专利名称：一种汽车空调控制面板的按键装配检测方法
技术领域：
本发明涉及一种面板缺陷检测，特别涉及一种汽车空调控制面板按键装配检测方法。
背景技术：
汽车空调系统作为汽车部件之一，影响汽车的舒适性，主要由制冷装置、制暖装置、通风装置、加湿装置和空气净化装置组成，其目的是用来对车厢内空气的温度和适度等参数进行调节，将车厢内环境控制在舒适的标准范围之内。汽车空调控制面板是驾驶员与汽车空调系统进行信息交互的重要界面和接口，驾驶员的操作通过指令去控制汽车空调系统的各项功能，使其能够迅速准确的处理各种命令，并通过控制面板的显示屏幕显示出来。在空调控制面板工业生产装配过程中，难免出现各种缺陷，影响用户实现汽车内空调控制的功能和实时掌握汽车内空调运行的状态。汽车空调控制面板的装配缺陷主要包括漏装缺陷、误装缺陷和倒装缺陷。漏装缺陷指面板按键在装配过程中没有安装，误装缺陷指面板按键在装配过程中误装了其它按键，倒装缺陷指面板按键在装配过程中安装颠倒了方向。一般来说，传统的面板装配检测方法是采用人工检测法，通过人眼检测判断面板的按键装配是否正确，这是一种完全主观的判断产品的安装是否正确的评价方法，也是最简单的一种方法，但是很容易受观测距离，角度等影响，必然存在一定的误判率，而且要用眼睛确定产品是否存在缺陷的速度慢，容易产生视觉疲劳，对质检人员的经验要求也较高。在大批量的工业生产中，通过人眼检查面板按键安装缺陷的缺点是效率低而且可靠性差，无法满足人们对高效率、高可靠性的要求。随着计算机视觉理论和数字图像处理分析技术的快速发展，机器视觉在许多领域都已取得了巨大的成功，同样也为汽车空调控制面板按键装配缺陷检测提供了智能化的检测判断方法。本文基于颜色特征和几何特征提出了一种汽车空调控制面板按键装配检测方法，不仅避免了人工检测中普遍存在的效率低、可靠性差和成本高等缺点，基于机器视觉检测方法更提高了生产效率，实现了自动化的生产。基于机器视觉对汽车空调控制面板的按键装配缺陷检测在控制面板的生产装配质量的稳定性上起到了重要作用。
发明内容
本发明针对汽车空调控制面板的按键图标的特征，选择提取具有可区别性和可靠性的颜色特征和形状特征的关键信息，提出结合颜色特征和形状特征对按键装配进行检测的方法，判断按键漏装、误装、倒装等缺陷，实现准确和稳定的检测。为达到上述目的，本发明的技术方案是:本发明涉及一种汽车空调面板的按键检测方法，包括按键漏装、误装和倒装缺陷的检测，该方法为:I)利用摄像机对空调控制面板进行图像采集，得到RGB类型面板图像，并将RGB类型面板图像转换为HSL类型面板图像；2)从HSL类型面板图像中提取按键面板图像；3)将按键面板图像的按键图标部分进行色谱特征提取，将提取得到的色谱图与标准色谱模板进行比对，若色谱图的图像色谱特征数组的值未达到设定阈值，则可判断该检测面板的按键存在漏装缺陷；若色谱图的图像色谱特征数组与标准色谱模版的色谱特征数组偏差大于一定数值，则可判断该检测面板的按键存在误装缺陷；4)将按键面板图像进行二值化，得到二值化图像；5)对二值化图像的按键图标部分进行几何特征提取，计算按键图标部分的最小外接矩形的宽度参数和高度参数，基于像素数比较法，对二值化图像的按键图标部分，根据质心的位置和最小外接矩形的宽度和高度信息将按键图标部分分为上、下两部分，对于上半部分等间隔地抽取五行并计算总像素和Si，对于下半部分等间隔抽取五行计算总像素和S2，通过比较SI和S2的大小，可以判断检测面板的按键是否存在倒装缺陷。进一步，本发明所涉及的汽车空调控制面板的按键检测方法还具有如下特征:摄像机采用彩色数字面阵CCD摄像机，彩色数字面阵CCD摄像机上还设有成像镜头和光源。面板部分图像提取是采用水平投影法和垂直投影法对面板部分图像进行提取。色谱特征的提取采用HSL颜色模型提取颜色特征。二值化是选用最大类间方差法为图像分割。宽度参数和高度参数是通过计算连通域水平方向边界点的最大坐标max xi和最小坐标min x1、垂直方向上边界点的最大坐标max yi和最小坐标min yi所得到的最小外接矩形宽度为max x1-min x1、最小外接矩形高度为max y1-min yi。发明的作用与效果与现有技术相比，本发明的有益效果在于:本发明提出的面板按键装配检测方法，是一高可靠性、高效率的检测方法，适用于现代汽车面板生产工业中面板的在线检测。
