本實用新型屬于磨削表面缺陷檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于結(jié)構(gòu)光反射的軋輥磨削表面缺陷檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

斑點、網(wǎng)紋、螺旋紋等是軋輥磨削表面缺陷的常發(fā)形態(tài)，也是決定軋輥磨削質(zhì)量及穩(wěn)定性的一項重要指標(biāo)。目前軋輥磨床中所使用的渦流探傷、超聲波探傷等自動化檢測方法無法有效檢測此類缺陷，其檢測主要是由有經(jīng)驗的磨工師傅在合適的光照條件下從特定的角度對軋輥表面進行目測觀察進而判斷。這種人工目測檢測方式對工人經(jīng)驗要求高，判斷的主觀性強，難以實現(xiàn)軋輥全輥面的有效檢測，檢測效率和準(zhǔn)確率低。由于人工目測方法的局限性，其僅能對軋輥表面磨削質(zhì)量與缺陷進行定性地觀測評估，而無法實現(xiàn)定量測量與評價；且由于觀測方式的主觀性，觀測具有一定的隨機性，也難以形成統(tǒng)一的觀測標(biāo)準(zhǔn)。目前工業(yè)上也有采用打磨等方式對軋輥或軋制產(chǎn)品表面進行處理，使得缺陷特征對比度得以增強以提高人工觀測的準(zhǔn)確性，但這些方式檢測效果有限，但檢測效率進一步降低，其最終評判仍需通過人工觀測進行，從而無法擺脫肉眼檢測方法的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本實用新型提供了一種軋輥磨削表面缺陷檢測系統(tǒng)，該軋輥磨削表面缺陷檢測系統(tǒng)可以實現(xiàn)對斑點、網(wǎng)紋、螺旋紋等缺陷的定性與定量測量，提高缺陷檢測的效率與準(zhǔn)確性。

本實用新型為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：一種軋輥磨削表面缺陷檢測系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)光投射器、成像裝置、數(shù)據(jù)傳輸模塊和圖像處理與分析系統(tǒng)，所述結(jié)構(gòu)光投射器能夠朝向被測軋輥表面投射具有一定形狀的結(jié)構(gòu)光圖形，成像裝置能夠?qū)?jīng)軋輥表面反射后圖形進行成像，成像裝置通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將信號傳輸于圖像處理與分析系統(tǒng)，圖像處理與分析系統(tǒng)能夠?qū)⒔邮盏降膱D像信息與自身預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息進行比對分析并輸出檢測結(jié)果。

作為本實用新型的進一步改進，所述成像裝置為CCD或CMOS工業(yè)相機。

作為本實用新型的進一步改進，所述結(jié)構(gòu)光投射器為能夠投射相干單色圖形或非相干白光、單色光圖形的結(jié)構(gòu)光激光器或結(jié)構(gòu)光投影儀。

作為本實用新型的進一步改進，結(jié)構(gòu)光投射器上設(shè)有第一調(diào)節(jié)裝置，第一調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)整結(jié)構(gòu)光投射器投射結(jié)構(gòu)光的扇形角。

作為本實用新型的進一步改進，還設(shè)有第二調(diào)節(jié)裝置和第三調(diào)節(jié)裝置，其中第二調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)整結(jié)構(gòu)光投射器的投射距離，第三調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)整成像裝置與被測軋輥表面投射圖形中心之間的垂直距離。

作為本實用新型的進一步改進，所述結(jié)構(gòu)光投射器發(fā)射光路中心軸線與成像裝置接收光路中心軸線關(guān)于投射在軋輥表面圖形中心對稱，且結(jié)構(gòu)光投射器發(fā)射光路中心軸線與成像裝置接收光路中心軸線中間形成設(shè)定夾角。

作為本實用新型的進一步改進，所述結(jié)構(gòu)光投射器發(fā)射光路中心軸線與成像裝置接收光路中心軸線中間夾角為0-160度。

作為本實用新型的進一步改進，還設(shè)有第四調(diào)節(jié)裝置，該第四調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光投射器的安裝傾斜角度和成像裝置的安裝傾斜角度以及二者之間的水平距離。

作為本實用新型的進一步改進，還設(shè)有機械系統(tǒng)，該機械系統(tǒng)能夠驅(qū)動結(jié)構(gòu)光投射器和成像裝置形成的整體沿軋輥軸向水平移動以及驅(qū)動軋輥轉(zhuǎn)動。

