聚晶金刚石复合片表面裂纹视觉检测技术分析

何天运 臧波 杨晓军

摘要：当前，聚晶金刚石复合片类型材料应用较为广泛。在其应用过程中，可能会出现表面裂纹的不良情况。为了避免其对后续处理产生负面影响，应当采取有效的检测技术，及时发现存在的裂纹。本文主要针对聚晶金刚石复合片表面存在的裂纹检测技术进行分析，通过视觉检查方法，达到理想的应用目标，以供参考。

关键词：聚晶金刚石；表面裂纹；视觉检测

引言：聚晶金刚石材料复合片类型主要通过特定条件烧结处理形成，包括高温度、高压力等。在这一处理过程中，可能会产生表面裂纹的问题，不利于后续的产品性能提升。因此，需要采取有效的检测技术，对表面裂纹进行分析。通过对视觉检查方法进行研究，能够为后续自动化表面裂纹检测工作提供重要的参考，有利于相关行业的进一步发展。

1 视觉检测技术硬件照明模块分析

1.1材料表面拍摄

应用视觉检测技术的过程中，需要注意PDC材料侧面区域为弧形状态，同时由于材质为硬质合金，因此整体反光较为明显。在通常状态下，针对PDC材料测量进行视觉信息收集较为困难，可能会出现成像不清晰、过曝光等问题。由于硬质合金材料的反射概率较高，因此依靠简单光源进行拍摄会导致分布均匀性下降，不利于图像干扰数据的排除。因此，需要采取有效的措施，针对相关问题进行解决，避免其影响图像收集效果。PDC材料核心检测范围需要达到亮度均匀、一致的状态，并重点突出聚晶层表面的视觉信息，为后续的裂缝检测提供基础条件^[1]。

1.2设置恰当的光源条件

在筛选光源条件时，需要结合PDC材料表面缺陷检测所需的照射效果进行分析。通过将目标位置与其它区域的灰度差异提高，能够有效消除与检查数据无关的视觉信息，进一步增强基础信噪比，为后续的裂纹检测提供基础条件。随后，还需要尽可能降低光源照射角度对材质图像信息收集产生的影响，加强图像内容的清晰度。光源类型中，圆顶类别主要针对物体形状为曲面的对象进行检查。而同轴类别光源则可以应用在金属材质、玻璃材质等平面物体检测活动中，还能够针对具有光泽的物体进行裂缝检测。通过进一步深入分析能够发现，PDC材料在侧面应用单一光源条件的状态下，基础成像效果较差^[2]。将光源拓展为圆顶与同轴相互结合的照射方式时，成像效果达到了优秀标准，能够为后续的裂纹检测提供清晰图像，如图1所示。在这一光源方案中，需要设置为垂直正面照射的状态，并应用R轴位移辅助平台旋转进行拍摄，确保光源效果能够达到最佳标准。

图1 对比效果，（a）为单独圆顶拍摄，（b）为组合拍摄

2 表面裂纹缺陷视觉信息处理

2.1目标位置信息提取

针对表面裂纹应用视觉检测技术进行分析的过程中，需要对可能存在问题的目标区域进行提取处理，整体操作流程如图2所示。这一阶段应当利用前段操作的方式，降低数据对后端平台产生的压力，为裂纹检查算法提供更多的运行资源。在图像采集信息中，需要首先去除倒角的聚晶层位置。这一过程可以利用直方图投影梯度极值的措施进行操作，其可以将图像水平与垂直方向存在的灰度数据进行逐步排序，随后通过累加平均处理的方法，为坐标投影提供关键内容。经过相关处理的图像信息能够由原有的1500X700分辨率降低至700X215分辨率，能够显著降低数据处理压力。

图2 基础流程示意图

2.2判断图像信息滤波状态

完成目标区域信息提取操作后，还需要进行图像本身的滤波数据判断。通常情况下，针对图像需要在固定频域范围内应用傅里叶变换处理措施，获得频谱图像数据。根据数据可以判断裂纹基础形状，并明确其灰度覆盖区域的位置。PDC表面裂纹区域灰度数据通常会低于正常区域，因此可以通过相关内容，检查目标位置是否存在裂纹现象。频谱数据图像在一些条件下可能会出现模糊问题，此类问题的产生原因与高频成分过低存在关联，因此需要尽可能降低图像数据中的低频部分，使细节能够显著增强。在进行滤波处理的过程中，可以利用多种有效的滤波器进行处理，包括维纳、同态等^[3]。在完成滤波后，能够发现图像的细节清晰度得到了显著提升，整体数据与原始图像数据相似，具有较高的参考价值。根据实际操作对比，可以明确维纳滤波的处理方法实用性高，有利于裂纹信息的判断。

2.3针对缺陷区域进行分割处理

PDC材料表面产生裂纹问题时，经常会在背景区域出现融合现象。为了避免这一问题影响识别效果，应当利用图像分割处理方案，对图像与实际缺陷进行分离，保证检测准确度能够符合基础标准。在分割技术类别中，图像阈值处理属于较为常用的方案之一。这一技术可以通过较为简单的计算方式，实现理想的分割效果。大津法又称为极限类间方差处理方案，通过利用此方案完成操作，能够达到完整提取目标裂纹图像数据的效果。实际应用阶段，完成提取后的图像信息可能仍然存在干扰问题。考虑实际情况存在多个裂纹的可能性，因此需要计算多个样本中裂纹、干扰区域的基础面积。完成阈值分割处理后，再进行后续的实际缺陷识别过程。

3 缺陷识别处理环节

完成前段处理的图像包括裂纹联通区域数据等信息，在识别过程中需要选择长度、宽度、长宽比、圆形状态等基础特征量，完成缺陷区域分析操作。检测模块应当规定单个像素的实际长度，并输入对应的分析标准。特征识别属于应用效果较为良好的技术措施，通过对特征数据进行检查，在圆形度数据小于常规状态时，便可以判断该区域存在裂纹问题，最终达到识别目标。在缺陷识别结束后，需要利用小型矩形对目标位置进行标记，完成基础识别操作。通过利用相关措施，能够对裂纹区域进行有效识别，可以实现非接触式裂纹分析效果。在识别过程中，需要确保应用照明方式为圆顶、同轴组合方案，并采用局部区域边界提取技术，达到准确分析目标位置的效果，整体鲁棒性优秀。

结论：

综上所述，在针对聚晶金刚石复合片材料进行表面裂纹识别的过程中，应当采取视觉检测技术，确保存在的缺陷区域可以得到有效识别，为后续的进一步应用打下坚实基础。

参考文献

[1] 关佳亮, 任勇, 赵显辉,等. 聚晶金刚石复合片镜面加工工艺优化研究[J]. 现代制造工程, 2018, 032(002):188-191.

[2] 张东亚, 李毅, 冯坤,等. 45钢表面状态对聚晶金刚石复合片钎焊性能的影响[J]. 热加工工艺, 2018, 047(005):199-202.

[3] 赵彬, 邬浩天, 黄凯,等. 聚晶金刚石复合片脱钴试验的抗弯强度对比分析[J]. 中原工学院学报, 2018, 29(06):15-19+24.

姓名：何天运（1984.10.14）；性别：男，民族：汉，籍贯：河南省郑州市，学历：本科，毕业于中原工学院；研究方向：金刚石及其工具制造