图1为本发明汽车空调控制面板的按键装配检测方法实施例系统结构示意图。图2为本发明汽车空调控制面板的按键装配检测方法流程图。图3为本发明汽车空调控制面板的温度增和温度减按键示意图。图4为本发明汽车空调控制面板的按键图标的最小外接矩形示意图。图5为本发明汽车空调控制面板基于像素数比较法示意图。
具体实施例方式如图1所示汽车空调控制面板的按键装配检测方法实施例的系统结构示意图，其中包括空调控制面板1、彩色数字面阵CXD摄像机2、图像采集卡3和上位机4。空调控制面板I即为待检测按键装配的工件，彩色数字面阵CXD摄像机2用于对空调控制面板I进行图像采集，得到RGB类型面板图像，并将RGB类型面板图像转换为HSL类型面板图像，然后将采集到的数字图像通过图像采集卡3传输至上位机4，上位机4在接受到面板图像后，按照图2所示流程，利用本发明所提出的方法对图像进行处理、分析和判断，给出检测结果。空调控制面板I为汽车空调控制面板，在本实施例中的检测对象为空调控制面板上的温度增按键和温度减按键，如图3所示，整个面板的尺寸为:长度为120mm，宽度为350mmo本实施例中所采用的彩色数字面阵CXD摄像机2的分辨率为1392 X 1040，CXD尺寸为1/2英寸，像素尺寸为4.65 μ mX 4.65 μ m,其分辨率高，图像质量好,色彩还原性好,并且带有IEEE-1394a接口，即插即用，方便简单。本实施例中图像采集卡3选取为1394采集卡，保证了图像快速的从摄像机2传输到上位机4中。上位机4在接收到空调控制面板图像后，按照以下步骤对接收图像作处理:I)为了将面板图像部分从背景工作台图像中提取出来，根据水平方向投影和垂直方向投影原理，提取得到面板部分图像；2)按照已预先定义的色谱颜色分组，扫描已提取出的面板图像的按键图标部分，计算落入每个颜色分组的像素数量，存储像素个数与整个图像像素总数的比例为对应色谱数组元素的值。得到检测图像的色谱特征数组后，即可与标准空调控制面板图像的色谱特征数组进行比对，若检测所得图像色谱特征数组的值未达到一定阈值，则可判断该检测面板温度增和温度减按键存在漏装缺陷；若检测所得图像色谱特征数组与标准空调控制面板图像的色谱特征数组偏差大于一定数值，即可判断该检测面板温度增和温度减按键存在误装缺陷；3)根据最大类间方差法分割图像，将彩色图像转化后的灰度图像进行二值化；4)对已经二值化后的按键部分图像，提取按键图标部分的最小外接矩形的宽度和高度等几何参数信息，如图4所示。计算原理为:在直角坐标系中，计算连通域水平方向边界点的最大坐标max xi和最小坐标min xi,在垂直方向上边界点的最大坐标max yi和最小坐标min yi，就可以得到物体的最小外接矩形，最小外接矩形宽度w为水平轴跨界，计算公式为:w=max x1-min xi最小外接矩形高度h为垂直轴的跨界，计算公式为:h=max y1-min yi连通域是指经过二值化后图片像素为I的联通区域，通过识别连通域可以判断出按键部分的位置，从而可以计算出外接矩形的宽度和高度。5)根据基于像素数比较法，对二值化图像的按键图标部分，根据质心的位置和最小外接矩形的宽度和高度信息将温度增和温度减按键的图标二值化图分为上下两部分，对于上半部分等间隔的抽取五行计算总像素和Si，对于下半部分同样等间隔抽取五行计算总像素和S2，如图5所示，SI小于S2代表温度增，SI大于S2代表温度减，通过比较SI和S2的大小，可以检测判断温度增和温度减按键是否存在倒装缺陷。本实施例与现有技术相比，实现了汽车空调控制面板按键安装的快速高效检测，测量精度达到了 0.2_。该测量装置可靠性高，适用于汽车空调控制面板工业生产中的在线检测。
