光伏鋁型材壓痕在線檢測方法
2023-06-09 15:44:26 1
專利名稱：光伏鋁型材壓痕在線檢測方法
技術領域：
本發明涉及在線檢測技術領域，尤其涉及利用反射式光電開關以及攝像機對應用於光伏發電系統的鋁型材工件上是否存在符合標準的壓痕進行自動檢測的方法。
背景技術：
鋁型材是光伏發電系統中大量採用的結構件，隨著光伏系統的發展，光伏鋁型材的需要量越來越大。鋁型材的表面需要加工出符合標準的壓痕，在光伏發電系統的車間現場，需要對鋁型材上是否形成了合格的壓痕進行在線檢測。目前國內大多數光伏發電企業對鋁型材的檢測還是採用人工觀察，在鋁型材傳送帶旁設若干工人進行目測和處理，按照壓痕是否合格將鋁型材工件分為合格品和不合格品。人工檢測存在的缺點主要有車間現場灰塵多、噪聲大，工人檢測工作環境惡劣； 正常人眼長時間不間斷觀測運動物體會產生眼花、眼脹等不適，檢測人員無法長時間不間斷工作，容易發生漏檢、錯檢現象；對於高尺寸精度的檢測，人眼很難準確判斷，誤差大，無法保證檢測質量；人工觀測的速度有限，對生產效率有極大限制。因此，根據不同長度鋁型材要求，研究基於機電控制技術的在線檢測系統，研究對壓痕的檢測方法，實現鋁型材的快速在線檢測，為鋁加工產業的自動化生產提供技術與裝備支撐是非常必要的。
發明內容
本發明的目的在於提供一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，提高鋁型材檢測的效率和準確性，攻克人工觀察導致的漏檢、錯檢現象難點，實現全自動化生產鋁型材，從鋁型材的加工到檢測完全依靠機器來完成，為鋁型材安全可靠生產提供技術與裝備支撐。本發明的技術方案如下
一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特徵在於包括如下步驟
1)構建檢測系統
在鋁型材傳送帶上安裝起始光電開關、結束光電開關和攝像機，將所述起始光電開關、 結束光電開關分別與攝像機相連接，並將所述起始光電開關、結束光電開關和攝像機與工控機相連接；
2)鋁型材工件快速經過鋁型材傳送帶上的檢測區域，先後觸發所述起始光電開關、攝像機、結束光電開關、攝像機，採集鋁型材工件兩端的壓痕圖像；
2. 1)起始光電開關和攝像機的第一次圖像採集
當鋁型材工件進入檢測區域時，觸發起始光電開關，起始光電開關從低電平變為高電平；此時攝像機採集一幅包含壓痕的圖像；
2. 2)結束光電開關和攝像機的第二次圖像採集
當鋁型材工件即將離開檢測區域時，觸髮結束光電開關，結束光電開關從高電平變為低電平；此時攝像機採集一幅包含壓痕的圖像；3)攝像機將圖像採集到工控機的內存中，工控機對圖像中的壓痕進行識別，綜合前後兩幅圖像的壓痕識別結果，確定工件是否合格，具體步驟如下
當攝像機拍攝到圖像時，首先通過轉換算法將其轉換為灰度圖，並進行濾波和圖像平滑處理；之後，將圖像上所有的像素點進行二值化處理，處理方法為根據工件情況選擇此點周圍的某一鄰域，將此鄰域內所有的點的灰度值進行直接平均值計算或按高斯分布加權後計算平均值，若平均值大於此點灰度值，則此點判定為黑色，否則判定為白色，同時將圖像反色；其後，根據工件表面情況再進行一次或多次圖像的形態學膨脹或收縮後，尋找白色連通區域；對白色連通區域進行判定，若符合壓痕圖像規則則判定有壓痕，若不符合則判定為無壓痕，並將壓痕標記在圖像上；最後將該壓痕標記置於原始圖像上相應位置並顯示； 若攝像機所採集的兩幅圖像經過上述步驟後都判斷為有壓痕，則確定工件為合格品。所述起始光電開關和結束光電開關的安裝位置如下當鋁型材工件處於檢測區域時，所述起始光電開關和結束光電開關位於鋁型材工件有壓痕的表面下方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。所述攝像機的安裝位置如下當鋁型材工件處於檢測區域時，攝像機位於鋁型材工件有壓痕的表面上方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。所述始光電開關和結束光電開關與攝像機的相對位置如下所述起始光電開關與攝像機的水平距離等於右側壓痕到鋁型材工件右邊沿的距離，所述結束光電開關與攝像機的水平距離等於左側壓痕到鋁型材工件左邊沿的距離。本發明的有益技術效果是
