹图像；S₃、利用迭代阈值分割法分割出待测零件的感兴趣区域（ROI, Region OfInterest），基于8连通链码法实现待测区域的定位与截取，迭代阈值分割法可得到待测曲面所在区域的最小外接矩形；S₄、对图像进行相位提取和相位展开，按多频时间相位展开，得到拟合面形实现镜面三维物体形貌的测量与重建。

其中，步骤S₁包括：S₅、为了保证三维测量的精度，测量需要提前做好标定，分为相机标定和几何标定两部分，相机标定采用张正友标定法标定相机内外参数，几何标定通过在显示屏构造特征点，引入摄影测量系统作为显示屏坐标系与相机坐标系的转换中介实现显示屏坐标系和相机坐标系的转换；S₆、为了保证三维测量的准确度，保持条纹图的稳定可靠，将被测物体放置在标定平台中心，保证相机可以拍摄到完整的物体图像，相机视野要略大于被测表面。

其中，步骤S₂包括：S₇、相机收集的待测物体图像m至少为4，可以获取完整的相位信息，抑制噪声效果较好；S₈、采用四步相移法计算相位，用四步相移的正弦条纹，获取显示器像素点与成像平面图像点之间的折返对应关系，在显示器屏幕上分别显示水平和竖直方向的正交条纹，实现对显示器上的每个像素点编码．其同方向相邻两幅条纹图相位差为π/2，其数学表达式为：

其中，n为条纹幅数，分别取1，2，3，4

由上式，可联立方程组求解得到：