权利要求
1.一种汽车空调控制面板的按键装配检测方法，用于检测汽车的空调控制面板的复数个按键在装配过程中产生漏装、误装和倒装缺陷的现象，其特征在于，包括以下步骤: 1)利用摄像机对所述空调控制面板进行图像采集，得到RGB类型面板图像，并将所述RGB类型面板图像转换为HSL类型面板图像； 2)从所述HSL类型面板图像中提取按键面板图像； 3)将所述按键面板图像的按键图标部分进行色谱特征提取，将提取得到的色谱图与标准色谱模板进行比对，若所述色谱图的图像色谱特征数组的值未达到设定阈值，则可判断该检测面板的按键存在漏装缺陷；若所述色谱图的图像色谱特征数组与所述标准色谱模版的色谱特征数组偏差大于一定数值，则可判断该检测面板的按键存在误装缺陷； 4)将所述按键面板图像进行二值化，得到二值化图像； 5)对所述二值化图像的按键图标部分进行几何特征提取，计算所述按键图标部分的最小外接矩形的宽度参数和高度参数，基于像素数比较法，对所述二值化图像的按键图标部分，根据质心的位置和所述最小外接矩形的宽度和高度信息将所述按键图标部分分为上、下两部分，对于所述上半部分等间隔地抽取五行并计算总像素和SI，对于所述下半部分等间隔抽取五行计算总像素和S2，通过比较所述SI和所述S2的大小，可以判断检测面板的按键是否存在倒装缺陷。
2.根据权利要求1所述的按键装配检测方法，其特征在于: 其中，所述摄像机采用彩色数字面阵CCD摄像机，所述彩色数字面阵CCD摄像机上还设有成像镜头和光源。
3.根据权利要求1所述的按键装配检测方法，其特征在于: 其中，所述面板部分图像提取是采用水平投影法和垂直投影法对所述面板部分图像进行提取。
4.根据权利要求1所述的按键装配检测方法，其特征在于: 其中，所述色谱特征的提取采用HSL颜色模型提取颜色特征。
5.根据权利要求1所述的按键装配检测方法，其特征在于: 其中，所述二值化是选用最大类间方差法为图像分割。
6.根据权利要求1所述的按键装配检测方法，其特征在于: 其中，所述宽度参数和所述高度参数是通过计算连通域水平方向边界点的最大坐标max xi和最小坐标min x1、垂直方向上边界点的最大坐标max yi和最小坐标min yi所得到的所述最小外接矩形宽度为max x1-min x1、所述最小外接矩形高度为max y1-min yi。
7.根据权利要求6所述的按键装配检测方法，其特征在于: 其中，所述连通域是指经过二值化后图片像素为I的联通区域。
全文摘要
本发明涉及一种汽车空调控制面板按键装配检测方法，该方法包括以下步骤1)利用摄像机对空调控制面板进行图像采集，并将采集到的图像转换成HSL类型；2)在HSL图像中提取面板部分图像；3) 将面板部分图像的按键图标部分进行色谱特征提取，将提取得到的色谱图与标准色谱模板进行比对，从而判断出空调面板按键是否存在漏装、误装缺陷； 4) 将面板部分图像进行二值化，得到二值化图像；5) 对二值化图像的按键图标部分进行几何特征的提取，计算按键图标部分的最小外接矩形的宽度和高度几何特征参数，基于像素数比较法来判断空调控制面板按键装配过程中是否存在倒装缺陷。
文档编号G01N21/88GK103196918SQ20131009645
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者陶飞, 穆平安, 戴曙光, 金晅宏 申请人:上海理工大学