本發明涉及金屬增材質量檢測，尤其涉及基于旋轉光源明暗變化的多孔結構表層檢測裝置及方法。
背景技術：
1、在金屬增材制造中，多孔球形關節生產后常需進行質量檢測，以識別其表面是否出現斷筋缺陷。該類缺陷會削弱假體與骨組織間的固定效果，可能導致假體在骨內下沉或旋轉，進而影響關節的正常結構與運動功能。
2、目前常見的檢測方式主要包括兩種：一是依賴人工目視檢查，該方法效率較低且漏檢率偏高；二是采用機器視覺檢測，通常利用光源直接照射工件并由工業相機同步采集圖像。然而，對于具有多層孔狀結構的球形關節，該方法難以清晰區分其表層與底層結構，從而給斷筋識別帶來困難。
3、針對此類問題，現有技術提出了一些改進方案。如申請號為202411482907.6的專利“一種多角度環形均勻照明裝置及設計方法”通過在led光源外加裝非球面平凸透鏡，并將多個調光光源對稱布置于環形底座，結合電機實現照明角度調節，以減弱強反射光干擾。但該裝置難以多方向、多角度調整被檢工件位置，對于形狀不規則的零件，無法全面檢測其結構特征。另一申請號為202411482907.6的專利“一種反光物體表面檢測裝置”則通過漫反射照明與拍攝部件交錯排布的方式，避免反射光直射鏡頭，從而降低反光影響。然而面對多層多孔構件，該方法仍無法有效區分表層與底層結構，導致表層缺陷檢測困難。
技術實現思路
1、本發明針對上述不足，提出了基于旋轉光源明暗變化的多孔結構表層檢測裝置及方法，通過功能互補與動態優化，顯著增強了檢測精度、效率與可靠性。
2、為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：基于旋轉光源明暗變化的多孔結構表層檢測裝置，包括：
3、旋轉光源視覺檢測模塊，包括旋轉光源步進電機、led燈支撐架、工業相機、led燈，旋轉光源步進電機驅動led燈支撐架環繞被檢測的多孔結構件旋轉，帶動led燈在暗場環境下旋轉打光，工業相機設置于多孔結構件的上方以同步采集多孔結構件的圖像，使其表層呈亮色、底層呈亮暗相間特征；
4、ab軸旋轉調節模塊，包括a旋轉平臺、b旋轉平臺、旋轉平臺支撐架、卡盤、a步進電機、b步進電機，卡盤用于固定被檢測的多孔結構件，a旋轉平臺和b旋轉平臺分別通過a步進電機、b步進電機驅動以轉動卡盤，實現被檢測的多孔結構件在a和b兩個方向上的自動旋轉調節，確保目標檢測區域正對工業相機鏡頭；
5、圖像處理模塊，對工業相機采集的圖像進行灰度化及二值化處理，再將二值化處理后的多張照片進行多幀融合，多幀融合后的多孔結構件圖像表層呈亮色，底層呈黑色，確保該裝置能夠對多孔結構件表層結構與底層結構進行區分。
6、作為一種改進，a旋轉平臺通過a步進電機驅動與旋轉平臺支撐架轉動連接以調節被檢測的多孔結構件在水平面方向的傾斜角度，同時b旋轉平臺設置于a旋轉平臺的內部并通過b步進電機驅動與a旋轉平臺轉動連接以調節被檢測的多孔結構件在垂直面方向的傾斜角度。
7、作為一種改進，led燈支撐架包括水平設置的電機安裝部，電機安裝部設置有安裝孔，安裝孔通過套設安裝于旋轉光源步進電機輸出軸上端的外壁與旋轉光源步進電機固定連接，旋轉光源視覺檢測模塊還包括套設安裝于旋轉光源步進電機輸出軸下端的外壁且與旋轉光源步進電機輸出軸固定連接的軸套，工業相機通過軸套與旋轉光源步進電機輸出軸連接。
8、作為一種改進，led燈支撐架還包括由電機安裝部向外側圓弧延伸設置的led燈安裝部，led燈固定設置于led燈安裝部的末端。
9、作為一種改進，卡盤表面布設有以正交對稱方式設置的若干限位塊以形成十字交叉定位基準，從而形成對被檢測的多孔結構件的四向約束定位結構。