一、本發明將檢測裝置固定於鋁型材傳送帶上，光電開關和相機固定於檢測裝置上，實現無接觸檢測；當鋁型材快速經過監測區域，先後觸發起始光電開關、攝像機、結束光電開關、攝像機，再由工控機通過對圖像採集信息的處理，進而判斷鋁型材是否合格。安裝方式簡單，檢測方法可靠，比起目前其它的現有檢測方式，更加可靠、便捷。二、本發明攝像機拍攝的原始圖像，經過濾波及二值化變換後即可對壓痕的存在區域進行識別，由於壓痕存在位置在圖像上相對固定，可只對圖像中出現壓痕部分進行分析以提高速度和減小誤差，識別後的圖像上標記好壓痕位置與分析區域，為使圖像更直觀將標記置於原始圖像上並顯示。三、本發明所設計的光電開關，選擇紅外LED作為紅外發光二極體，光電接收三極體作為紅外接收管，抗衝擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長。考慮鋁型材檢測時空間位置的關係，選擇反射式接收方式。攝像機選擇高速攝像機，能保證圖像清晰度在可接受範圍內。
圖1是起始光電開關、結束光電開關、攝像機的安裝位置圖。圖2-1是壓痕灰度圖像。圖2-2是將圖2-1做二值化變換後反色的圖像。圖2-3是在圖2-2上做壓痕標記的圖像。圖2-4是將圖2-3上的壓痕標記轉移到圖2-1上的圖像。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。首先，構建如圖1所示的壓痕在線檢測系統。在鋁型材傳送帶的檢測裝置上安裝起始光電開關1、結束光電開關2以及攝像機3。始光電開關1、結束光電開關2分別與攝像機3相連接。並將起始光電開關1、結束光電開關2以及攝像機3與對檢測信號進行處理判斷的工控機為核心的電控系統連接(工控機在圖1中未示出)。起始光電開關1，可以檢測工件的到來，同時給攝像機3拍攝命令；結束光電開關2，可以檢測工件的結束，同時給攝像機 3拍攝命令；攝像機3，可以檢測壓痕的情況。如圖1所示，起始光電開關1、結束光電開關2以及攝像機3的安裝位置分別為 當鋁型材工件4處於檢測區域時，用於起始位置判斷的起始光電開關1和用於結束位置判斷的結束光電開關2安裝於鋁型材工件4的有壓痕的表面下方，且與鋁型材工件4的有壓痕的表面垂直，並且距離鋁型材工件4的有壓痕的表面一段距離，該距離可按照光電開關的設計要求進行調整。攝像機3安裝於鋁型材工件4有壓痕的表面上方，且與鋁型材工件4的有壓痕的表面垂直，攝像機3距離工件表面的距離由採用的攝像機鏡頭焦距決定，並調節好焦距。接下來，調整好起始光電開關1、結束光電開關2與攝像機3的相對位置，使得有信號變化時攝像機3恰好能採集到壓痕圖像。具體來說，即圖1中的起始光電開關1與攝像機3的水平距離等於壓痕5到鋁型材工件4右邊沿的距離，而結束光電開關2與攝像機 3的水平距離等於壓痕6到鋁型材工件4左邊沿的距離。起始光電開關1和結束光電開光 2的位置相對於攝像機3位置對稱。當上述起始光電開關1、結束光電開關2以及攝像機3按照圖1的位置安裝好且處於工作狀態，即可對每個經過的鋁型材工件4進行檢測。具體來說，一個工件的檢測步驟為當鋁型材工件4進入檢測區域時，先觸發起始光電開關1，起始光電開關1從低電平變為高電平；此時攝像機3位於壓痕5正上方，採集一幅包含壓痕5的圖像；當鋁型材工件4 即將離開檢測區域時，觸髮結束光電開關2，結束光電開關2從高電平變為低電平，此時攝像機3位於壓痕6正上方，採集一幅包含壓痕6的圖像；最後鋁型材工件4離開起始開關， 使起始光電開關1從高電平變為低電平，至此一個工件檢測完畢。如圖2-廣2-4所示，由黑白或彩色攝像機3將圖像採集到工控機的內存中後，在工控機內採用機器視覺技術來對圖像中壓痕進行識別，綜合前後兩幅壓痕圖像的判斷結果確定工件是否合格。具體包括四個步驟
當攝像機拍攝到圖像時，首先通過轉換算法將其轉換為灰度圖，並進行濾波和圖像平滑處理，此時壓痕處的灰度值明顯降低(見圖2-1)。之後通過灰度值平均值來識別壓痕， 將圖像上所有的像素點進行二值化處理，處理方法為根據工件情況選擇此點周圍的某一鄰域，將此鄰域內所有的點的灰度值進行直接平均值計算或按高斯分布加權後計算平均值，若平均值大於此點灰度值，則此點判定為黑色，否則判定為白色，同時將圖像反色(見圖 2-2)。其後，根據工件表面情況再進行一次或多次圖像的形態學膨脹或收縮後，尋找白色連通區域。對白色連通區域進行判定，若符合壓痕圖像規則則判定有壓痕，若不符合則判定為無壓痕，並將壓痕標記在圖像上(見圖2-3)。