一种球头座着色面积测量方法与流程

本发明涉及一种球头座着色面积测量方法，尤其涉及一种用于汽车摆臂、拉杆、连接杆的汽车球铰球头座的着色面积测量方法。

背景技术

汽车球铰结构通常包括有球头、球头座、球套、底板，以及均匀分布于球头和球头座之间的润滑脂，其中，球头座包覆球头，而球套又包覆球头座，在球套的端部由底板焊接固定，由此形成球铰完整结构。由于球头的外球面与球头座的内球面接触形成球面摩擦副，因此，球头与球头座的接触面积和接触力成为球铰转动/摆动性能的关键指标。

在球头座的检验过程中，通常包括球头座的着色面积测量这一重要步骤，其直接决定了球铰的使用寿命和使用体验，而着色面积通常要求75%以上，也即球头外球面与球头座的内球面之间的接触面积应该至少达到75%。现有的球头座着色面积测量通常采用人工肉眼判断其着色面积，进而认定着色试验合格与否，但其存在较大的主观性，严重依靠测试人员的个人经验，其不具有长效性和稳定性，试验结果偏差可能会很大。

现有技术中很少涉及有汽车球铰的球头座着色检测方法，本领域内关于球头座着色检测方法仅有专利文献（公开号：cn104359426a）有所涉及，其采用几何投影并反演投射的方法，将着色后的球头座拍照成像为二维图像，再根据该二维图像在三维软件中的模型图反演出理论上的着色区域，并进而计算着色面积。然而，本领域公知的是球头座的内球面根据设计的不同而有不同的形状，同时在内球面也存在不同方向与不同尺寸的储油槽，通过映射反演的方法势必会遇到一对多以及投射盲区的情况，上述专利文献是解决不了该问题的；此外，单纯依靠有/无着色区域来确定球头与球头座的接触区域，这样会由于球头与球头座的误接触而导致着色区域失真。因此，本发明基于此作出了改进，并解决了上述问题，取得了一定有益的技术效果。

技术实现要素：

（1）要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是现有的球头座着色面积失真、依靠人工判断着色面积稳定性差、以及现有的着色检测方法所适用的球头座范围过窄的问题。

（2）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种球头座着色面积测量方法，包括有如下步骤：

a)对球头外球面采用同一颜色的颜料均匀着色，使分布于上述球头外球面的颜料在球头上具有一定厚度，并将球头利用送球机卡入球头座中，以使球头座完全包覆整个球头，再沿球头座中轴线方向充分转动与摆动球头，使球头上的颜料附着分布于球头座的与球头接触的区域上，并从球头座内取出球头；

b)若球头座的内球面的面积大于整个内球面的1/2面积，则采用激光切割机对球头座进行切割，切割平面穿过上述内球面的球心并垂直于球头座的中轴线；若球头座的内球面的面积不大于整个内球面的1/2面积，则直接进入下一步骤；

c)竖直方向水平放置上述切割后的球头座或因球头座的内球面的面积不大于整个内球面的1/2面积的未切割的球头座，利用相机获取垂直于球头座球面中轴线的二维数码图像，在上述相机的相同位置和相同方向获取上述球头座的灰度图像；

d)在三维图像处理软件中确定球头座内球面的定位基准，同时基于该定位基准，确定并在上述三维图像处理软件中绘制出与实测内球面尺寸相同的球头座的三维球面，以及该三维球面的沿球头座中轴线投影的二维区域；

e)将上述数码图像与灰度图像同时导入三维图像处理软件中，并基于上述定位基准对上述数码图像和灰度图像进行叠加；

f)根据上述数码图像中各个储油槽在投影的二维区域中的位置，利用上述图像处理软件将灰度图像中的相应的球头座储油槽所在位置及油槽边界线的像素点的像素值设为0，再对上述灰度图像进行降噪，得到经降噪后的灰度图像；

g)设定第一灰度阈值m和第二灰度阈值n，其中，255>m>n>0；在上述经降噪处理后的灰度图像内，设该灰度图像内的像素点灰度值为p，若255>p>m，则该灰度范围内的像素点位于高灰度区间p1，若m>p>n，则该灰度范围内的像素点位于中灰度区间p2，若n>p>0，则该灰度范围内的像素点位于低灰度区间p3；

h)分别为上述高灰度区间、中灰度区间和低灰度区间设置权值x1、x2、x3，再对上述灰度图像的像素点灰度值进行矫正，具体为：p=f(p1*x1,p2*x2,p3*x3)；

i)在三维图像处理软件的上述定位基准的基础上，将上述二维灰度图像反投影至球头座的三维球面，并利用该三维图像处理软件中的面积计算工具，获取三维理论球面上的着色区域和未着色区域的量化面积值，并计算着色比例是否达到预设要求。

优选地，在所述步骤e)中，所述数码图像为包括色相、饱和度和明度的三通道hsb图像，或者为包括色相、饱和度和亮度的三通道hsl图像。

优选地，所述权值x3为0，所述第二灰度阈值n=5。

优选地，所述颜料在球头上的厚度为0.2-0.5μm。

优选地，所述降噪方法采用小波降噪，具体为：首先对图像信号进行小波分解，再对经过层次分解后的高频系数进行阈值量化，最后利用二维小波重构图像信号，从而得到经小波降噪后的灰度图像。

