专利名称：刹车片钢背平面度检测系统及方法
技术领域：
本发明涉及刹车片检测领域，具体涉及一种刹车片钢背平面度检测系统及方法。
背景技术：
汽车刹车片是保证汽车行驶安全的关键部件，其钢背产品的平面度是关系到刹车片质量好坏的重要的形位误差因素。然而，目前普遍采用手工打表法检测刹车片钢背平面度，该种方法通过工人读取被测钢背表面上各点的最大和最小读数之差作为平面度误差值的测量结果，这种方法对平面度的评定不符合最小条件，准确性低，对工人的技能要求高，工人长时间工作易疲劳，劳动强度大，效率低，而且容易因疲劳产生误操作，影响测量精度。因此，该种手工打表法检测钢背产品平面度存在测量精度低、准确性低且劳动强度大，效率低的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种刹车片钢背平面度检测系统，以解决现有技术手工打表法检测刹车片钢背平面度存在测量精度低、准确性低且劳动强度大，效率低的技术问题。本发明的另一目的在于提供一种刹车片钢背平面度检测方法，以解决现有技术手工打表法检测刹车片钢背平面度存在测量精度低、准确性低且劳动强度大，效率低的技术问题。为达到上述目的，本发明提供一种刹车片钢背平面度检测系统，包括图像采集装置、若干压力检测探头，上位机模块和电源，图像采集装置与上位机模块连接，用以实时采集流水线上的刹车片图像并发送至上位机模块；压力检测探头与上位机模块连接，用以采集刹车片的压力场信息发送至上位机模块，上位机模块用以对采集到的图像和压力场信息进行分析，分析刹车片的缺陷，获得平整度情况及合格率；电源分别与图像采集装置、压力检测探头和上位机模块连接，用以为图像采集装置、压力检测探头和上位机模块提供电力；其中，上位机模块进一步包括人机交互处理单元用以接受用户的操作，实现初始化工作及参数设置，并实时显示检测信息及检测结果；图像采集单元分别与人机交互处理单元和图像采集装置连接，用以根据人机交互处理单元接受的用户操作，驱动图像采集装置实时采集流水线上的刹车片图像，并将采集到的图像发送至图像处理单元；压力场信息采集单元分别与人机交互处理单元和压力检测探头连接，用以根据人机交互处理单元接受的用户操作，驱动压力检测探头采集压力场信息，并将采集到的压力场信息发送至压力场信息处理单元；图像处理单元与图像采集单元连接，用以对接收到的刹车片图像进行分析处理，分析刹车片的缺陷，获得合格与不合格产品；压力场信息处理单元与压力场信息采集单连接，计算刹车片的压力场分布情况，计算刹车片平面度；统计处理单元与图像处理单元和压力场信息处理单元连接，用以根据图像处理单元和压力场信息处理单元的处理结果统计一个批次的刹车片产品的平整度和合格率，并发送至人机交互处理单元和数据库；以及，数据库用以存储一个批次的刹车片产品的平整度和合格率信息。依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测系统，该图像采集装置采用CMOS彩色相机。依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测系统，该统计处理单元以excel图表的形式将一个批次的刹车片产品的平整度和合格率情况生成报表发送至数据库和人机交互处理单元。依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测系统，该压力检测探头的数量为20个。为达到上述目的，本发明还提供一种刹车片钢背平面度检测方法，包括以下步骤(I)接受用户的操作，实现初始化工作及参数设置；(2)根据用户的操作，分别驱动图像采集装置及压力检测探头实时采集流水线上的刹车片图像以及压力场信息；(3)采用gabor小波变换方法对采集到的刹车片图像进行分析处理，分析刹车片的缺陷，获得合格与不合格产品；(4)通过采集到的压力场信息计算刹车片的压力场分布情况，计算刹车片平面度；(5)根据步骤(3)、步骤(4)的结果统计一个批次的刹车片产品的平整度和合格率，实时显示检测信息及统计结果，并存储统计结果。依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测方法，步骤(I)中的参数设置包括视差系数，分割阈值，区域算子、gabor参数，以及，探测点相关探测参数、有效探测点数，X轴校正系数和Y轴校正系数。依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测方法，步骤(3)具体包括首先，对多个合格样品提取其Gabor变换特征，逐像素计算每个像素点的多方向、多尺度Gabor变换特征，形成刹车片钢背的Gabor特征表示；然后，对缺陷的刹车片产品进行Gabor变换，两者进行匹配配准，定性分析刹车片产品的平面度，找出不合格的刹车片产品。