專利名稱：利用掃光通過合并圖像來檢測(cè)表面中的缺陷的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在本專利中所保護(hù)的發(fā)明由針對(duì)通過利用掃光(light swe印ing)獲得的缺陷進(jìn) 行放大的圖像合并來檢測(cè)表面中的缺陷的系統(tǒng)組成。 因此，質(zhì)量控制系統(tǒng)的問題是，檢測(cè)甚至直徑比0. 2毫米還要小的小尺寸的表面 缺陷，并且它們可能導(dǎo)致既沒有突破生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制，也沒有實(shí)現(xiàn)滿足最終消費(fèi)者。 該表面可以對(duì)應(yīng)于小物體或者大物體，如家用電器或汽車車身。在這個(gè)意義上，已經(jīng)在機(jī)動(dòng) 車輛的車身上對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試。
背景技術(shù)：
這樣，與其中照明是移動(dòng)的本發(fā)明相比，已經(jīng)公知了MAZDA(馬自達(dá))汽車的日 本專利JP63061374(198S)描述了一種方法，該方法根據(jù)通過固定的照明系統(tǒng)沿表面改變 照明所生成的陰影來辨別缺陷的類型。在本發(fā)明中，通過固定的車輛和移動(dòng)照明的掃掠 (swe印)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)最小缺陷的定位。通過前面的日本專利，車輛的運(yùn)動(dòng)生成使得無法 檢測(cè)缺陷的振動(dòng)。與利用人工視覺來描述的本發(fā)明相比，如TOYOTA(豐田)汽車制造公司 的專利W02006/054962 (2006)的其他專利設(shè)法針對(duì)熱變化來檢測(cè)同樣的缺陷。
其中在完成車身制造之前在表面中執(zhí)行用于車體的缺陷檢測(cè)的SLING GIKEN KOGYO KABUSHIKI KAISHA(本田技研工業(yè)股份有限公司)的北美專利US5844801 (1998)尋 找可能的變形。該發(fā)明在完成車身制造之前僅檢測(cè)凹痕、刮痕和裝配缺陷的問題，而不檢測(cè) 在金屬表面中或同一表面中的微缺陷。 在CHUO ELECTRONIC MEASUREMENT (中央電子測(cè)量)的北美專利US639870 (2002) 中，通過移動(dòng)的車輛來檢查缺陷，其中移動(dòng)的車輛造成變形的問題，并且之前已經(jīng)描述了 該問題。而且，該專利集中于標(biāo)記缺陷的過程，而并沒有過多的集中于檢測(cè)該缺陷的過 程，沒有提到尤其是用于缺陷檢測(cè)的照明系統(tǒng)(布置和光移動(dòng))。而且，CHUOELECTRONIC MEASUREMENT的W02005100960 (2005)論述了光和照相機(jī)同時(shí)移動(dòng)情況下的多個(gè)發(fā)光元件。 該相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即照相機(jī)相對(duì)于車身或相反，產(chǎn)生了重要的足以使得無法檢測(cè)微缺陷的變形。
使用人工視覺的GLOBAL FORD TECHNOLOGIES(福特全球科技公司)的北美專利 US6532066 (2003)設(shè)法包括目前公知的所有照明系統(tǒng)，提到利用定時(shí)照明、定向照明、結(jié)構(gòu) 化照明和漫射照明的可能性；它甚至提出了通過與不是照相機(jī)的系統(tǒng)來使用激光的可能 性。然而，該專利顯示它難以在干燥表面上進(jìn)行使用，僅集中于幾乎相同的聚合物表面。具 有北美專利US20030139836(2003)的同一申請(qǐng)人以泛泛并且含糊的方式獲得了利用機(jī)器 人來檢測(cè)缺陷和修復(fù)該缺陷的一般原理的專利。它沒有指明檢測(cè)缺陷、定位或修復(fù)該缺陷 的任何方法。僅描述了流程的理念和指出的裝置信息，并且以排他的方式要求保護(hù)獲取信 息、處理和控制的任何系統(tǒng)。而且，與這里描述的本發(fā)明相比，它涉及需要用CAD模型來檢 驗(yàn)物體。 作為用于本發(fā)明的背景技術(shù)出現(xiàn)的基于應(yīng)用、使用或非常多樣的功能的所有這些 以及來自其的所有類似的發(fā)明證明存在功能上和操作性的局限，并且因此，對(duì)于本發(fā)明的