作為本實用新型的進一步改進，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊通過無線或有線的傳輸方式實現(xiàn)成像裝置與圖像處理與分析系統(tǒng)的信號傳輸。

本實用新型的有益效果是：本實用新型基于結(jié)構(gòu)光反射的原理，通過結(jié)構(gòu)光發(fā)射器朝軋輥表面投射具有一定形狀的結(jié)構(gòu)光圖形，然后測量反射圖像變化以反映被測區(qū)域軋輥表面光反射特征，從而實現(xiàn)斑點、網(wǎng)紋、螺旋紋等軋輥磨削表面缺陷定性與定量，該檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化檢測，且該檢測系統(tǒng)具有可實現(xiàn)定量測量，檢測效率與準(zhǔn)確率高的特點，可有效彌補人工目測方法的不足，提升軋輥磨削與軋制生產(chǎn)的質(zhì)量及穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本實用新型的原理圖。

具體實施方式

實施例：一種軋輥磨削表面缺陷檢測系統(tǒng)，包括結(jié)構(gòu)光投射器1、成像裝置2、數(shù)據(jù)傳輸模塊3和圖像處理與分析系統(tǒng)4，所述結(jié)構(gòu)光投射器1能夠朝向被測軋輥5表面投射具有一定形狀的結(jié)構(gòu)光圖形，成像裝置2能夠?qū)?jīng)軋輥表面反射后圖形進行成像，成像裝置2通過數(shù)據(jù)傳輸模塊3將信號傳輸于圖像處理與分析系統(tǒng)4，圖像處理與分析系統(tǒng)4能夠?qū)⒔邮盏降膱D像信息與自身預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息(用于測量結(jié)果分析的參考樣本反射圖形可采用經(jīng)拋光或磨削并測定無缺陷的軋輥試樣，或參照使用鏡面光澤度測量所用標(biāo)準(zhǔn)板，或使用原始發(fā)射圖形(結(jié)構(gòu)光投影儀作為結(jié)構(gòu)光投射器1時))進行比對分析并輸出檢測結(jié)果。

基于結(jié)構(gòu)光反射的原理，通過結(jié)構(gòu)光發(fā)射器朝軋輥5表面投射具有一定形狀的結(jié)構(gòu)光圖形，然后測量反射圖像變化以反映被測區(qū)域軋輥5表面光反射特征，從而實現(xiàn)斑點、網(wǎng)紋、螺旋紋等軋輥磨削表面缺陷定性與定量，該檢測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化檢測，且該檢測系統(tǒng)具有可實現(xiàn)定量測量，檢測效率與準(zhǔn)確率高的特點，可有效彌補人工目測方法的不足，提升軋輥磨削與軋制生產(chǎn)的質(zhì)量及穩(wěn)定性。

所述成像裝置2為CCD或CMOS工業(yè)相機。

所述結(jié)構(gòu)光投射器1為能夠投射相干單色圖形或非相干白光、單色光圖形的結(jié)構(gòu)光激光器或結(jié)構(gòu)光投影儀。

結(jié)構(gòu)光投射器1上設(shè)有第一調(diào)節(jié)裝置，第一調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)整結(jié)構(gòu)光投射器1投射結(jié)構(gòu)光的扇形角θ，第一調(diào)節(jié)裝置可以為結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)光投射器1內(nèi)自帶的調(diào)焦裝置。

還設(shè)有第二調(diào)節(jié)裝置和第三調(diào)節(jié)裝置，其中第二調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)整結(jié)構(gòu)光投射器1的投射距離h1，第三調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)整成像裝置2與被測軋輥5表面投射圖形中心之間的垂直距離h2，通過結(jié)構(gòu)光投射器1的投射距離h1的調(diào)整來改變其投射圖形的尺寸，第二調(diào)節(jié)裝置可以通過支架、縱向的長條形孔和調(diào)整螺絲來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)光投射器1投射距離h1的調(diào)整，也可以通過齒輪齒條嚙合機構(gòu)或者鏈輪鏈條傳動機構(gòu)等來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)光投射器1的投射距離h1的調(diào)整，第三調(diào)節(jié)裝置與第二調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)原理相同，二者都可以采用各種距離調(diào)節(jié)機構(gòu)。