（3）有益效果

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

1）避免依靠人工经验判断着色面积而导致的着色面积检测结果不准确，以及稳定性差的问题，大大提高了检测结果的准确度和稳定性，不需要依靠人工判断，省时也省力；

2）现有的球头座具有不同大小的球面面积，现有技术中尚未出现针对球面面积大于1/2球面的球头座着色面积检测的相关文献或报告，采用本发明所述的方法可以有效避免投影过程中的一对多以及投射盲区的情况；

3）由于球头座普遍具有储油槽，而在该储油槽位置及其边缘处由于边缘效应会聚集过多颜料，在灰度图像中的该区域会出现灰度溢出现象，并对周围正常区域灰度值产生不良影响，从而导致最终的着色面积检测结果的失真，而本发明有效避免了上述检测结果的失真；

4）本发明在灰度图像中引入像素点灰度值的权重系数，可以对部分像素点灰度值进行矫正或剔除，尤其是灰度值过低的像素点，而这些像素点往往是由于其它误操作等原因而导致的球头座被着色，这些像素点所在的区域往往并非真实的球头与球头座摩擦接触的区域。

附图说明

图1为双球头座球铰结构正面剖视示意图。

图2为双球头座结构三维示意图。

图3为单球头座球铰结构正面剖视示意图。

图4为单球头座结构三维示意图。

图5为球头结构三维示意图。

图6为球头座着色后二维投影像素图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种球头座着色面积测量方法，包括有如下步骤：

a)对球头外球面采用同一颜色的颜料均匀着色，使分布于上述球头外球面的颜料在球头上具有一定厚度，并将球头利用送球机卡入球头座中，送球的过程中保证球头不与球头座接触，直至球头外球面与球头座内球面接触，此时球头座完全包覆整个球头，再沿球头座中轴线方向充分转动与摆动球头，使球头上的颜料附着分布于球头座的与球头接触的区域上，并再次利用送球机从球头座内取出球头；

b)若球头座的内球面的面积大于整个内球面的1/2面积，则采用激光切割机对球头座进行切割，切割平面穿过上述球头座内球面的球心并垂直于球头座的中轴线；若球头座的内球面的面积不大于整个内球面的1/2面积，则直接进入下一步骤；

c)竖直方向水平放置上述切割后的球头座或因球头座的内球面的面积不大于整个内球面的1/2面积的未切割的球头座，利用相机获取垂直于球头座球面中轴线的二维数码图像，在上述相机的相同位置和相同方向同时获取上述球头座的灰度图像；

d)在三维图像处理软件中确定球头座内球面的定位基准，同时基于该定位基准，确定并在上述三维图像处理软件中绘制出与实测内球面尺寸相同的球头座的三维球面，以及该三维球面的沿球头座中轴线投影的二维区域；

e)将上述数码图像与灰度图像同时导入三维图像处理软件中，并基于上述定位基准对上述数码图像和灰度图像进行叠加；

f)根据上述数码图像中各个储油槽在投影的二维区域中的位置，利用上述图像处理软件将灰度图像中的相应的球头座储油槽所在位置及油槽边界线的像素点的像素值设为0，再对上述灰度图像进行降噪，得到经降噪后的灰度图像；

g)设定第一灰度阈值m和第二灰度阈值n，其中，255>m>n>0；在上述经降噪处理后的灰度图像内，设该灰度图像内的像素点灰度值为p，若255>p>m，则该灰度范围内的像素点位于高灰度区间p1，若m>p>n，则该灰度范围内的像素点位于中灰度区间p2，若n>p>0，则该灰度范围内的像素点位于低灰度区间p3；

h)分别为上述高灰度区间、中灰度区间和低灰度区间设置权值x1、x2、x3，再对上述灰度图像的像素点灰度值进行矫正，具体为：p=f(p1*x1,p2*x2,p3*x3)；

i)在三维图像处理软件的上述定位基准的基础上，将上述二维灰度图像反投影至球头座的三维球面，并利用该三维图像处理软件中的面积计算工具，获取三维理论球面上的着色区域和未着色区域的量化面积值，并计算着色比例是否达到预设要求。

优选地，在所述步骤e)中，所述数码图像为包括色相、饱和度和明度的三通道hsb图像，或者为包括色相、饱和度和亮度的三通道hsl图像。

优选地，所述权值x3为0，所述第二灰度阈值n=5。

优选地，所述颜料在球头上的厚度为0.2-0.5μm；

优选地，所述降噪方法采用小波降噪，具体为：首先对图像信号进行小波分解，再对经过层次分解后的高频系数进行阈值量化，最后利用二维小波重构图像信号，从而得到经小波降噪后的灰度图像。

实施例2

在如上实施例1的基础上，在步骤f)中，将灰度图像中的相应的球头座储油槽所在位置及油槽边界线的像素点的像素值还可设为1、2、…、8、9、10。

在如上实施例1的基础上，所述权值x3还可为2%、5%、8%、10%；所述第二灰度阈值n=10。

特别的，如图6所示，其为球头座着色后二维投影像素图的示意图，图中每一正方形格代表一个像素单位，连续的深色的区域为经相机拍摄的竖直放置的球头座的二维灰度图像，其中，该图未示出不同的灰度值，仅示意性地展示了所有具有灰度的像素点区域，由该图可知，本发明所采用的面积测量方法可将上述二维投影像素图作为输入，对该像素图进行去噪，或者对该像素图中的个别像素点进行灰度修正，从而可以最大限度消除误差，使最终的测量结果准确，并且其鲁棒性也较高。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。