【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业瑕疵检测，尤其是涉及一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法和装置。
技术介绍
1、圆柱、圆锥形器件在工业场景中十分常见，如轴承、换向器、管材、晶锭等等，这些工件表面的划痕、开裂、点蚀等会对其工作性能产生影响，甚至直接造成器件的失效。瑕疵检测系统可以快速完成质量评估，提高良品率并针对性地改进工艺，提高生产效率。通常瑕疵的大小为百微米级，而细小的划痕可能宽度只有20um左右，因此检测系统需要具有足够高的空间分辨力，并且具有足够的采样速度，以满足工业现场的快速检测。
2、传统基于形貌的瑕疵检测技术最常用的是线激光测量仪，测量仪将线性激光投射到高低起伏被测物体上，物体形貌的调制使得线激光发生对应的弯曲，探测相机获取曲线后通过几何关系的解算就可以得到这一条线性激光所对应的物体上的各点的高度值。进一步地，沿着线性激光的垂直方向扫描物体，所采集的数据进行处理后，就可以得到物体的三维信息。但是该方法对细而浅的瑕疵识别能力不强，且对金属、晶圆等高反射率表面测量效果不佳，另外还存在成本高、安装精度要求高等问题，因而在回转体瑕疵检测领域难以广泛应用。
3、随着计算机视觉技术的快速发展，使用相机获取图片信息，对图片中的划痕、损伤进行判别和定位，逐渐成为主流。使用线阵相机，扫描回转体进行图像拼接，得到完整一圈的外观，并通过机器视觉相关的算法实现瑕疵检测，如公开号为cn115901624a的专利技术公开的一种回转体零件瑕疵检测装置。但是当前的系统只适用于标准圆柱体的情况，由于高放大倍率的物镜景深较小，异形回转体母线倾
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在成像模组在大放大倍率下无法对整个曲面清晰自动对焦的缺陷而提供一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法和装置。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，包括以下步骤：
4、将待测的回转体安装在可控转台上，设置物镜用于采集光束，设置线阵成像模组用于采集回转体表面的纹理信息，设置线阵追焦模组用于获取线阵成像模组与回转体之间的相对位姿信息以及回转体表面上当前被测区域的深度信息，设置位姿调整模组用于调整线阵追焦模组和线阵成像模组的空间位姿；
5、通过可控转台驱动回转体旋转到不同的测量位置，在不同测量位置下，根据线阵追焦模组获取线阵成像模组与回转体之间的相对位姿信息，调整线阵成像模组和线阵追焦模组的空间位姿，使得回转体的当前被测区域完全位于线阵成像模组的焦深范围内，然后获取回转体表面当前被测区域的纹理信息和深度信息；
6、将各测量位置获取的相对位姿信息、深度信息和纹理信息进行数据融合，从而提取回转体表面的瑕疵信息和三维形貌信息。
7、进一步地，所述线阵追焦模组获取线阵成像模组与回转体之间的相对位姿信息的过程具体包括：
8、产生能够识别物体离焦大小和方向的偏置线激光，并照射到回转体表面；
9、由线阵追焦模组中的追焦相机获取偏置线激光在回转体表面的反射的光斑，偏置线激光上各点到回转体表面的距离将使得反射光斑所对应的各点在横向发生拓展，拓展尺寸以像素数量计算，根据像元尺寸换算为回转体当前被测区域上n个点拓展的实际尺寸{d1,d2,…,dn}；
10、所述回转体当前被测区域上n个点拓展的实际尺寸的计算表达式为：
11、di＝pzcxi,i＝1,2,…,n
12、式中，i为回转体当前被测区域的点的编号，pz为线阵追焦模组中追焦相机的像元尺寸，cxi为追焦相机成像图片中，被测区域第i个点对应的反射光斑边缘的坐标；
13、所述回转体当前被测区域各点的离焦量计算公式为：
14、
15、式中，i为回转体当前被测区域的点的编号，δi为回转体当前被测区域第i个点对应的离焦量，f1为物镜焦距，f2为线阵追焦模组的聚焦镜焦距，di为回转体当前被测区域第i个点对应反射光斑上拓展的尺寸，a为线偏置模块提供的偏置线激光的初始宽度；
16、最后，根据拓展的实际尺寸，计算回转体当前被测区域各点的离焦量，使用坐标变换矩阵计算线阵成像模组与回转体当前被测区域之间的相对位姿信息。
17、进一步地，所述调整线阵成像模组和线阵追焦模组的空间位姿的过程具体为：
18、根据所述相对位姿信息，采用六轴运动系统对线阵成像模组进行三维平移和俯仰、偏摆与横滚角度调整，使得物镜焦平面与回转体表面的最佳拟合平面平行，且线阵成像模组位于最清晰成像位置。
19、进一步地，所述深度信息的获取过程具体为：
20、通过线阵追焦模组获取偏置线激光在回转体表面的反射的光斑，根据深度和光斑尺寸的线性关系，以物镜焦平面为原始平面，得到的回转体表面的起伏数据，并结合回转体的转台转轴和线阵追焦模组之间的相对位姿信息，得到回转体表面的三维形貌数据，作为所述深度信息。
21、进一步地，沿轴向移动物镜位置，通过物镜位置的改变来调整线阵成像模组和线阵追焦模组的空间位姿，使得线阵成像模组位于最清晰成像位置。
22、进一步地，将相对位姿信息、深度信息和纹理信息进行数据融合的过程包括：