所述結(jié)構(gòu)光投射器1發(fā)射光路中心軸線與成像裝置2接收光路中心軸線關(guān)于投射在軋輥表面圖形中心對稱，且結(jié)構(gòu)光投射器1發(fā)射光路中心軸線與成像裝置2接收光路中心軸線中間形成設(shè)定夾角α，

所述結(jié)構(gòu)光投射器1發(fā)射光路中心軸線與成像裝置2接收光路中心軸線中間夾角α為0-160度。

還設(shè)有第四調(diào)節(jié)裝置，該第四調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光投射器的安裝傾斜角度ω1和成像裝置的安裝傾斜角度ω2以及二者之間的水平距離d，第四調(diào)節(jié)裝置包括水平方向延伸的桁架，桁架上設(shè)置水平方向的長條孔通過螺栓實現(xiàn)結(jié)構(gòu)光投射器1和成像裝置2水平距離的調(diào)整，也可以是絲桿螺母機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)，鏈輪鏈條機構(gòu)等來實現(xiàn)二者距離的調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)光投射器安裝傾斜角度ω1和成像裝置的安裝傾斜角度ω2調(diào)節(jié)機構(gòu)可以為能夠轉(zhuǎn)動的安裝后通過螺絲固定的方式實現(xiàn)，或者通過齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)的方式實現(xiàn)。

還設(shè)有機械系統(tǒng)，該機械系統(tǒng)能夠驅(qū)動結(jié)構(gòu)光投射器1和成像裝置2形成的整體沿軋輥軸向水平移動以及驅(qū)動軋輥轉(zhuǎn)動，機械系統(tǒng)的水平移動機構(gòu)可以為桁架上設(shè)置水平滑軌的方式通過推動即可實現(xiàn)，也可以通過在水平滑軌上設(shè)置絲桿螺母機構(gòu)通過電機驅(qū)動，軋輥轉(zhuǎn)動可以通過電機通過減速器帶動的方式來實現(xiàn)。

所述數(shù)據(jù)傳輸模塊3通過無線(如WIFI)或有線(如GIGE、USB、CamLink)的傳輸方式實現(xiàn)成像裝置2與圖像處理與分析系統(tǒng)4的信號傳輸。

采用上述軋輥磨削表面缺陷檢測系統(tǒng)對軋輥磨削表面缺陷進行檢測的方法如下：

步驟一：對成像裝置2進行標(biāo)定；

步驟二：根據(jù)被測軋輥5尺寸及待檢測缺陷類型，確定結(jié)構(gòu)光投射器1的扇形角、投射距離h1及其發(fā)射光路中心軸線與成像裝置2接收光路中心軸線夾角；

步驟三：調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)光投射器1的扇形角、投射距離h1及傾角；

步驟四：根據(jù)步驟二中結(jié)構(gòu)光投射器1發(fā)射光路中心軸線與成像裝置2接收光路中心軸線夾角以及結(jié)構(gòu)光投射器1的傾角，確定成像裝置2的傾角，根據(jù)成像公式(f：鏡頭焦距，u：物距，v：相距)及幾何關(guān)系計算成像裝置2成像中心與被測軋輥5表面投射圖形中心之間的垂直距離，并調(diào)節(jié)成像裝置2傾角及其與被測軋輥5表面投射圖形中心之間的垂直距離；

步驟五：運行系統(tǒng)及測量軟件相應(yīng)模塊，根據(jù)具有圖像處理與分析系統(tǒng)4的計算機實時顯示的成像裝置2拍攝圖像情況對成像裝置2的傾角及其與被測軋輥5表面投射圖形中心之間的垂直距離進行微調(diào)以使圖像清晰并使反射圖像處于拍攝圖像中心位置；

步驟六：運行測量系統(tǒng)及相應(yīng)測量軟件，具有圖像處理與分析系統(tǒng)4的計算機通過成像裝置2拍攝到的反射圖形與其自身預(yù)存儲的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息(原始發(fā)射圖形或參考樣本反射圖形)對比分析得出定性和定量測量結(jié)果；

步驟七：通過相應(yīng)機械系統(tǒng)帶動結(jié)構(gòu)光投射器1和成像裝置2整體平動或軋輥轉(zhuǎn)動，對軋輥表面不同區(qū)域進行檢測。