10、作為一種改進，檢測裝置還包括用于調整旋轉光源視覺檢測模塊高度的螺旋傳動模塊、用于安裝螺旋傳動模塊及ab軸旋轉調節模塊的安裝架，螺旋傳動模塊包括豎直設置于安裝架之間的傳動柱、對應傳動柱設置的導向柱、與傳動柱的上端連接以驅動傳動柱轉動的升降電機、用于安裝旋轉光源視覺檢測模塊的可沿傳動柱方向上下移動的升降支撐臺、通過推力球軸承組與傳動柱的下端形成旋轉支承的軸承座，升降支撐臺的一端對應傳動柱設置有套設于傳動柱上的螺紋傳動結構使其與傳動柱轉動連接，同時升降支撐臺的另一端對應導向柱設置有套接安裝于導向柱的直線軸承使其與導向柱滑動連接，升降電機、軸承座均與安裝架固定連接。
11、基于旋轉光源明暗變化的多孔結構表層檢測方法，采用如上述任一基于旋轉光源明暗變化的多孔結構表層檢測裝置，包括以下步驟：
12、s1：將多孔結構件固定在卡盤上，ab軸旋轉調節模塊自動調整旋轉角度，確保多孔結構件的目標檢測區域正對工業相機鏡頭；
13、s2：螺旋傳動模塊自動調節相機高度，使其距離檢測件頂部的高度為h,確保相機視野能夠清晰捕捉被檢測件的頂部區域，且頂部視野區域需占金屬件面積的至，通過自動對焦算法，進一步確定最終的相機高度為h+△h；
14、s3：在暗場環境下，通過旋轉光源視覺檢測模塊旋轉光源的同時，工業相機同步拍攝，將拍攝所得的圖像通過圖像處理模塊先灰度化及二值化處理：
15、
16、
17、其中，表示第i張輸入灰度圖像在(x,y)位置處的像素值；t是閾值，具體值由環境光決定；是經驗閾值；α是經驗系數；(x,y)表示第i張輸出的二值化圖像在位置(x,y)處的像素值，0表示黑色，255表示白色；
18、而后將二值化處理后的圖像進行多幀融合：
19、
20、其中，表示融合后的圖像在位置(x,y)處的像素值；
21、s4：最后利用包括但不限于yolo的基于錨的深度學習算法，對提取的表層結構進行斷筋檢測。
22、作為一種改進，的范圍是0-255，t的范圍為10-20，被檢測的多孔結構件的層為細筋時，α的取值范圍為0.6-1；被檢測的多孔結構件的層為粗筋時，α的取值范圍為1.1-1.3。
23、作為一種改進，=255且時表示融合后的圖像所在位置(x,y)處判定為白色，=0且時表示融合后圖像所在位置(x,y)處判定為黑色。
24、作為一種改進，多幀融合處理中，置信度閾值根據環境光強度動態調整，旋轉光源的旋轉速度與工業相機的拍攝幀率匹配，確保每幀圖像對應不同的打光角度。
25、與現有技術相比，本發明的優點在于：
26、本發明通過旋轉光源視覺檢測模塊、ab軸旋轉調節模塊、圖像處理模塊與螺旋傳動模塊的深度協同，構建了一個從精密機械調節到智能光學成像的完整檢測體系。ab軸旋轉調節模塊利用嵌套式雙旋轉平臺實現工件在水平與垂直方向上的雙自由度精準定位，并通過正交對稱的限位卡盤提供穩定的四向約束，確保工件在三維空間中的位置穩固可靠。螺旋傳動模塊則通過螺紋傳動柱與導向柱的配合，借助推力球軸承組分散負載，實現了檢測模塊的高精度、平穩升降。
27、旋轉光源視覺檢測模塊采用環形光源與頂部同軸相機相結合的設計，在暗場環境中通過360°連續旋轉打光，使工件表層呈現均勻亮色，而底層結構形成明暗交替的特征，從而在光學上清晰區分不同層次。工業相機同步采集的多幀圖像，經由圖像處理模塊進行灰度化、二值化與多幀融合處理，進一步強化了表底層結構的分離效果。
28、整個系統形成了定位、調高、檢測的三級協同流程。步進電機編碼器實時反饋旋轉角度與升降高度，自動對焦算法動態優化成像參數，當初步檢測發現斷筋疑似特征時，系統可自動觸發ab軸模塊進行二次定位與復核，實現感知、決策與執行的閉環智能檢測。此外，遮光罩的設計有效抑制了環境光干擾，保障了系統的抗干擾能力與成像穩定性。這種系統化的創新設計顯著增強了對復雜多孔結構件的檢測適應性，在提升檢測精度與可靠性的同時，也大幅提高了檢測過程的自動化程度與整體效率。