依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测方法，步骤(I)与步骤(2)之间还包括采集平面度良好的钢背产品的压力场信息，采集数量为20个，通过这些标准的压力场信息，仓Il建压力场分布的标准模板存储于数据库中。依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测方法，步骤(4)具体为测量时，通过采集待测钢背产品的压力场信息，建立待测产品的压力场分布图，与标准压力场分布图进行比对，通过压力曲线的偏离程序来计算平面度误差，偏离程度越大，平面度越低。
依照本发明较佳实施例所述的刹车片钢背平面度检测方法，步骤(5)还包括将一个批次的刹车片产品的平整度和合格率情况以excel图表的形式生成报表进行显示和存储。本发明的汽车刹车片钢背平面度检测系统及方法同时结合图像方法和压力场检测方法，运行速度快、计数准确，实现了智能判别刹车片平整度并统计合格率情况。本发明通过图像采集及分析获取刹车片的缺陷情况，结合压力场信息分析处理得到刹车片平面度，实时显示检测信息及检测结果并将统计结果存储于数据库中。本发明将图像方法和压力场检测方法相结合，实现刹车片钢背产品的在线实时检测，并生成报表输入到数据库中存储，系统操作方便，且大大提高了测量的准确度及测量效率，降低了劳动强度。并且，本发明还通过数据库的交互处理提供方便的查询处理，方便后续查询，进一步提高了准确性。另夕卜，本发明只需要一台CMOS相机采集图像，另外再配置20个压力检测探头，就可以进行平面度检测，装置的造价低廉，并节省了大量的人力物力成本，有效降低了生产成本。因此，与现有技术相比，本发明具有无需人工干扰、计数准确，精度高、生产效率高，降低劳动强度、实时性高、实用性强且成本低廉的优点。
图1为本发明刹车片钢背平面度检测系统的结构原理图；图2为本发明实施例统计得到的一个批次的刹车片钢背平面度列表示意图。
具体实施例方式以下结合附图，具体说明本发明。请参阅图1，一种刹车片钢背平面度检测系统，包括图像采集装置1、20个压力检测探头2，上位机模块3和电源4，图像采集装置I采用CMOS彩色相机，其与上位机模块3连接，用以实时采集流水线上的刹车片图像并发送至上位机模块3。压力检测探头2与上位机模块3连接，用以采集刹车片的压力场信息发送至上位机模块3，上位机模块3用以对采集到的图像和压力场信息进行分析，分析刹车片的缺陷，获得平整度情况及合格率；电源4分别与图像采集装置I、压力检测探头2和上位机模块3连接，用以为图像采集装置I、压力检测探头2和上位机|吴块3提供电力。上位机模块3进一步包括人机交互处理单元31 :用以接受用户的操作，实现初始化工作及参数设置，并实时显示检测信息及检测结果；图像采集单元32 :分别与人机交互处理单元31和图像采集装置I连接，用以根据人机交互处理单元31接受的用户操作，驱动图像采集装置I实时采集流水线上的刹车片图像，将采集到的图像发送至图像处理单元34，并且，可以调整相机的曝光以及增益等参数；压力场信息采集单元33 :分别与人机交互处理单元31和压力检测探头2连接，用以根据人机交互处理单元31接受的用户操作，驱动压力检测探头2采集压力场信息，并将采集到的压力场信息发送至压力场信息处理单元35 ;图像处理单元34 :与图像采集单元32连接，用以对接收到的刹车片图像进行分析处理，分析刹车片的缺陷，获得合格与不合格产品；压力场信息处理单元35 :与压力场信息采集单33连接，计算刹车片的压力场分布情况，计算刹车片平面度；统计处理单元36 :与图像处理单元34和压力场信息处理单元35连接，用以根据图像处理单元34和压力场信息处理单元35的处理结果统计一个批次的刹车片产品的平整度和合格率，以excel图表的形式将一个批次的刹车片产品的平整度和合格率情况生成报表发送至数据库37和人机交互处理单元31。数据库37 :用以存储一个批次的刹车片产品的平整度和合格率信息。具体的，图像处理单元包括Gabor滤波器子单元，二维的Gabor滤波器能够捕捉对应于空间位置、空间频率和方向选择性的局部结构信息，具有与哺乳动物视觉皮层简单细胞二维感受视野剖面相似的性质，同时具有较强的空间位置和方向选择性，是一种非常好的特征提取算法。本发明利用Gabor滤波器进行特征提取首先对多个合格样品提取其Gabor变换特征，逐像素计算每个像素点的多方向、多尺度Gabor变换特征，形成刹车片钢背的Gabor特征表示；然后对缺陷的刹车片产品进行Gabor变换，两者进行匹配配准，获取精确的平整度信息。