最後為使圖像更直觀，將該壓痕標記置於原始圖像上相應位置並顯示(見圖2-4)。若攝像機所採集的兩幅圖像經過上述步驟後都判斷為有壓痕，則確定工件為合格品。 以上所述的僅是本發明的優選實施方式，本發明不限於以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本發明的基本構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化， 均應認為包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特徵在於包括如下步驟1)構建檢測系統在鋁型材傳送帶上安裝起始光電開關、結束光電開關和攝像機，將所述起始光電開關、 結束光電開關分別與攝像機相連接，並將所述起始光電開關、結束光電開關和攝像機與工控機相連接；2)鋁型材工件快速經過鋁型材傳送帶上的檢測區域，先後觸發所述起始光電開關、攝像機、結束光電開關、攝像機，採集鋁型材工件兩端的壓痕圖像；2.1)起始光電開關和攝像機的第一次圖像採集當鋁型材工件進入檢測區域時，觸發起始光電開關，起始光電開關從低電平變為高電平；此時攝像機採集一幅包含壓痕的圖像；2. 2)結束光電開關和攝像機的第二次圖像採集當鋁型材工件即將離開檢測區域時，觸髮結束光電開關，結束光電開關從高電平變為低電平；此時攝像機採集一幅包含壓痕的圖像；3)攝像機將圖像採集到工控機的內存中，工控機對圖像中的壓痕進行識別，綜合前後兩幅圖像的壓痕識別結果，確定工件是否合格，具體步驟如下當攝像機拍攝到圖像時，首先通過轉換算法將其轉換為灰度圖，並進行濾波和圖像平滑處理；之後，將圖像上所有的像素點進行二值化處理，處理方法為根據工件情況選擇此點周圍的某一鄰域，將此鄰域內所有的點的灰度值進行直接平均值計算或按高斯分布加權後計算平均值，若平均值大於此點灰度值，則此點判定為黑色，否則判定為白色，同時將圖像反色；其後，根據工件表面情況再進行一次或多次圖像的形態學膨脹或收縮後，尋找白色連通區域；對白色連通區域進行判定，若符合壓痕圖像規則則判定有壓痕，若不符合則判定為無壓痕，並將壓痕標記在圖像上；最後將該壓痕標記置於原始圖像上相應位置並顯示； 若攝像機所採集的兩幅圖像經過上述步驟後都判斷為有壓痕，則確定工件為合格品。
2.根據權利要求1所述光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特徵在於所述起始光電開關和結束光電開關的安裝位置如下當鋁型材工件處於檢測區域時，所述起始光電開關和結束光電開關位於鋁型材工件有壓痕的表面下方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。
3.根據權利要求1所述光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特徵在於所述攝像機的安裝位置如下當鋁型材工件處於檢測區域時，攝像機位於鋁型材工件有壓痕的表面上方，與鋁型材工件有壓痕的表面垂直。
4.根據權利要求1所述光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，其特徵在於所述始光電開關和結束光電開關與攝像機的相對位置如下所述起始光電開關與攝像機的水平距離等於右側壓痕到鋁型材工件右邊沿的距離，所述結束光電開關與攝像機的水平距離等於左側壓痕到鋁型材工件左邊沿的距離。
全文摘要
本發明提供一種光伏鋁型材壓痕在線檢測方法，在鋁型材傳送帶上安裝起始光電開關、結束光電開關和攝像機，當鋁型材快速經過監測區域，先後觸發起始光電開關、攝像機、結束光電開關、攝像機，由工控機對攝像機採集的圖像信息進行處理，識別工件上是否存在壓痕，壓痕是否合格，進而達到檢測鋁型材是否合格的目的。本發明採用工控機對壓痕檢測相機採集的圖像信息進行處理，實現對鋁型材壓痕在快速運動情況下的有效檢測，具有檢測裝置簡單緊湊、檢測方法簡單可靠的特點。
文檔編號G01N21/898GK102519983SQ20111044422
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者於雷, 尤麗華, 趙振良, 閆向陽 申請人:江南大學