可將缺陷列印在工件上的系統及方法
2023-05-09 05:35:06 2
專利名稱：可將缺陷列印在工件上的系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種可將缺陷列印在工件上的系統及方法，屬於無損檢測技術領域。
背景技術：
常規無損檢測方法有射線檢測，超聲檢測，磁粉檢測，滲透檢驗和渦流檢測等。其中， 射線實時成像檢測技術(RTR)和射線層析檢測技術(CT)是基於射線檢測原理，系統由射 線源、探測器、機械轉臺系統和計算機系統組成。現在常用的檢測系統主要採用圖像增強 器、線陣列或面陣列探測器等不同類型探測器採集經過工件後的射線，並利用計算機來處 理圖像和數據。
常見的射線實時成像檢測系統和射線層析檢測系統，能夠採集工件的圖像數據，並作 相應的圖像處理或圖像可視化操作。有些系統能夠利用標尺對系統進行校準，在圖像上測 量缺陷的尺寸。但是，要在這樣的系統中確定缺陷在實際工件上準確的位置，仍需要工作 人員用尺子去現場測量。這種測量的精度完全取決於工作人員。而且，缺陷的具體形狀等 信息很難表達出來。
發明內容
鑑於上述，本發明的目的是在於針對現有技術的不足，提供一種可將缺陷列印在工件 上的系統及方法，它可自動檢測工件的缺陷，並將缺陷列印在工件表面對應於缺陷的地方。 列印的內容是工件缺陷的形狀，尺寸，以及相關注釋信息，也可以是行業上通用的符號等。 這一功能可以讓相關工序的專業人員直觀準確快捷的了解缺陷情況。
為完成本發明的目的，本發明採取的技術方案是
本發明提供一種可將缺陷列印在工件上的系統，包括機械轉臺，用於夾持固定被檢 測工件；工件檢測裝置，固定於所述轉臺支架上或與機械轉臺有確定的位置和運動關係的 支架上；
計算機，用於處理所述工件檢測裝置的檢測信號；轉臺控制器，受控於計算機，用於 控制所述轉臺運動，其特徵在於所述機械轉臺上安裝可將工件缺陷列印在工件表面的打 印裝置；所述計算機分析所述工件檢測裝置的檢測信號，向所述列印裝置輸出工件的缺陷 圖像數據，並通過控制器控制所述列印裝置運動。
本發明還提出一種可將缺陷列印在工件上的方法，包括以下步驟
1) 設置適合工件的系統坐標系；
2) 通過工件檢測裝置採集工件的圖像；
3) 將上一步驟中得到的圖像導入到系統坐標系中；
4) 在系統坐標系中對圖像進行識別，確定工件的缺陷位置；
5) 將確定的工件缺陷通過列印裝置列印在工件表面上對應缺陷的位置。
本發明通過探測器採集圖像信號，對圖像進行前期處理後，與實際標尺進行校準，把 校準後的圖像放入系統坐標系。在系統坐標系中對圖像進行提取、分離等操作，再找出缺 陷並確定缺陷的位置，最後將缺陷的圖像信息發送給列印裝置，列印在工件上的指定位置。
與現有的無損檢測系統相比較，本發明所闡述的系統和方法具有以下突出效果
1. 能夠將圖像導入到系統坐標系中進行各種處理。
系統軟體可設置適合不同類型工件的坐標系，如柱面坐標系，平面坐標系等，並把工 件的相對運動和圖像結合起來。
系統坐標系集成了機械轉臺，射線源，探測器，標準試塊和工件的所有位置信息和運 動信息。將採集到的圖像導入到系統坐標系裡，圖像的後續操作都是在這個坐標系裡進行。 在這個坐標系裡，圖像上任意點的位置都是和實際工件相對應的，任意兩點的距離也是實 際工件上對應兩點間的距離。這樣做，大大提高了缺陷測量的精度和缺陷定位的準確性。
2. 自動識別圖像中的缺陷。
圖像經過處理後，系統提取便於識別的圖像信息，並在系統軟體的坐標界面裡對圖像 進行識別，尋找缺陷區域，計算缺陷的相關檢測值，確定缺陷位置。
