管螺纹视觉检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及螺纹检测技术领域，尤其涉及管螺纹视觉检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业技术的迅猛发展，机械装置的自动化程度越来越高，在这过程中也对生 产制造中的工件精度要求越来越高。
[0003] 传统的螺纹质量检测的主要方法是螺纹环规或塞规、用螺纹千分尺测量、用齿厚 游标卡尺测量、三针测量法、双针测量法，这种测量方法存在测量速度慢、测量精度低的确 定，不利于提供流水线的自动化检测速度，已经满足不了现代工业对螺纹工件质量测量效 率和精度等方面的要求。
【发明内容】
[0004] 针对上述技术问题，本发明的目的在于提供管螺纹视觉检测方法，其检测得到的 螺纹工件精度高。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种管螺纹视觉检测方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一：对标准螺纹工件建立模板轮廓特征；
[0008] 步骤二：对待检测螺纹工件建立轮廓特征；
[0009] 步骤三：判断标准螺纹工件的模板轮廓特征和待检测螺纹工件的轮廓特征的相似 度是否达到预设值且满足目标个数，若是，则认定待检测螺纹工件初步合格，执行步骤四， 否则，认定待检测螺纹工件不合格，丢弃该待检测螺纹工件；
[0010] 步骤四：建立待检测螺纹工件两侧的螺牙轮廓特征，根据该两侧的螺牙轮廓特征 获取待检测螺纹工件两侧的螺牙之间的中线L，该螺牙轮廓特征具有多个波峰；
[0011] 步骤五：以中线L为基准轴建立二维直角坐标系以得到待检测螺纹工件两侧的螺 牙轮廓特征的所有坐标点集合（XI，Yl)，并根据所有坐标点集合（XI，Yl)得到螺纹的峰值 点的集合（Xai，Yai)和螺纹的谷值点的集合（Xbi，Ybi)，根据峰值点和谷值点分别运算求 得螺纹大径d、螺纹小径dl和螺纹中径d2,其中，Yai为所有坐标点集合（XI，Yl)中Yl的 极大值，Ybi为所有坐标点集合（XI，Yl)中Yl的极小值；
[0012] 步骤六：选取峰值点的集合（Xai，Yai)中任何两个相邻的坐标，根据该两个相邻 的坐标求得两个峰值点之间的距离即为螺距P ;
[0013] 步骤七：获取螺牙的峰值点ml及其两侧的谷值点分别为m2和m3,连接峰值点ml 和谷值点m2以及连接峰值点ml和谷值点m3以得到直线L3和直线L4,根据直线L3生成第 一正方形区域以拟合成直线L5,根据直线L4生成第二正方形区域以拟合成直线L6,判断直 线L5和直线L6之间的夹角α是否满足预设范围，若是，则该待检测螺纹工件合格，否则不 合格。
[0014] 优选的，所述步骤一包括如下子步骤：
[0015] 步骤I. I :获取标准螺纹工件的灰度图片，并在灰度图片上选取一搜索区域；
[0016] 步骤1. 2 :在搜索区域中对比相邻像素之间的对比度，当对比度大于第一预设值 时形成模板轮廓特征；
[0017] 步骤1. 3 :对模板轮廓特征进行预设的第一角度范围变化，获取一系列的模块轮 廓特征；
[0018] 步骤1. 4 :保存系列的模板轮廓特征。
[0019] 进一步优选的，所述第一预设值为40,所述预设的第一角度范围为±0.5°。
[0020] 优选的，所述步骤二包括如下子步骤：
[0021] 步骤2. 1 :获取待检测螺纹工件的灰度图片，并在会度图片上选取一搜索区域；
[0022] 步骤2. 2 :在搜索区域中对比相邻像素之间的对比度，当对比度大于第二预设值 时形成轮廓特征；