若采取常规的匹配配准策略，难以精确的获取匹配信息，进而无法有效的匹配，从而得不出精确的缺陷信息。更进一步地，参数设置包括设置视差系数、分割阈值、区域算子、Gabor参数、探测点数、X轴校正系数以及Y轴校正系数。其中，视差系数用以均衡CMOS采集到的图像和探测器采集到的信号值之间的空间位置转换参数，该参数影响到两种数据的融合结果，取值范围为广3。分割阈值是从采集到的彩色图像中分割出刹车片的区域，通过彩色图像的灰度化和二值化获取最佳的刹车片区域，阈值范围为0. 3^0. 8。区域算子是用分块区域分割操作来保留特征边缘区域，去掉大面积的平坦区域，阈值设定范围为:T8。Gabor参数改变的是内联的gabor滤波器的频域窗口尺寸以及方向算子,通过不同方向和尺度的gabor变换，来获取突出的局部特征和一般的全局平坦特征，算子取值范围为2 6。探测点数为装置的有效探测器的数量，刹车片钢背的尺寸越大所需要的探测点也越大。X轴校正系数对获取的探测点的有效信号值做X轴校正，用以消除安装位置对探测信号的干扰。Y轴校正系数对获取的探测点的有效信号值做Y轴校正，用以消除安装位置对探测信号的干扰。基于上述的系统，本发明还提供一种刹车片钢背平面度检测方法，包括以下步骤( I)接受用户的操作，实现初始化工作及参数设置。用户通过人机交互处理单元21进行参数设置，具体的参数设置包括视差系数，分割阈值，区域算子、gabor参数，以及，探测点相关探测参数、有效探测点数，X轴校正系数和Y轴校正系数。(2)根据用户的操作，分别驱动图像采集装置及压力检测探头实时采集流水线上的刹车片图像以及压力场信息。图像采集单元32和压力场信息采集单33元分别根据步骤(I)中设定的相关参数驱动CMOS彩色相机和相应的压力检测探头2实时采集流水线上的刹车片图像以及刹车片的压力场信息。
(3)采用gabor小波变换方法对采集到的刹车片图像进行分析处理，分析刹车片的缺陷，获得合格与不合格产品。具体为首先，对多个合格样品提取其Gabor变换特征，逐像素计算每个像素点的多方向、多尺度Gabor变换特征，形成刹车片钢背的Gabor特征表示；然后，对缺陷的刹车片产品进行Gabor变换，两者进行匹配配准，定性分析刹车片产品的平面度，找出不合格的刹车片产品。(4)通过采集到的压力场信息计算刹车片的压力场分布情况，计算刹车片平面度。测量时，通过采集待测钢背产品的压力场信息，建立待测产品的压力场分布图，与标准压力场分布图进行比对，通过压力曲线的偏离程序来计算平面度误差，偏离程度越大，平面度越低。(5)根据步骤(3)、步骤(4)的结果统计一个批次的刹车片产品的平整度和合格率，实时显示检测信息及统计结果，并存储统计结果。统计处理单元36根据图像处理单元34和压力场信息处理单元35的处理结果统计一个批次的刹车片产品的平整度和合格率，以excel图表的形式将一个批次的刹车片产品的平整度和合格率情况生成报表发送至数据库37和人机交互处理单元31。如图2所示，其为本发明实施例统计得到的一个批次的刹车片钢背平面度列表示意图，表中平面度值代表一个钢背产品的平面度，该值越小表示误差越小，平面度越好。上述的方法中，步骤(I)与步骤(2)之间还包括采集平面度良好的钢背产品的压力场信息，采集数量为20个，通过这些标准的压力场信息，创建压力场分布的标准模板存储于数据库中。本发明将图像方法和压力场检测方法相结合，实现刹车片钢背产品的在线实时检测，并生成报表输入到数据库中存储，系统操作方便，且大大提高了测量的准确度及测量效率，降低了劳动强度。并且，本发明还通过数据库的交互处理提供方便的查询处理，方便后续查询，进一步提高了准确性。另外，本发明只需要一台CMOS相机采集图像，另外再配置20个压力检测探头，就可以进行平面度检测，装置的造价低廉，并节省了大量的人力物力成本，有效降低了生产成本。因此，与现有技术相比，本发明具有无需人工干扰、计数准确，精度高、生产效率高，降低劳动强度、实时性高、实用性强且成本低廉的优点。以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。
权利要求