3. 將檢測出的缺陷通過工業印表機或打標機列印在工件表面對應缺陷的位置。 這一做法可以讓相關的操作人員很直觀的了解詳細的缺陷信息，準確的缺陷表達也方
便相關修改人員對缺陷採取適當的修補措施。
圖1是可在工件上列印缺陷的射線檢測系統； 圖2為系統流程圖； 圖3為導入校準流程圖； 圖4為缺陷識別流程圖。
具體實施例方式
本發明是在常用的射線、超聲等檢測技術基礎上，通過軟體的識別功能發現缺陷，再 利用相應功能軟體和印表機系統，將檢測出的缺陷信息列印在工件上的指定位置。 下面結合附圖詳細說明。
圖1是本發明的可在工件上列印缺陷的系統的典型實例系統框圖。在圖1中，工件檢 測裝置是由射線源6和探測器7組成的射線檢測系統。在本發明的其他實施例中，工件檢 測裝置也可是由超聲探頭構成的超聲檢測系統。
該系統包括機械轉臺，用於夾持固定被檢測工件，並能帶動工件實現指定的運動； 機械轉臺由轉臺1和轉臺支架2構成，工件4安放在轉臺上；列印裝置3，用於將工件的
缺陷列印在工件4上，其安裝在轉臺支架2上，或安裝在其它與轉臺有明確位置關係的支 架上；工件檢測裝置，包括射線源6和探測器7，其安裝在轉臺支架2上，或安裝在其它
與轉臺有明確位置關係的支架上；計算機5，用於處理工件檢測裝置的檢測信號；轉臺驅 動器，用於驅動轉臺l運動，其受控於計算機；計算機向列印裝置3輸出工件的缺陷圖像
數據，並通過列印控制器控制列印裝置3運動。
系統通過探測器採集圖像信號，並經過信號/命令處理器將採集到的信號轉換為數字 信號，再將該數位訊號給軟體中圖像採集預處理模塊進行圖像的前期處理，即，將圖像以 開放的數據格式存儲。將經過前期處理的圖像與實際標尺進行校準。
系統軟體設置適合工件的系統坐標系，並把運動控制的坐標系和圖像結合起來。系統 坐標系是整個系統的基本坐標系。當工件是圓管時，可以將系統坐標系設置為圓柱坐標系； 如果工件是平板，則可以將系統坐標系設置為二維的平面坐標系。工件，射線源，探測器 和機械轉臺的運動(軌跡)都集成在該坐標系中。通過校準後，還可以將工件的圖像放在 該坐標系中進行處理，讓圖像的每個像素點都有明確的系統坐標表達。這樣做的好處是在 該坐標系裡測量圖像上缺陷大小和相對於工件某點位置時，圖像中所顯示的尺寸即為工件 實際缺陷的尺寸。而且，便於系統尋找缺陷位置或有缺陷的工件，使篩選系統可以在線或 離線剔除廢品。
把通過校準後的圖像放入系統坐標系中，通常的做法是選擇圖上某一點，如粘貼在工 件上的線對卡上的一點或粘在工件表面的十字鉛標的交點，然後將該點設定為系統坐標系 的原點。原點是一個像素點或moi個像素點，這取決於對系統的精度要求。有了系統坐標 系後，圖像的每一個像素點就都有了坐標值，就像AutoCAD中的圖形一樣。把通過校準 後的圖像放入系統坐標系中後，接下來的對圖像的後續處理就都是在系統坐標系裡進行 的。這種將圖像放在系統坐標系裡處理的做法是本發明的一個突出特點。
圖像處理功能是一般軟體都具備的，只是有些軟體的處理功能更全面，圖像的解析度 更高些。
對於本發明而言，自動缺陷識別功能是本發明的又一個特點。經過圖像處理模塊處理 的圖像先要經系統軟體進行相關的圖像信息提取和分離等操作，再進行與缺陷判據的比 對。圖像信息提取、分離等操作是缺陷識別模塊的基本步驟，它通過調節圖像的灰度來凸 顯缺陷的輪廓形狀，將非缺陷組織或基體的信息分離出去，便於提取缺陷的形狀和檢測值 等信息。這裡的檢測值指CT值或一些可以用來衡量缺陷與非缺陷組織的相關參數，如灰 度梯度、灰度值等，可以通過常用的DR或CT軟體得到所關心的檢測值。比對是將圖像 與資料庫中的標準圖像比較，從而確定缺陷的位置。