[0023] 步骤2. 3 :对轮廓特征进行预设的第二角度范围变化，获取一系列的轮廓特征；
[0024] 步骤2. 4 :保存系列的轮廓特征。
[0025] 进一步优选的，所述第二预设值为20,所述预设的第二角度范围为±0. 5°。
[0026] 优选的，步骤三中所述预设值为75%，目标个数为1。
[0027] 优选的，步骤四包括如下子步骤：
[0028] 步骤4. 1 :建立待检测螺纹工件两侧的螺牙轮廓特征，该螺牙轮廓特征具有多个 波峰；
[0029] 步骤4.2 :处理待检测螺纹工件其中一侧的螺牙轮廓特征以形成闭合轮廓D1，处 理待检测螺纹工件另一侧的螺牙轮廓特征以形成闭合轮廓D2 ;
[0030] 步骤4. 3 :根据最小二乘法拟合闭合轮廓Dl成直线Ll，同时根据最小二乘法拟合 闭合轮廓D2成直线L2 ;
[0031] 步骤4. 4 :根据直线Ll和直线L2获取待检测螺纹工件两侧的螺牙之间的中线L， 其中，直线Ll至中线L的距离等于直线L2到中线L的距离。
[0032] 进一步优选的，步骤五包括如下子步骤：
[0033] 步骤5. 1 :以中线L为基准轴建立二维直角坐标系以得到待检测螺纹工件两侧的 螺牙轮廓特征的所有坐标点集合（XI，Yl);
[0034] 步骤5. 2 :扫描所有坐标点集合（XI，Yl)得到螺纹的峰值点的集合（Xai，Yai)和 螺纹的谷值点的集合（Xbi，Ybi)，其中，Yai为所有坐标点集合（XI，Yl)中Yl的极大值，Ybi 为所有坐标点集合（XI，Yl)中Yl的极小值；
[0035] 步骤5. 3 :根据公式d = 2 I yai I求得螺纹大径d，根据公式dl = 2 I ybi I求得螺纹 小径dl，根据公式d2 = (d+dl)/2求得螺纹中径d2。
[0036] 进一步优选的，步骤六包括如下子步骤：
[0037] 步骤6. 1 :选取峰值点的集合（Xai，Yai)中任何两个相邻的坐标分别为（Xal，Yal) 和（Xa2, Ya2);
[0038] 步骤6. 2 :根据公式
求得两个峰值点之间 的距离，该距离即为螺距P。
[0039] 进一步优选的，步骤七包括如下子步骤：
[0040] 步骤7. I :选取任意一个波峰，获取该波峰的峰值点ml及其两侧的谷值点分别为 m2 和 m3 ;
[0041 ] 步骤7. 2 :连接峰值点ml与谷值点m2形成直线L3,连接峰值点ml与谷值点m3形 成直线L4,直线L3的长度Ml，直线L4的长度为M2 ;
[0042] 步骤7. 3 :获取直线L3的中点Kl (xkl，ykl)，以中点Kl为中心点，以Ml的一半为 边长生成第一正方形区域，同时获取直线L4的中点K2(xk2, yk2)，以中点Kl为中心点，以 M2的一半为边长生成第二正方形区域；
[0043] 步骤7.4 :在第一正方形区域建立第一轮廓并拟合成直线L5,在第二正方形区域 建立第二轮廓并拟合成直线L6,直线L5和直线L6之间的夹角为α ;
[0044] 步骤7. 5 :判断α是否满足预设范围，若是，则该待检测螺纹工件合格，否则不合 格。
[0045] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：
[0046] 1、无需人工手动测量工具尺寸，避免了人工操作和测量仪器自身带来的系统误 差，实现了自动化检测；
[0047] 2、结合管螺纹的特征进行多层检测，通过实体工件与标准工件进行比对，具有高 精度检测保证，测量方法效率高、可靠性强。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明的管螺纹的螺牙结构示意图；
[0049] 图2为本发明的工作流程图。
【具体实施方式】