3裝置來說被排除。
技術(shù)問題 在生產(chǎn)過程中，由于特有生產(chǎn)過程中的不精確、材料中均勻性的缺乏、環(huán)境污染等
而導(dǎo)致在產(chǎn)品上生成了表面缺陷或微缺陷。特別是在噴涂表面中，環(huán)境污染有很大關(guān)系，同
時(shí)在完成噴涂之前，環(huán)境污染放大了在表面中已經(jīng)存在的缺陷。因此，對(duì)支持一些可接受的
質(zhì)量水平來說，在噴涂過程之前、期間和之后的缺陷檢測(cè)是至關(guān)重要的。還沒有出現(xiàn)檢測(cè)微
缺陷的自動(dòng)系統(tǒng)，僅靠部分工人采取目視人工和視覺檢查。這是初級(jí)的、緩慢的和非系統(tǒng)性
的過程，該過程不允許確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量水平，同時(shí)這影響工人的健康。 技術(shù)解決方案 因此，證明有必要開發(fā)一種檢測(cè)微缺陷的自動(dòng)化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠確保系統(tǒng)性地
形成一些可接受的質(zhì)量水平，能夠被引入到生產(chǎn)過程中，使得它在實(shí)時(shí)缺陷檢測(cè)的情況下
不干擾生產(chǎn)線，這意味著在表面中高速地獲取和執(zhí)行信息。缺陷的檢測(cè)、記錄和系統(tǒng)性定位
允許我們利用機(jī)器人系統(tǒng)或者其他類似機(jī)制來對(duì)缺陷自動(dòng)地進(jìn)行后續(xù)的修正。 我們示出的檢測(cè)系統(tǒng)基于在待測(cè)表面上的掃光的生成，使物體的位置和利用人工
視覺來獲取圖像的系統(tǒng)的位置保持固定。待檢驗(yàn)物體和獲取圖像的照相機(jī)之間的固定的相
對(duì)位置消除了由于與它們之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)所引起的變形，這些變形會(huì)使缺陷
變得模糊并且可能使得無法檢測(cè)該缺陷。相反地，與移動(dòng)照明相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)不會(huì)影響獲取圖像。 該照明由一組窄而平坦的光束組成(例如，高頻熒光照明)，能夠在照明邊緣的附 近，B卩，在由明亮轉(zhuǎn)變?yōu)殛幇岛陀申幇缔D(zhuǎn)變?yōu)槊髁撂?，由于光放大現(xiàn)象而突出缺陷。在這些 轉(zhuǎn)變中，特有的缺陷的尺寸從該缺陷周圍的光束邊緣獲取了具有高達(dá)io倍直徑的曲率。這 就是使得系統(tǒng)能夠利用有限數(shù)目的照相機(jī)來檢測(cè)微缺陷的現(xiàn)象。 進(jìn)一步地，該處理在所有捕獲的圖像的合并圖像上被實(shí)現(xiàn)，而不是如其他系統(tǒng)和 處理所實(shí)現(xiàn)的在每一個(gè)捕獲的圖像上被實(shí)現(xiàn)。不消耗過多時(shí)間的情況下，通過簡(jiǎn)單地重疊 圖像來在獲取圖像的特有系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)圖像合并。