23、对于规则的回转体，将各测量位置的位姿信息转换为空间坐标，将深度信息叠加到对应测量位置的空间坐标上，并进行数据拟合、误差修正处理，得到高精度点云；将各测量位置的纹理信息的像素点对应到所述高精度点云上，形成具有纹理信息的多模态点云；
24、对于异形回转体，将各测量位置的位姿信息、纹理信息和深度信息送入预先训练好的神经网络中，进行坐标匹配、深度叠加和纹理赋值，得到具有纹理信息的多模态点云。
25、进一步地，所述方法还包括对数据融合后得到的回转体表面的多模态数据进行处理，从而提取表面的瑕疵信息；
26、所述多模态数据的处理过程包括：
27、将多模态数据中包含空间坐标和颜色纹理的点云数据输入预先训练好的神经网络中进行瑕疵类型的分类；
28、根据位姿信息和瑕疵类型信息将点云聚类，属于相同瑕疵类型的点被划分到一个点云集合；
29、根据点云聚类结果，重构回转体的三维模型，并在该三维模型上标记瑕疵信息，该瑕疵信息包括瑕疵类型、瑕疵面积、瑕疵中心坐标和瑕疵外接矩形。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述线阵追焦模组获取线阵成像模组与回转体之间的相对位姿信息的过程具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述调整线阵成像模组和线阵追焦模组的空间位姿的过程具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述深度信息的获取过程具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，沿轴向移动物镜位置，通过物镜位置的改变来调整线阵成像模组和线阵追焦模组与回转体的对焦情况，使得线阵成像模组位于最清晰成像位置。
6.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，将相对位姿信息、深度信息和纹理信息进行数据融合的过程包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述方法还包括对数据融合后得到的回转体表面的多模态数
8.一种实现如权利要求1-7任一所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法的回转体瑕疵检测装置，用于对回转体(5)进行瑕疵检测，其特征在于，包括可控转台、线阵追焦模组、分光镜(3)、物镜(4)、二向色镜(6)、计算控制单元(8)、位姿调整模组(9)、照明光源(10)和线阵成像模组，所述线阵成像模组包括筒镜(11)和线阵相机(12)，所述线阵追焦模组包括定焦光源(1)、线偏置模组(2)、聚焦镜(13)和追焦相机(7)；所述线阵追焦模组、分光镜(3)、物镜(4)、二向色镜(6)、照明光源(10)和线阵成像模组均搭载在所述位姿调整模组(9)上；所述回转体(5)安装在可控转台上；
9.根据权利要求8所述的回转体瑕疵检测装置，其特征在于，所述线偏置模组(2)包括准直透镜、偏置矩形光阑和柱透镜，所述定焦光源(1)发出的激光经过所述准直透镜后成为平行光，该平行光经过偏置矩形光阑遮挡一半光，形成偏置激光；该偏置激光经过柱透镜进行一个方向上的聚焦，另一方向仍保持平行光，即形成偏置线激光。
10.根据权利要求8所述的回转体瑕疵检测装置，其特征在于，所述计算控制单元(8)实时获取追焦相机(7)的图片并计算空间位姿，驱动位姿调整模组(9)调整位姿，构成一个闭环的反馈控制系统，实现实时追焦。
...【技术特征摘要】
1.一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述线阵追焦模组获取线阵成像模组与回转体之间的相对位姿信息的过程具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述调整线阵成像模组和线阵追焦模组的空间位姿的过程具体为：
4.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述深度信息的获取过程具体为：
5.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，沿轴向移动物镜位置，通过物镜位置的改变来调整线阵成像模组和线阵追焦模组与回转体的对焦情况，使得线阵成像模组位于最清晰成像位置。
6.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，将相对位姿信息、深度信息和纹理信息进行数据融合的过程包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于线阵追焦的回转体瑕疵检测方法，其特征在于，所述方法还包括对数据融合后得到的回转体表面的多模态数据进行处理，从而提取表面的瑕疵信息；
8.一种实现如权利要求1-7任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，请求不公布姓名，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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