[0050] 下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本发明做进一步描述：
[0051] 管螺纹的螺牙形状如图1所示，管螺纹的主要参数有：螺纹大径d、螺纹小径dl、螺 纹中径d2、螺距p和牙型角α。本实施例提供的管螺纹视觉检测方法基于对上述参数进行 检测，符合要求的则证明该管螺纹是合格工件，否则为不合格。
[0052] 参见图2,本实施例包括步骤如下：
[0053] 步骤Sl :对标准螺纹工件建立模板轮廓特征；
[0054] 步骤s2 :对待检测螺纹工件建立轮廓特征；
[0055] 步骤S3 :判断标准螺纹工件的模板轮廓特征和待检测螺纹工件的轮廓特征的相 似度是否达到预设值且满足目标个数，若是，则认定待检测螺纹工件初步合格，执行步骤 s4,否则，认定待检测螺纹工件不合格，丢弃该待检测螺纹工件；目标个数的作用是衡量螺 纹工件是否匹配合格的必要条件，目标个数即为要寻找的轮廓特征个数，可以为1个，两者 相似度的预设值为75%，即当标准工件的模板轮廓特征和待检测工件的轮廓特征的相似度 达到75%并且目标个数满足1的情况下，即为合格，如果不合格，则选择其他螺纹工件重新 开始测量，只有在本步骤中检测合格的产品才执行下一个步骤；
[0056] 步骤s4 :建立待检测螺纹工件两侧的螺牙轮廓特征，根据该两的螺牙轮廓特征获 取待检测螺纹工件两侧的螺牙之间的中线L，该螺牙轮廓特征具有多个波峰；
[0057] 步骤s5 :以中线L为基准轴建立二维直角坐标系以得到待检测螺纹工件两侧的螺 牙轮廓特征的所有坐标点集合（XI，Y1)，并根据所有坐标点集合（XI，Yl)得到螺纹的峰值 点的集合（Xai，Yai)和螺纹的谷值点的集合（Xbi，Ybi)，根据峰值点和谷值点分别运算求 得螺纹大径d、螺纹小径dl和螺纹中径d2,其中，Yai为所有坐标点集合（XI，Yl)中Yl的 极大值，Ybi为所有坐标点集合（XI，Yl)中Yl的极小值；
[0058] 步骤s6 :选取峰值点的集合（Xai，Yai)中任何两个相邻的坐标，根据该两个相邻 的坐标求得两个峰值点之间的距离即为螺距P ;
[0059] 步骤s7 :获取螺牙的峰值点ml及其两侧的谷值点分别为m2和m3,连接峰值点ml 和谷值点m2以及连接峰值点ml和谷值点m3以得到直线L3和直线L4,根据直线L3生成第 一正方形区域以拟合成直线L5,根据直线L4生成第二正方形区域以拟合成直线L6,判断直 线L5和直线L6之间的夹角α是否满足预设范围，若是，则该待检测螺纹工件合格，否则不 合格，重新选取其他螺纹工件并从步骤si开始进行测量。
[0060] 其中，步骤si和步骤s2的建立过程类似，在步骤si中，包括子步骤如下：
[0061] si. 1 :获取标准螺纹工件的灰度图片，并在灰度图片上选取一搜索区域；获取标 准螺纹工件的灰度图片通过拍照获取，初步拍照的图片不一定是黑白的灰度图片，但为方 便后续处理，最终将拍照所得图片处理为灰度图片；
[0062] si. 2 :在搜索区域中对比相邻像素之间的对比度，当对比度大于预设值时形成模 板轮廓特征；此步骤中的对比方式采用halcon算法进行对比度参数处理，当对比度大于第 一预设值，则形成轮廓点，将多个轮廓点连接形成模板轮廓特征；关于对比度的预设值根据 显示屏像素不同等其他实际情况可自行调节设置，本实施例中的该预设值优选为40 ;
[0063] si. 3 :对模板轮廓特征进行预设的第一角度范围变化，获取一系列的模块轮廓特 征；该预设的角度范围为±0. 5° ;对模板轮廓特征进行预设的角度变化得到一系列的轮廓 特征，即在某个角度值的一定范围内，一系列的模块轮廓特征就是很多个轮廓，如圆、直线、 圆弧等；
[0064] si. 4 :保存系列的模板轮廓特征