基于机器视觉的角钢自动在线检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种角钢自动在线检测技术，具体涉及一种基于机器视觉的角钢自动 在线检测系统及方法。
【背景技术】
[0002] 角钢冲孔检测是工业生产中常见的检测项目，主要是检测角钢上冲孔圆度、间距、 冲孔距根线距离等参数是否合乎标准。目前国内主要依靠传统的人工检测，人工检测所固 有的成本高、效率低、主观性强等缺点已成为制约企业发展的不利因素，而基于机器视觉的 角钢自动在线检测技术通过相机采集图像，用计算机对图像进行处理来获取检测结果，具 有精度高、速度快、效率高、实时性好且不与工件接触等诸多优点。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，设计一套基于机器视觉的角钢自动 在线检测系统，该系统具有准确获取角钢冲孔几何尺寸等参数的功能，自动判别不合格产 品。该系统通过送料机构将被测角钢送到流水线上，设计机械装置将面阵相机安装于生产 线两侧，当被测角钢进入面阵相机采集范围时，负责位置检测和相机触发采样的编码器发 送脉冲信号通知面阵相机开始采集图像，工控机的主程序对面阵相机采集到的图像进行实 时分析处理，将实际检测值和理论标准值进行比较判断，同时，检测结果在工控机屏幕上实 时显示，方便管理人员查看。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0005] 一种基于机器视觉的角钢自动在线检测系统，包括：
[0006] 光源系统，所述的光源系统从各个角度照射待检测角钢冲孔的边缘，且保证角钢 检测区域的光亮均匀稳定，无暗纹；
[0007] 机械传动装置，使待检测角钢在检测区平稳运动；
[0008] 光学检测装置，对位于检测区的角钢不停的进行图像采集，且将采集的图像发送 给图像识别系统系统；
[0009] 图像识别系统，对光学检测装置采集的图像进行处理及显示，所述系统检测出角 钢的一系列参数后与标准数据对比，显示检测结果。
[0010] 在所述的机械传动装置的两端各配备一个负责发送信号到图像识别系统的编码 器，负责发送信号告知面阵相机何时开始采集，以保证不会出现漏检情况。
[0011] 所述的光学检测装置包括两个面阵相机，两个面阵相机分别位于机械传动装置的 两侧。
[0012] 所述的两个面阵相机的镜头平面平行于角钢的两个面，镜头平面平行于角钢的两 个面，可以最大程度保证拍摄图像不失真。
[0013] 所述的图像识别系统为一个工控计算机，所述的工控计算机分别与两个面阵相 机、两个编码器相连，在所述的工控机安装有图像采集模块、图像配准模块、图像融合模块 以及获得全景图像后的处理及显示模块，系统检测出孔径、孔距、孔心坐标等一系列参数后 与标准数据对比，显示检测结果。
[0014] -种基于机器视觉的角钢自动在线检测方法，包括以下步骤：
[0015] 步骤1).角钢输送，待检角钢经自动上料机构送入平行式放置的冲压装置，经过 冲压后的角钢由送料杆推到检测系统的机械传动装置上；
[0016] 步骤2).图像数据采集，当机械传动装置将角钢传送到指定区域时，编码器会发 出指令通知图像采集系统开始采集工作；这时面阵相机在条形光源的补光下进行图像采 集；采集完成的图像被实时传送至工控计算机进行分析处理；
[0017] 步骤3)检测完的角钢各项实际参数与标准参数将实时显示在工控机的屏幕上， 管理人员对数据进行对比查看，若误差在允许范围内，则继续对下一个角钢进行检测，若误 差不在允许范围内，则上位机会对该角钢进行标记提示操作人员。
[0018] 所述步骤2)中的角钢输送过程中加装有2个编码器，2个编码器一前一后分别加 装于输送装置的两端，当待检角钢经过第一个编码器时，第一个编码器动作，其计数触发脉 冲，面阵相机检测到该触发脉冲开始采集图像，之后第一编码器会一直输出信号；而当角钢 继续前进会使两个编码器同时动作，此时系统屏蔽掉任意一个脉冲，当两个编码器都没有 信号输出时，证明这一段角钢完全检测完。
[0019] 为防止出现角钢在进行冲孔、剪切等外力作用时出现后退的情况，对编码器的脉 冲输出进行累计以得到计数值，编码器每输出一个正向脉冲，计数值加1，编码器每输出一 个反向脉冲，计数值减1。当编码器输出反向脉冲时，只对其计数值进行递减计数但不发出 触发脉冲，只有当计数值重新回复到原来计数位置后才会重新发出触发脉冲。
[0020] 所述步骤2)中的使用条形光源的目的就是为了满足面阵相机照明的需要和提高 角钢表面信息的显现力，即使角钢表面特征相对于周围背景较明显。
[0021] 所述步骤2)中的面阵相机检测的是运动中的角钢，角钢表面的反射光要通过镜 头光圈后进入面阵相机，镜头光圈可以连续调整进入相机光圈的光通量，当照明光源选定 后，通过调整光圈的开度得到清晰而不失真的图像。
[0022] 所述步骤2)中的面阵相机连续采集的相邻两幅图像有重叠区域，可采用图像拼 接的方式将多幅具有重叠区域的角钢图像拼接成一幅具有完整角钢信息的全景图像。
[0023] 本发明的原理是通过合理选择面阵相机、照明光源等硬件环境提高角钢表面特征 的显现力，基于图像拼接和边缘检测，采用合适的图像处理方法对采集的图像进行处理，从 而识别出角钢长度、角钢上的冲孔几何尺寸等一系列特征，并与标准值对比完成角钢生产 质量的评测。
[0024] 本发明的有益效果如下：
[0025] 本发明所提的角钢自动检测方法采用基于面阵相机采集与成像识别的方法，结合 光、机、电一体化技术。本发明针对不同规格的被测角钢，采用成像识别进行检测，并且检测 系统直接内嵌于整条角钢生产线上，在角钢生产过程中实时完成角钢各项实际参数的标定 并与标准参数对比而判定被检角钢是否合格，可提高生产系统的运行效率，大大节约人力 成本和时间成本。
【附图说明】
[0026] 图1为角钢检测系统示意图；
[0027] 图2为角钢检测系统局部示意图；
[0028] 图3为角钢检测系统局部平面示意图；
[0029] 图4为角钢检测系统工作流程图；
[0030] 图5为未处理的角钢实物原始图；
[0031] 图6为阈值分割处理后图像；
[0032] 图7为边缘检测处理后图像。
[0033] 其中1.条形光源，2.面阵相机，3.编码器，4.工控计算机，5.单色背景板，6.被测 角钢，7.导轨。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0035] 基于机器视觉的角钢自动在线检测系统，包括：
[0036] 光源系统。照明光源对面阵相机2的图像采集质量有较大影响，设计和选择光源 的目的就是为了满足相机CCD照明的需要和提高角钢表面信息的显现力，配置合适的光源 是保证成功采集图像的必要条件。照明光源必须保证能够从各个角度照射到冲孔的边缘， 不能丢失边缘信息，并且要保证被检查区域的光亮均匀稳定、无暗纹。如图1所示，共配置 四个条形光源1，每两个条形光源1组成一组，