一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置 |
|||||||
| 申请号 | CN202322757220.6 | 申请日 | 2023-10-13 | 公开(公告)号 | CN220932816U | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 西安邮电大学; | 发明人 | 毛晓晨; 王佳乐; 凌子兴; 和煦; 习子辰; 夏海龙; 李俊; 王浩; 张聪; 于光雨; 张曼; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了一种基于 机器视觉 的管材 缺陷 检测装置，涉及管材表面探伤装置技术领域，包括 水 平设置的 底板 、固定设置于底板上并能够对管材进行传送的输送装置、固定设置在底板上的第一 支架 和第二支架、活动设置于第一支架上的第一视觉检测相机、活动设置于第一支架上的万向 光源 、活动设置于第二支架上的第二视觉检测相机以及与输送装置、第一视觉检测相机和第二视觉检测相机通信连接的电脑上位机；第一视觉检测相机和第二视觉检测相机均能够对输送装置上传送的管材进行拍摄。本实用新型提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置，能够提高管材缺陷检测的准确性以及检测效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置，其特征在于：包括： |
||||||
| 说明书全文 | 一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置技术领域[0001] 本实用新型涉及管材表面探伤装置技术领域，特别是涉及一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置。 背景技术[0002] 管材在工业生产和日常生活中扮演着重要的角色，广泛应用于石油、天然气、化工、供水、排水等领域。然而，由于其生产过程受多种因素影响，不同材质的管材可能会出现不同类型的缺陷，比如裂纹、壁厚偏差、出品色差等，分别属于结构缺陷、几何缺陷和颜色缺陷这三种较为常见的缺陷类型。若不及时发现和修复这些缺陷，可能会导致后续使用中出现管道破裂、燃气泄露等后果，甚至危及人身财产安全和环境安全。 [0003] 传统的管材缺陷检测主要依赖于人工目视检查，即由工作人员对管材进行外观和内部检查。在生产区间的流水线上安排工人们依靠模具和以往的经验知识把控产品质量，这种方式的弊端很明显：主观性强：个人的经验、直觉没有统一的评判标准，模具损耗也不一致，不同的检查人员很可能对缺陷的识别和判断存在差异，容易出现漏检或误检的情况，进而导致检测误差较大、检测精度低等问题；耗时且效率低下：人工检查需要大量的人力和时间投入，尤其在大规模生产中效率较低。企业投资多回报少：雇佣的工人得对相关产品有一定的认识，这就意味着企业需要对其进行不同程度的培训，即企业在品控质检方面投入成本较多但是并没有带来相应地利润，企业收益减少。实用新型内容 [0004] 本实用新型的目的是提供一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够提高管材缺陷检测的准确性以及检测效率。 [0005] 为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案： [0006] 本实用新型提供一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置，包括水平设置的底板、固定设置于所述底板上并能够对管材进行传送的输送装置、固定设置在所述底板上的第一支架和第二支架、活动设置于所述第一支架上的第一视觉检测相机、活动设置于所述第一支架上的万向光源、活动设置于所述第二支架上的第二视觉检测相机以及与所述输送装置、所述第一视觉检测相机和所述第二视觉检测相机通信连接的电脑上位机；所述第一视觉检测相机和所述第二视觉检测相机均能够对所述输送装置上传送的所述管材进行拍摄。 [0007] 优选的，所述输送装置具有输送带，所述输送装置上位于输送带下方具有限位槽。 [0008] 优选的，所述第一支架和所述第二支架均竖直设置。 [0009] 优选的，所述第一支架上套设有第一安装块，所述第一安装块能够绕所述第一支架轴线转动，所述第一安装块能够沿所述第一支架延伸方向往复运动，一第一锁紧件能够将所述第一安装块锁紧于所述第一支架上，一水平设置的第一连接杆能够穿过所述第一安装块并与所述第一安装块转动连接，所述第一连接杆能够绕自身轴线转动，所述第一连接杆能够沿自身延伸方向往复运动，一第二锁紧件能够将所述第一连接杆锁紧于所述第一安装块上，所述第一视觉检测相机固定设置于所述第一连接杆的端部。 [0010] 优选的，所述第一支架上套设有第二安装块，所述第二安装块能够绕所述第一支架轴线转动，所述第二安装块能够沿所述第一支架延伸方向往复运动，一第三锁紧件能够将所述第二安装块锁紧于所述第一支架上，一水平设置的第二连接杆能够穿过所述第二安装块并与所述第二安装块转动连接，所述第二连接杆能够绕自身轴线转动，所述第二连接杆能够沿自身延伸方向往复运动，一第四锁紧件能够将所述第二连接杆锁紧于所述第二安装块上，所述第二视觉检测相机固定设置于所述第二连接杆的端部。 [0011] 优选的，所述第二支架上套设有第三安装块，所述第三安装块能够绕所述第二支架轴线转动，所述第三安装块能够沿所述第二支架延伸方向往复运动，一第五锁紧件能够将所述第三安装块锁紧于所述第二支架上，一水平设置的第三连接杆能够穿过所述第三安装块并与所述第三安装块转动连接，所述第三连接杆能够绕自身轴线转动，所述第三连接杆能够沿自身延伸方向往复运动，一第六锁紧件能够将所述第三连接杆锁紧于所述第三安装块上，所述第二视觉检测相机固定设置于所述第三连接杆的端部。 [0012] 优选的，所述第一锁紧件、所述第二锁紧件、所述第三锁紧件、所述第四锁紧件、所述第五锁紧件以及所述第六锁紧件均为螺栓。 [0013] 本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果： [0014] 本实用新型提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置，通过输送装置能够对管材进行输送，第一视觉检测相机和第二视觉检测相机能够对管材表面以及横截面的图像信息进行采集并反馈至电脑上位机，电脑上位机能够将图像与数据库模型进行比对，从而对管材缺陷类型进行自动检测，极大地提高了检测效率，同时设置有万向光源，能够对管材进行照明，提高第一视觉检测相机和第二视觉检测相机采集图像的清晰度，进一步保证了管材缺陷检测的准确性。附图说明 [0015] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0016] 图1为本实用新型提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置的结构示意图； [0017] 图中：1‑底板；2‑第二支架；3‑第一支架；4‑第一视觉检测相机；5‑第二视觉检测相机；6‑万向光源；7‑电脑上位机。 具体实施方式[0018] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 [0019] 本实用新型的目的是提供一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置，以解决现有技术存在的问题，能够提高管材缺陷检测的准确性以及检测效率。 [0020] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。 [0021] 本实用新型提供一种基于机器视觉的管材缺陷检测装置，如图1所示，于本实施例中，包括水平设置的底板1、固定设置于底板1上并能够对管材进行传送的输送装置、固定设置在底板1上的第一支架3和第二支架2、活动设置于第一支架3上的第一视觉检测相机4、活动设置于第一支架3上的万向光源6、活动设置于第二支架2上的第二视觉检测相机5以及与输送装置、第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5通信连接的电脑上位机7；第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5均能够对输送装置上传送的管材进行拍摄。 [0022] 本实用新型提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置，通过输送装置能够对管材进行输送，第一视觉检测相机4能够对管材表面的图像信息进行采集，第二视觉检测相机5能够对管材横截面的图像信息进行采集，第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5采集的信息能够反馈至电脑上位机7，管材缺陷检测系统基本组成包括图像获取模块、图像处理模块、图像分析模块、数据管理及接口模块，主要借助Python与OpenCV，利用相关算法实现，接口模块将第