系統明確缺陷後，可以執行相關的操作。系統可以對缺陷的不同類型進行數理統計和 分析，比如對某一類產品中的細長的裂縫的數量、砂眼的數量等，可以通過軟體對所提取 的缺陷輪廓進行分析，確定輪廓的類型，並進行數理統計。這是缺陷統計模塊的功能。其 結果對於改進工藝和對相關工序都很重要。系統還可以將工件的缺陷信息發送給自動篩選 系統，讓篩選系統將有嚴重缺陷的工件從檢測線上剔除，進入相關廢品處理系統。
本發明重點實現的功能是將工件的缺陷圖像信息和位置信息發送給軟體裡"要列印的缺 陷/區域"功能模塊，由該模塊將缺陷的圖像信息發送給列印裝置(印表機或打標機)。該模 塊還對缺陷的位置信息進行處理，處理結果是把缺陷的位置信息發送到轉臺運動控制器和
列印裝置運動控制器，再通過控制器來控制相應電機，讓工件上缺陷的位置與列印裝置的 列印頭的位置相對應，然後在工件表面列印該缺陷。
在這個實例中，系統的硬體加裝印表機，軟體的列印模塊可自動將檢測出的缺陷列印 在工件表面指定的位置上。
圖2是系統的一般流程。其過程為上電開機。系統初始化，特別是探測器要進行初 始化設置，射線機訓機等工作。然後，調整合適的射線機相對於探測器的位置，調整被測 工件相對於探測器的位置。此時，可在系統軟體裡設置系統的各類信息，如工件的直徑， 長度和壁厚等，射線機的管電壓和電流，探測器的採集速度和幀平均數等。之後，系統軟 件生成系統坐標系，該坐標系是能夠表達該檢測場信息的坐標系。這些內容設置好後，系 統軟體發出指令給命令處理器，讓探測器工作，並採集此時的圖像，軟體將圖像進行相應 的格式轉換。接下來，軟體把圖像讀入到系統坐標系中，這時，可以對系統進行校準處理。 如果通過校準後，系統誤差在許可的範圍內，就可以在軟體界面裡設置要採集的圖像的總 數，然後連續地進行圖像採集。接下來是對採集到的圖像進行處理，以方便得到相關圖像 信息。處理後的圖像進入缺陷識別流程。通過軟體對圖像進行自動識別，確定缺陷及其位 置，明確缺陷的相關參數值，並將感興趣的缺陷輸出列印。
圖3是導入校準的流程。在軟體界面裡選定適合本次所檢測工件的坐標系類型，如果 是圓管的，就選擇柱面坐標系；如果是平板的，就選擇平面坐標系。然後，選擇並打開經 過初步處理的圖像。接下來是在圖像上選定一個點，這個點可以是一個像素點，也可以是 mcn個像素點，根據系統精度要求決定。所選的點作為系統坐標系的原點，所以最好選擇 工件表面可作為測量的基準點，如粘貼在表面的十字鉛標的交叉點，工件表面上某個特徵 明顯的孔等。在軟體界面將選擇的點設定為原點後，下一步是進行系統校準。校準時，線 對卡或標尺緊貼工件外表面。採集圖像，此時，線對卡的圖像也在採集到的圖像裡。然後 在系統軟體裡選取圖像上線對卡的一個或多個單位長度L，計算其所對應的像素點數量 N。再計算出像素點所對應的長度Lp為L/N。接著，再測量線對卡更長一段的長度L'， 以像素點尺寸作為基準，測量後得到的值為Lr，與實際線對卡對應長度相比，得出誤差 值A二(Lr-L' )/L'，這個誤差值就是系統誤差。如果誤差大，表明系統精度還不能達到 檢測要求，需重複校準，即調整像素點所對應的尺寸Lp。通過多次校準，可將系統誤差 控制在一個可以接受的範圍內。這個過程就是校準的過程，校準是為了能夠用像素點儘量 準確地反映實際工件尺寸。
