觉的弹黃尺寸在线测量系统的测量方法，包括：
[0065] 步骤（1);工业相机采集弹黃图像，并将采集的弹黃图像传送至主控制器；
[0066] 步骤（2);主控制器对接收的弹黃图像进行崎变校正和减背景处理；
[0067] 步骤做对步骤似处理后的图像进行阔值分割，得到弹黃目标初始区域的二值 图；
[0068] 步骤（4);采用圆形结构元素形态学处理弹黃目标初始区域的二值图，得到包含 弹黃内外边缘的弹黃区域，作为感兴趣的待处理区域，如图6所示；
[0069] 步骤巧）；检测感兴趣的待处理区域内的弹黃内外边缘，如图7和图8所示，计算 弹黃的内外径W及黃面打磨角；
[0070] 步骤做；计算得到的弹黃的内外径和黃面打磨角与预设的弹黃的内外径和黃面 打磨角尺寸范围进行比较，如果弹黃的内外径和黃面打磨角均在预设的弹黃的内外径和黃 面打磨角尺寸范围内，则判断弹黃合格，传送机构继续传输弹黃；否则，主控制器控制剔除 机构剔除弹黃。
[0071] 本发明的基于机器视觉的弹黃尺寸在线测量系统，在进行图像采集测量之前，先 进行成像系统标定。利用棋盘格标定板，采用亚像素级角点检测方法来进行成像系统标定， 得到标定参数W及崎变校正矩阵H。其中，工业相机采集弹黃图像I，弹黃图像I的行数* 列数=N*W，如图4所示。
[007引步骤似中主控制器首先对接收的图像进行崎变校正，得到图像I_s;然后，图像I_s与如图3所示的背景图像I_bg采用减背景算法作差运算，得到差图像I_d，如图5所 示：
[0073]I-S=I地 (1)
[0074] (2)
[007引其中，X，y分别表示图像的像素点的行列位置；X= 0, 1，2.. .，m_H-l;y= 0, 1，2.. .，m_W-l;其中，m_H和m_W分别为采集到图像的高和宽。
[0076] 所述步骤（4)中，为了保证有形变和噪声等干扰存在的情况下得到包含黃面内外 边缘的感兴趣区I_bs，采用半径为15个像素的圆形结构元素进行膨胀运算。
[0077] 所述步骤妨中包含黃面内外边缘的感兴趣区I_bs对应部分作为图像感兴趣区 域，图像感兴趣区域I_roi的表达式为：
[007引
(3)
[0079]其中，X，y分别表示图像的像素点的行列位置；X= 0, 1，2.. .，m_H-l;y= 0, 1，2. . .，m_W-l;其中，m_H和m_W分别为采集到图像的高和宽。
[0080] 所述步骤巧）中检测感兴趣的待处理区域内的弹黃内外边缘的过程包括：
[OOW] 步骤巧.1);对感兴趣的待处理区域进行高斯平滑滤波；
[0082] 步骤巧.2):对滤波后的图像进行亚像素边缘检测，得到弹黃黃面内外边缘。
[008引所述步骤（5. 1)中对感兴趣的待处理区域进行高斯平滑的过程为：
[0084] 采用5X5的高斯滤波器，对感兴趣的待处理区域I_roi进行高斯平滑滤波，得到 滤波后的图像I_sm;
[0085]
W、
[0086] 其中，G为5X5的高斯滤波器，@表示卷积运算。
[0087] 所述步骤巧.2)中对高斯平滑后的区域进行亚像素边缘检测的过程为：
[0088] 步骤巧.2. 1);对滤波后的图像进行sobel算子的像素级边缘检测，得到边缘幅度 和方向；
[0089] 步骤巧.2. 2);在每个边缘点处，在滤波后的图像中沿着垂直于边缘方向，对边缘 点附近7个像素进行二阶多项式拟合；
[0090] 步骤巧.2. 3);对拟合曲线求微分，计算极大值位置，所求得的极大值位置为亚像 素级的边缘点。
[0091] 所述步骤巧）中计算黃面打磨角的过程为：
[0092] 在感兴趣的待处理区域内，W弹黃的相对中屯、位置为极坐标原点进行极坐标转 换，并沿弹黃边缘角度方向进行投影；根据弹黃内外径的大小，统计投影值大于弹黃内外径 差值的3/4时的角度大小作为黃面打磨角，如图10所示。
[0093] 大量实验结果表明，该系统可W完成对每根弹黃的内径、外径、弹黃面打磨面的角 度的快速准确测量，快速判断是否合格，并将不合格的弹黃直接从载物台上剔除；测量每根 弹黃用时约为0.6s，满足载物台上实时检测的需求；系统可实时分析弹黃质量，或进行批 量弹黃质量分析。
[0094] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围W内。
【主权项】
1. 一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统，其特征在于，包括： 载物台，所述载物台上设有传输待测弹簧的传送机构，所述传送机构与驱动机构相连； 所述载物台上还设有剔除机构，所述驱动机构和剔除机构分别与主控制器相连； 光源，其设置在待测弹簧上方，用于为待测弹簧提供照明； 光源控制器，其与光源相连，用于控制光源的通断和强度； 工业相机，设置于待测弹簧的正上方，所述工业相机与主控制器相连，工业相机用于采 集弹簧图像并传送至主控制器进行处理，得到待测弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数， 并存入存储器中； 主控制器得到的待测弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数与预设的弹簧的内外径和 簧面打磨角尺寸参数范围相比较，若待测弹簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数均预设的弹 簧的内外径和簧面打磨角尺寸参数范围内，则判定待测弹簧合格，传送机构继续传输弹簧； 否则主控制器控制剔除机构剔除不合格弹簧。