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5拍摄到的管材表面和横截面图像传入系统，分别通过边缘检测算法帮助识别管材的边界，图像分割算法将图像分成不同的区域，特征提取算法将图像中的关键特征提取出来，再利用训练好的分类模型进行判别分类，实现管材表面和横截面缺陷的检测，考虑到利用管材缺陷检测时，不同材质管材的光学特性和缺陷类型不同，检测结果和分类也会存在偏差，因此，使用多组数据集训练不同的模型，开发了针对不同材质的管材进行缺陷检测的模型库，检测开始后，可在系统中一键下拉选择对应材质的管材缺陷检测模型，常见的如PVC管、不锈钢管、铜管、PE管或PP‑R管等，当电脑上位机7数据接收成功时，会将采集到和判别过的图像数据自动存储至固定文件夹中，实现管材缺陷类型的自动检测，极大地提高了检测效率。 [0023] 本实用新型提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置，底板1平行于水平面放置，能够保证其他结构的精确安装和运行。考虑到装置的各部分均是在底板1上进行布置，因此选择坚固稳定、布局灵活可拓展、安全便捷的底板1，其采用高质量的材料制成，能够保证具有良好的结构设计和稳定性，能够承受一定的负载并保持稳定，底板1上开设有多个孔位或槽口，方便用户根据需要进行固定和安装实验设备、工具或配件，使底板1具有防滑、防震、防静电等功能，使得操作更加安全和方便。 [0024] 输送装置具有输送带，安装的时候应保证其与底板1保持平行，输送装置上位于输送带下方具有安装部，安装部上能够安装限位槽，限位槽能够防止因外部原因导致的管材脱落等情况发生，限位槽能够拆卸，限位槽分别向外以刻度拓展，可以根据不同口径的管材选择设置不同尺寸的限位槽，适当地卡入待检测的管材后通电调试以保证后续其他设备的微调，考虑本装置所占空间的大小，在实际安装过程中，通过自身接口通电后需要及时调节输送装置电机的转速来控制输送带的运输速度，根据实际需要将管材按照预定的路径和顺序进行输送，能够大大提高效率和减少人力成本。 [0025] 第一支架3和第二支架2均能够根据预留孔位竖直安装在底板1上，主要用于稳定地固定和支撑万向光源6和第一视觉检测相机4以及第二视觉检测相机5，第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5均优选为工业视觉检测相机，工业视觉检测相机是一种专为工业检测、机器视觉和品质控制等领域而设计的相机设备，具有高分辨率、高速度、大动态范围、高灵敏度、低噪声、多种接口和通信和自动化控制等特点。使用它们可以捕捉到细节丰富的图像，并实现快速的处理，能够在明暗差异较大的环境下获取清晰可见的图像，保证视觉检测的准确性和稳定性，能够与计算机快速连接和数据传输，其中第一视觉检测相机4竖直于水平面安装，与电脑上位机7连接通电后在电脑上观察传输过来的待检测管材图像，微调至高度与第一支架3顶端平行，主要用于监测和拍摄经由输送装置传输过来的待检测管材表面的图像信息。第二视觉检测相机5经过微调后略向左下方倾斜，安装高度低于万向光源6位置，用于监测和拍摄经由输送装置传输过来的待检测管材横截面的图像信息，万向光源6与传统的定向光源不同，万向光源6可以在所有方向上均匀地发射光线，提供更全面、更均匀的照明，从而改善图像的质量和准确性，万向光源6采用了环形的LED光源，平行于第一视觉检测相机4安装，通电后通过观察电脑上位机7显示的图像进行微调，保证其光斑中心与第一视觉检测相机4拍摄的图像中心重合，经过微调后会略微向左下方或者右下方倾斜。这种全方位的照明方式可以减少阴影和反射，提供更好的物体边缘和纹理信息，从而提高算法的准确性和鲁棒性。 [0026] 第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5可以对运动中的管材进行监测，在管材检测过程中，除了会在特定位置拍摄其图像信息，还能一直对管材进行监测，查看其运动状态或轨迹，若中途发现某个管材的运动状态或轨迹明显和其他管材不同，那就要考虑是否因为其生产质地不均匀导致质心偏移等原因造成。 [0027] 第一支架3上套设有第一安装块，第一安装块能够绕第一支架3轴线转动，第一安装块能够沿第一支架3延伸方向往复运动，第一锁紧件能够旋进第一安装块并顶紧于第一支架3上以对第一安装块位置进行锁紧，一水平设置的第一连接杆能够穿过第一安装块并与第一安装块转动连接，第一连接杆能够绕自身轴线转动，第一连接杆能够沿自身延伸方向往复运动，第二锁紧件能够旋进第一安装块并顶紧于第一连接杆上以对第一连接杆位置进行锁紧，第一视觉检测相机4固定设置于第一连接杆的端部。 [0028] 第一支架3上套设有第二安装块，第二安装块能够绕第一支架3轴线转动，第二安装块能够沿第一支架3延伸方向往复运动，第三锁紧件能够旋进第二安装块并顶紧于第一支架3上以对第二安装块位置进行锁紧，一水平设置的第二连接杆能够穿过第二安装块并与第二安装块转动连接，第二连接杆能够绕自身轴线转动，第二连接杆能够沿自身延伸方向往复运动，第四锁紧件能够旋进第二安装块并顶紧于第二连接杆上以对第二连接杆位置进行锁紧，第二视觉检测相机5固定设置于第二连接杆的端部。 [0029] 第二支架2上套设有第三安装块，第三安装块能够绕第二支架2轴线转动，第三安装块能够沿第二支架2延伸方向往复运动，第五锁紧件能够旋进第三安装块并顶紧于第二支架2上以对第三安装块位置进行锁紧，一水平设置的第三连接杆能够穿过第三安装块并与第三安装块转动连接，第三连接杆能够绕自身轴线转动，第三连接杆能够沿自身延伸方向往复运动，第六锁紧件能够旋进第三安装块并顶紧于第三连接杆上以对第三连接杆位置进行锁紧，第二视觉检测相机5固定设置于第三连接杆的端部。 [0030] 第一锁紧件、第二锁紧件、第三锁紧件、第四锁紧件、第五锁紧件以及第六锁紧件均为螺栓，也可为其他旋钮，通过旋紧或旋松螺栓能够实现各部件的位置调节。 [0031] 第一支架3、第二支架2上能够配备有精准的位置标记和刻度尺，可以通过调节螺栓或手动旋钮来实现第一视觉检测相机4、第二视觉检测相机5以及万向光源6高度、角度和方向等方面的精确微调，方便用户准确地记录和调整各个轴的位置。 [0032] 组装装置的时候，首先将底板1水平放置好，然后将第一支架3和第二支架2卡好，同时保持输送装置水平即可。先在第一支架3上安装万向光源6，再在万向光源6上方安装第一视觉检测相机4，保证第一视觉检测相机4顶部和第一支架3纵杆顶部重合并与万向光源6的平面平行，第二支架2上安装第二视觉检测相机5，第二支架2上有一道刻度线保证对齐，第一支架3和第二支架2应与输送装置保持垂直，即可完成大致组装流程。然后分别给万向光源6和输送装置通电，根据待检测管材尺寸选择合适的限位槽卡入待检测管材，第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5通过USB接口与电脑上位机7连接，在电脑上进行后续微调操作：观察第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5监测和拍摄的管材图像信息，细致调整其角度、高度至拍摄全面、清晰的位置，调整万向光源6使其光斑中心与第一视觉检测相机4拍摄中心重合，即微调完成。电脑运行管材缺陷检测模型代码，载入模型后，一键下拉选择需要检测的管材材质，调用第一视觉检测相机4和第二视觉检测相机5，开始对管材表面和横截面缺陷进行检测。 [0033] 本实用新型提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置整体结构简单，组装、调试方便，可以进行快速部署和使用，装置能够实现对常见管材表面、横截面的实时监测和检测，提高了检测效率，同时检测结果可靠，能够准确判断管材是否存在缺陷，并对不同类型的缺陷进行分类，节省了人力物力资源，实现智能化、自动化、精准化缺陷检测，具有较高的应用价值。 [0034] 和传统的人工检测方式相比，本实用新型提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置可以在短时间内处理大量的图像数据，并且实时、快速地进行检测，减少人力成本，大大提高了生产效率；能够以一致的标准进行缺陷检测，避免了人为主观以及客观磨损等因素的影响；使用多种机器视觉的算法实现对管材表面和横截面缺陷的准确检测，检测结果真实可靠。 [0035] 替代人工检测方面，相比于市面上的其它管材缺陷检测装置，本申请提供的基于机器视觉的管材缺陷检测装置针对管材表面和横截面进行缺陷检测，整体结构简单、原理清晰、应用广泛，对于实际生产的不同材质管材，可以一键式拖拉对应模型应用，不需要专业人员即可部署；可将检测结果以图像或其他形式的数据可视化呈现，自动保存检测数据到txt、excel、CSV等常见格式文件中，更加便于企业信息化和数字化管理；由于运用到的算法模型具备较高的分类和识别能力，因此可以对缺陷进行追溯和分析，比如分析总结出某一种或多种缺陷容易在某个生产环节产生，以此来改善企业的生产线水平，从源头减少缺陷管材的生产；采用的机器视觉技术独特，是唯一非接触式识别、测量物体的前沿技术，成本低廉，不会对产品的成本构成造成压力，企业盈利能力提升。 [0036] 本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