在圖4所示的缺陷識別流程中軟體調節當前圖像的灰度，使缺陷突出，缺陷輪廓明 顯。(調節灰度其實就是一個信息分離的過程，讓缺陷與基體能有明顯的對比)然後，將 當前的圖像進行網格劃分。開始依次檢測每一個網格，計算網格區域的灰度統計值，再將 該統計值與資料庫中的標準的灰度統計值相比，如果該值大於資料庫裡的灰度值，軟體將 記錄該網格的圖像，灰度值和位置信息。在此過程中，工作人員還可以對某些由軟體檢測 出的缺陷進行一些標註。最後，軟體把識別出的存在缺陷的網格以圖片格式發送給印表機， 並把該網格的位置信息發送給控制器。
綜上，本發明可將缺陷列印在工件上的方法可歸納為以下步驟
1) 設置適合工件的系統坐標系；
2) 通過工件檢測裝置採集工件的圖像；
3) 將上一歩驟中得到的圖像導入到系統坐標系中；
4) 在系統坐標系中對圖像進行識別，確定工件的缺陷位置；
5) 將確定的工件缺陷通過列印裝置列印在工件表面上對應缺陷的位覽。 其中
將圖像導入到系統坐標系的歩驟3)進一歩包括以下歩驟
3.1) 將圖像放入系統坐標系中；
3.2) 在系統坐標系中，將圖像與實際標尺進行校準。 校準歩驟3.2)的具體步驟是
3.2.1) 在圖像上選擇一個像素點作為系統坐標系的原點；
3.2.2) 計算圖像中事先在工件上粘貼的標尺的單位長度L所對應的像素點的數量N， 得到系統中像素點所對應的尺寸Lp = L/N;
3.2.3) 以像素點的尺寸Lp為基準，測得標尺上標示長度為L'的值為Lr，計算系統誤 差A二(Lr-L' )/L':
3.2.4) 若系統誤差較大，則調整像素點所對應的尺寸Lp，繼續歩驟3.2.3)，直至將系 統誤差控制在一個可以接受的範圍內。
所述歩驟4)進一歩包括以下歩驟
4.1) 通過調節圖像的灰度來凸顯圖像中缺陷的輪廓形狀；
4.2) 將圖像劃分成網格；
4.3) 逐個計算每個網格圖像的檢測值，並與資料庫中對應的標準網格圖像的檢測值進 行比較，若檢測值超過標準檢測值，表明該網格圖像為含有缺陷的圖像，則採集該網格的 圖像、檢測值和位覽坐標信息。
列印缺陷的歩驟5)進一歩包括以下歩驟
5.1) 將圖像中確定有缺陷的部分發送給列印裝置；
5.2) 將圖像中確定有缺陷的部分的位置信息發送給控制器；
5.3) 通過控制器控制列印裝置將圖像中確定有缺陷的部分列印在工件表面上對應缺 陷的位置。
需要申明的是，上述實施例僅用於對本發明進行說明而非對本發明進行限制，因此， 對於本領域的技術人員來說，在不背離本發明精神和範圍的情況下對它進行各種顯而易見
的改變，都應在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種可將缺陷列印在工件上的系統，包括機械轉臺，用於夾持固定被檢測工件並帶動工件實現指定的運動；工件檢測裝置，固定於轉臺支架上或與機械轉臺有確定的位置和運動關係的支架上；計算機，用於處理所述工件檢測裝置的檢測信號；轉臺控制器，受控於計算機，用於控制所述轉臺運動，其特徵在於所述機械轉臺上安裝可將工件缺陷列印在工件表面的列印裝置；所述計算機分析所述工件檢測裝置的檢測信號，向所述列印裝置輸出工件的缺陷圖像數據，並通過控制器控制所述列印裝置和機械轉臺運動。
2. 如權利要求1所述的可將缺陷列印在工件上的系統，其特徵在於 所述工件檢測裝置為射線檢測裝置或超聲檢測裝置。
3. —種可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於包括以下步驟1) 設置適合工件的系統坐標系；2) 通過工件檢測裝置採集工件的圖像；3) 將上一步驟中得到的圖像導入到系統坐標系中；4) 在系統坐標系中對圖像進行識別，確定工件的缺陷位置和缺陷形狀；5) 將確定的工件缺陷通過列印裝置列印在工件表面上對應缺陷的位置。