有利效果 由于先前描述的缺陷的光學(xué)放大，因此該缺陷檢測(cè)系統(tǒng)具有高靈敏度。而且，由于 照相機(jī)和物體是固定的，即沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以它是不受與運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)的影響的高 精度系統(tǒng)。由于代替對(duì)獲取的圖像的各個(gè)和每一個(gè)進(jìn)行處理，該系統(tǒng)僅處理所有圖像的合 并圖像，因此它是高速系統(tǒng)。 因此，它是實(shí)時(shí)服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠被插入到生產(chǎn)線中，使其本身適應(yīng)該生產(chǎn)線 的工作速度，而不干擾該生產(chǎn)過程。
最佳實(shí)施方式 可以在其中需要檢測(cè)可能的表面缺陷的所有點(diǎn)中沿著制造鏈設(shè)置該檢測(cè)系統(tǒng)。 即，在成形一個(gè)表面之后、在噴涂底漆之后、在噴涂面漆之后等。該位置將僅取決于檢測(cè)的 重要性和意義以及在制造鏈的該點(diǎn)中修正上述缺陷的便利性。 首先，將物體移到檢測(cè)區(qū)域，該檢測(cè)區(qū)域位于照相機(jī)組的觀測(cè)下的點(diǎn)。接下來，照 明系統(tǒng)生成可變數(shù)目的平面光束，該平面光束覆蓋表面，照亮能夠進(jìn)行檢測(cè)的該表面的所 有部分。
該平面光束掃掠使獲取的圖像中的微缺陷最大化，并且使該缺陷能夠利用后面的
處理來檢測(cè)。由于我們先前已經(jīng)陳述了，因?yàn)樵谄矫婀馐倪吘壐浇?即，在由明亮轉(zhuǎn)變?yōu)?br> 陰暗和由陰暗轉(zhuǎn)變?yōu)槊髁撂?的放大機(jī)制，該照明突出缺陷。該能夠?qū)⑷毕莸某叽绶糯蟾?br> 達(dá)10倍的值的現(xiàn)象使得該系統(tǒng)能夠利用有限數(shù)目的照相機(jī)來檢測(cè)微缺陷。 在該過程期間，獲取單元的每一個(gè)都獲取并且合并與其視野可相對(duì)應(yīng)的圖像。在
圖像獲取的過程之后，待檢驗(yàn)的物體保持可自由離開檢查區(qū)域，它們同時(shí)繼續(xù)處理由合并
產(chǎn)生的并且與單元的每一個(gè)相關(guān)聯(lián)的圖像的每一個(gè)。 接下來，對(duì)所檢測(cè)到的缺陷按其尺寸、形式等來進(jìn)行分類，將所述缺陷定位在物體 上，使其接受在制造鏈中的未來的修正。該檢測(cè)和精確定位允許我們利用機(jī)器人系統(tǒng)或者 類似的機(jī)制來自動(dòng)地進(jìn)行修正缺陷的后續(xù)步驟。
權(quán)利要求
一種通過利用掃光以合并具有放大的缺陷的圖像來檢測(cè)表面中的缺陷的系統(tǒng)，其特征在于，通過觀測(cè)相機(jī)檢驗(yàn)的區(qū)域，其中，通過運(yùn)動(dòng)的平面光束的照明來掃掠被檢驗(yàn)的物體，所述平面光束將所獲取的圖像中的所述缺陷的尺寸放大，由相應(yīng)的照相機(jī)捕獲的物體的確定部分的所有圖像被合并在單個(gè)圖像中，以供進(jìn)行其后續(xù)的處理。
全文摘要
利用掃光通過合并圖像來檢測(cè)表面中的缺陷的系統(tǒng)，通過由觀測(cè)相機(jī)檢驗(yàn)的區(qū)域，其中，通過運(yùn)動(dòng)的平面光束的照明來掃掠被檢驗(yàn)的物體，該平面光束將獲取的圖像中的缺陷的尺寸放大。由相應(yīng)的照相機(jī)捕獲的物體的預(yù)定部分的所有圖像被合并在單個(gè)圖像中，以供進(jìn)行其后續(xù)的處理。
文檔編號(hào)G01N21/89GK101755200SQ200780052603
公開日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者何塞普·托內(nèi)羅·蒙特塞拉特, 尼古拉斯·蒙特斯·桑切斯, 瑪爾塔·科瓦東加·莫拉·阿吉拉爾, 阿爾瓦羅·埃賴斯·馬丁內(nèi)斯 申請(qǐng)人:何塞普·托內(nèi)羅·蒙特塞拉特