1.一种刹车片钢背平面度检测系统，其特征在于，包括图像采集装置、若干压カ检测探头，上位机模块和电源，所述图像采集装置与所述上位机模块连接，用以实时采集流水线上的刹车片图像并发送至所述上位机模块；所述压カ检测探头与所述上位机模块连接，用以采集刹车片的压カ场信息发送至所述上位机模块，所述上位机模块用以对采集到的图像和压カ场信息进行分析，分析刹车片的缺陷，获得平整度情况及合格率；所述电源分别与所述图像采集装置、压カ检测探头和上位机模块连接，用以为所述图像采集装置、压カ检测探头和上位机模块提供电カ；其中，所述上位机模块进一歩包括 人机交互处理单元用以接受用户的操作，实现初始化工作及參数设置，并实时显示检测信息及检测结果； 图像采集単元分别与所述人机交互处理单元和图像采集装置连接，用以根据所述人机交互处理单元接受的用户操作，驱动图像采集装置实时采集流水线上的刹车片图像，并将采集到的图像发送至图像处理单元； 压カ场信息采集单元分别与所述人机交互处理单元和压カ检测探头连接，用以根据所述人机交互处理单元接受的用户操作，驱动压力检测探头采集压カ场信息，并将采集到的压カ场信息发送至压カ场信息处理单元； 图像处理单元与所述图像采集单元连接，用以对接收到的刹车片图像进行分析处理，分析刹车片的缺陷，获得合格与不合格产品； 压カ场信息处理单元与所述压カ场信息采集单连接，计算刹车片的压カ场分布情況，计算刹车片平面度； 统计处理单元与所述图像处理单元和压カ场信息处理单元连接，用以根据所述图像处理单元和压カ场信息处理单元的处理结果统计一个批次的刹车片产品的平整度和合格率，并发送至人机交互处理单元和数据库；以及， 数据库用以存储一个批次的刹车片产品的平整度和合格率信息。
2.如权利要求I所述的刹车片钢背平面度检测系统，其特征在于，所述图像采集装置采用CMOS彩色相机。
3.如权利要求I所述的刹车片钢背平面度检测系统，其特征在于，所述统计处理单元以excel图表的形式将ー个批次的刹车片产品的平整度和合格率情况生成报表发送至数据库和人机交互处理单元。
4.如权利要求I所述的刹车片钢背平面度检测系统，其特征在于，所述压カ检测探头的数量为20个。
5.一种刹车片钢背平面度检测方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)接受用户的操作，实现初始化工作及參数设置； (2)根据用户的操作，分别驱动图像采集装置及压カ检测探头实时采集流水线上的刹车片图像以及压カ场信息； (3)采用gabor小波变换方法对采集到的刹车片图像进行分析处理，分析刹车片的缺陷，获得合格与不合格产品； (4)通过采集到的压カ场信息计算刹车片的压カ场分布情况，计算刹车片平面度； (5)根据步骤(3)、步骤(4)的结果统计ー个批次的刹车片产品的平整度和合格率，实时显示检测信息及统计結果，并存储统计結果。
6.如权利要求5所述的刹车片钢背平面度检测方法，其特征在于，步骤(1)中的參数设置包括视差系数，分割阈值，区域算子、gabor參数，以及，探測点相关探测參数、有效探测点数，X轴校正系数和Y轴校正系数。
7.如权利要求5所述的刹车片钢背平面度检测方法，其特征在于，步骤(3)具体包括 首先，对多个合格样品提取其Gabor变换特征，逐像素计算每个像素点的多方向、多尺度Gabor变换特征，形成刹车片钢背的Gabor特征表示； 然后，对缺陷的刹车片产品进行Gabor变换，两者进行匹配配准，定性分析刹车片产品的平面度，找出不合格的刹车片产品。
8.如权利要求5所述的刹车片钢背平面度检测方法，其特征在于，步骤(1)与步骤(2)之间还包括 采集平面度良好的钢背产品的压カ场信息，采集数量为20个，通过这些标准的压カ场信息，仓Il建压カ场分布的标准模板存储于数据库中。
9.如权利要求8所述的刹车片钢背平面度检测方法，其特征在于，步骤(4)具体为测量时，通过采集待测钢背产品的压カ场信息，建立待测产品的压カ场分布图，与标准压力场分布图进行比对，通过压カ曲线的偏离程序来计算平面度误差，偏离程度越大，平面度越低。
10.如权利要求5所述的刹车片钢背平面度检测方法，其特征在于，步骤(5)还包括将一个批次的刹车片产品的平整度和合格率情况以excel图表的形式生成报表进行显示和存储。
全文摘要
一种刹车片钢背平面度检测系统及方法，该系统包括图像采集装置、若干压力检测探头，上位机模块和电源，图像采集装置与上位机模块连接，用以实时采集流水线上的刹车片图像并发送至上位机模块；压力检测探头与上位机模块连接，用以采集刹车片的压力场信息发送至上位机模块，上位机模块用以对采集到的图像和压力场信息进行分析，分析刹车片的缺陷，获得平整度情况及合格率；电源分别与图像采集装置、压力检测探头和上位机模块连接，用以为图像采集装置、压力检测探头和上位机模块提供电力。本发明具有无需人工干扰、计数准确，精度高、生产效率高，降低劳动强度、实时性高、实用性强的优点。
文档编号G01B11/30GK102980536SQ20121045487
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者胡洁, 黄海清, 戚进, 谷朝臣, 刘超 申请人:上海交通大学