4. 如權利要求3所述的所述可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於 在所述設置系統坐標系的步驟l)中，當工件是圓管時，將系統坐標系設置為圓柱坐標系；如果工件是平板，則將系統坐標系設置為二維平面坐標系。
5. 如權利要求3或4所述的可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於 所述將圖像導入到系統坐標系的步驟3)進一步包括以下步驟3.1) 將圖像放入系統坐標系中；3.2) 在系統坐標系中，將圖像與實際標尺進行校準。6. 如權利要求5所述的所述可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於 所述校準步驟3.2)的具體步驟是3.2.1) 在圖像上選擇一個像素點作為系統坐標系的原點；3.2.2) 計算圖像中事先在工件上粘貼的標尺的單位長度L所對應的像素點的數量N，得 到系統中像素點所對應的尺寸Lp=L/N;3.2.3) 以像素點的尺寸Lp為基準，測得標尺上標示長度為L'的值為Lr,計算系統誤 差A二(Lr-L' )/L';3.2.4) 若系統誤差較大，則調整像素點所對應的尺寸Lp，繼續步驟3.2.3)，直至將系統 誤差控制在一個可以接受的範圍內。 7. 如權利要求3或4所述的可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於 所述步驟4)進一步包括以下步驟4.1) 通過調節圖像的灰度來凸顯圖像中缺陷的輪廓形狀；4.2) 將圖像劃分成網豐各；4.3) 逐個計算每個網格圖像的檢測值，並與對應的標準網格圖像的檢測值進行比較，若 檢測值超過標準檢測值，表明該網格圖像為含有缺陷的圖像，則採集該網格的圖像、檢測 值和位置坐標信息。8. 如權利要求7所述的可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於-對於含有缺陷的圖像進行缺陷標註。9. 如權利要求7所述的可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於-所述圖像的檢測值是指圖像的CT值或可以用來衡量缺陷與非缺陷組織的相關參數，如圖像的灰度梯度、灰度值。10. 如權利要求3或4所述的可將缺陷列印在工件上的方法，其特徵在於所述列印缺陷的步驟5)進一步包括以下步驟5.1) 將圖像中確定有缺陷的部分發送給列印裝置；5.2) 將圖像中確定有缺陷的部分的位置信息發送給控制器；5.3) 通過控制器控制列印裝置將圖像中確定有缺陷的部分列印在工件表面上對應缺陷的位置。
全文摘要
本發明涉及可將缺陷列印在工件上的系統及方法。其系統包括機械轉臺、工件檢測裝置、計算機，轉臺支架上安裝列印裝置；計算機分析工件檢測裝置的檢測信號，向列印裝置輸出工件的缺陷圖像，並通過控制器控制列印裝置將缺陷列印在工件上。其方法包括以下步驟1)設置適合工件的系統坐標系；2)通過工件檢測裝置採集工件的圖像；3)將得到的圖像導入到系統坐標系中；4)在系統坐標系中對圖像進行識別，確定工件的缺陷位置；5)將確定的工件缺陷通過列印裝置列印在工件表面上對應缺陷的位置。本發明可檢測工件的缺陷並將其列印在工件表面對應於缺陷的地方，可以讓相關工序的專業人員直觀準確快捷地了解缺陷情況。
文檔編號G01N35/00GK101368974SQ200810223510
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月28日 優先權日2008年9月28日
發明者張德豐 申請人:張德豐