2. 如权利要求1所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统，其特征在于，所 述光源为LED光源。3. 如权利要求1所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统，其特征在于，所 述驱动机构包括第一驱动电机，所述第一驱动电机与减速器相连，所述第一驱动电机与减 速器均与主控制器相连。4. 如权利要求1所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统，其特征在于，所 述剔除机构包括推板，所述推板设置于载物台上，推板与第二驱动电机相连，所述第二驱动 电机与主控制器相连。5. -种如权利要求1所述的基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统的测量方法，其特 征在于，包括： 步骤⑴：工业相机采集弹簧图像，并将采集的弹簧图像传送至主控制器； 步骤（2):主控制器对接收的弹簧图像进行畸变校正和减背景处理； 步骤（3):对步骤（2)处理后的图像进行阈值分割，得到弹簧目标初始区域的二值图； 步骤（4):采用圆形结构元素形态学处理弹簧目标初始区域的二值图，得到包含弹簧 内外边缘的弹簧区域，作为感兴趣的待处理区域； 步骤（5):检测感兴趣的待处理区域内的弹簧内外边缘，计算弹簧的内外径以及簧面 打磨角； 步骤（6):计算得到的弹簧的内外径和簧面打磨角与预设的弹簧的内外径和簧面打磨 角尺寸范围进行比较，如果弹簧的内外径和簧面打磨角均在预设的弹簧的内外径和簧面打 磨角尺寸范围内，则判断弹簧合格，传送机构继续传输弹簧；否则，主控制器控制剔除机构 剔除弹簧。6. 如权利要求5所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统的测量方法，其特 征在于，所述步骤（4)中的圆形结构元素的半径为15个像素。7. 如权利要求5所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统的测量方法，其特 征在于，所述步骤（5)中检测感兴趣的待处理区域内的弹簧内外边缘的过程包括： 步骤（5. 1):对感兴趣的待处理区域进行高斯平滑滤波； 步骤（5.2):对滤波后的图像进行亚像素边缘检测，得到弹簧簧面内外边缘。8. 如权利要求7所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统的测量方法，其特 征在于，所述步骤（5. 1)中对感兴趣的待处理区域进行高斯平滑的过程为： 采用5X5的高斯滤波器，对感兴趣的待处理区域I_roi进行高斯平滑滤波，得到滤波 后的图像I_sm :其中，G为5X5的高斯滤波器，?表示卷积运算。9. 如权利要求7所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统的测量方法，其特 征在于，所述步骤（5.2)中对高斯平滑后的区域进行亚像素边缘检测的过程为： 步骤（5. 2. 1):对滤波后的图像进行sobel算子的像素级边缘检测，得到边缘幅度和方 向； 步骤（5.2.2):在每个边缘点处，在滤波后的图像中沿着垂直于边缘方向，对边缘点附 近7个像素进行二阶多项式拟合； 步骤（5.2.3):对拟合曲线求微分，计算极大值位置，所求得的极大值位置为亚像素级 的边缘点。10. 如权利要求5所述的一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统的测量方法，其 特征在于，所述步骤（5)中计算簧面打磨角的过程为： 在感兴趣的待处理区域内，以弹簧的相对中心位置为极坐标原点进行极坐标转换，并 沿弹簧边缘角度方向进行投影；根据弹簧内外径的大小，统计投影值大于弹簧内外径差值 的3/4时的角度大小作为簧面打磨角。
【专利摘要】本发明公开了一种基于机器视觉的弹簧尺寸在线测量系统及其方法，该方法包括工业相机采集弹簧图像，并将采集的弹簧图像传送至主控制器；主控制器对接收的弹簧图像进行畸变校正和减背景处理；对上步处理后的图像进行阈值分割，得到弹簧目标初始区域的二值图；采用圆形结构元素处理弹簧目标初始区域的二值图，得到包含弹簧内外边缘的弹簧区域，作为感兴趣的待处理区域；检测感兴趣的待处理区域内的弹簧内外边缘，计算弹簧的内外径以及打磨角；计算得到的弹簧的内外径和打磨角与预设的弹簧的内外径和打磨角尺寸范围比较，若弹簧的内外径和打磨角均在预设的弹簧的内外径和打磨角尺寸范围内，则判断弹簧合格；否则，主控制器控制剔除机构剔除弹簧。
【IPC分类】G06T7/00, G01B11/26, G01B11/08, G01B11/12
【公开号】CN104976959
【申请号】CN201510394575
【发明人】张凯丽, 李庆华
【申请人】齐鲁工业大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月7日