背光影像式罗拉根底部倒角测量方法与流程

本发明涉及一种罗拉根底部倒角测量方法。特别是涉及一种基于计算机视觉技术的背光影像式罗拉根底部倒角测量方法

背景技术：

随着人们对纺织用品需求的不断提升，现代纺织技术对机械加工自动化程度和精度的要求也在不断提高，对纺织工件检测技术也提出了更高的要求。不同种类的罗拉是自动纺织机器中的重要轴类零件，罗拉的几何量参数直接影响着纺织机器的生产效率。目前，罗拉的生产主要采用车削的加工工艺，这种工艺无法高精度加工出罗拉连接处的根底部的形状与尺寸，因此，罗拉连接处根底部倒角的关键几何尺寸加工精度检测对于保证罗拉工作的安全可靠工作尤为重要。由于罗拉自身的结构呈通身柱形，倒角特征微小。目前，纺织界内对罗拉根底部倒角的检测方法主要以手工抽样检测的方法为主，将罗拉与制作的标准模具环定性的比较，检定罗拉是否合格，这种检测方法得不到根底部精确的几何特征，而且速度慢，效率低，人为误差大。另外检定模具容易磨损，导致检定的精度得不到保证，因此亟须一种快速，精密，自动的罗拉根底部几何特征参数的测量系统。

国内外对小型倒角几何尺寸的测量主要分为接触式和非接触式两类。基于接触式的测量方法以坐标测量式为代表，通过接触式探头对工件表面进行多点采样，获得采样点坐标，依据对点集的坐标位置的计算，转换为被测量的几何元素尺寸、形状和相对位置。接触式测量精度高，而且可以对复杂形状工件进行测量，但是测量速度慢，效率低，成本高，且测量对象受限于测头尺寸的大小，难以应用圆轴类纺织工件的小型倒角的测量。非接触式的测量方式主要基于机器视觉技术，通过组合多个ccd相机，对被测工件扫描获得整体轮廓，经过对工件的整体轮廓进行图像处理与数据整合以提取待测特征参数。基于计算机视觉的小型倒角测量系统依赖于倒角的准确放置，即倒角平面与相机平面平行。但对于难以确定倒角平面的圆柱体纺织工件，此方法在相机对焦过程中具有一定难度，难以适应工业检测快速，自动，精密的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种快速、精确、通用性强、自动化的背光影像式罗拉根底部倒角测量方法。

本发明所采用的技术方案是：一种背光影像式罗拉根底部倒角测量方法，使用平行光源照射待测罗拉工件的一侧，通过位于罗拉工件另一侧的ccd相机获取罗拉工件导柱根底部倒角图像，所述ccd相机将获取的图像送入上位机进行处理，具体包括如下步骤：

1)打开平行光源照明，使用张正友标定板对ccd相机进行标定，获得图像坐标系到世界坐标系的变化关系；

2)取下张正友标定板，将罗拉工件放置在支撑件上，并使罗拉工件导柱根底部倒角轮廓平面与步骤1)中张正友标定板平面所在位置相同，控制ccd相机捕捉罗拉工件导柱根底部倒角图像；

3)使用上位机对ccd相机捕捉的图像做感兴趣区域提取，以及canny边缘提取的预处理；

4)对步骤3)预处理后的图像采用最小二乘法进行圆拟合，并提取圆半径像素尺寸；

5)利用步骤1)得到的图像坐标系到世界坐标系的变化关系，将步骤4)获得的圆半径像素尺寸转换成实际尺寸，从而获得罗拉工件导柱根底部倒角的参数。

平行光源照射待测罗拉工件时保证平行光线与罗拉工件导柱根底部倒角轮廓的平面垂直。

罗拉工件导柱根底部倒角轮廓的平面与ccd相机镜头的光轴垂直。

本发明的背光影像式罗拉根底部倒角测量方法，基于计算机视觉技术，具有快速、精确、通用性强，自动化的特点，能够给出具体的测量值，方便工业测量与科学研究使用。本发明具有如下具体特点：

1、测量的便捷性：相较于探头式的接触测量，本测量方法为非接触，避免了测头的磨损带来的测量不准确和测头自身尺寸对测量范围的限制。同时影像测量的拍摄过程相较于测头的多点采样更为便利。

2、测量的通用：依据本发明的测量方法可以设计针对不同规格大小的轴状倒角进行测量，根据待测倒角的范围选择不同规格的测量装置。

3、测量的准确性：采用相机采集图像进行处理，由于边缘轮廓的提取达到亚像素级别，影像测量的精度很高，同时拟合圆已经有成熟的数学算法。因此通过拟合圆的圆半径表征待测的罗拉倒角的半径的尺寸。

4、测量的安全性：在测量的过程中为非接触是测量，不会损伤待测工件。

附图说明

图1是本发明的背光影像式罗拉根底部倒角测量设置示意图；

图2是本发明的背光影像式罗拉根底部倒角测量设置平面示意图；

图3是本发明获取的罗拉工件导柱根底部倒角图像的效果图。

图中

1：平行光源2：罗拉工件

3：ccd相机4：上位机

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的背光影像式罗拉根底部倒角测量方法做出详细说明。

如图1、图2所示，本发明的背光影像式罗拉根底部倒角测量方法，使用平行光源1照射待测罗拉工件2的一侧，通过位于罗拉工件2另一侧的ccd相机3获取罗拉工件2导柱根底部倒角图像，所述ccd相机3将获取的图像送入上位机4进行处理，其中，平行光源1照射待测罗拉工件2时保证平行光线与罗拉工件2导柱根底部倒角轮廓的平面垂直。罗拉工件导柱根底部倒角轮廓的平面与ccd相机镜头的光轴垂直。

本发明的背光影像式罗拉根底部倒角测量方法，具体包括如下步骤：

1)打开平行光源照明，使用张正友标定板对ccd相机进行标定，获得图像坐标系到世界坐标系的变化关系；

2)取下张正友标定板，将罗拉工件放置在支撑件上，并使罗拉工件导柱根底部倒角轮廓平面与步骤1)中张正友标定板平面所在位置相同，控制ccd相机捕捉罗拉工件导柱根底部倒角图像；

3)使用上位机对ccd相机捕捉的图像做感兴趣区域提取，以及canny边缘提取的预处理；

4)对步骤3)预处理后的图像采用最小二乘法进行圆拟合，并提取圆半径像素尺寸；

5)利用步骤1)得到的图像坐标系到世界坐标系的变化关系，将步骤4)获得的圆半径像素尺寸转换成实际尺寸，从而获得罗拉工件导柱根底部倒角的参数。

技术特征：

技术总结
一种背光影像式罗拉根底部倒角测量方法，使用平行光源照射待测罗拉工件的一侧，通过位于罗拉工件另一侧的CCD相机获取罗拉工件导柱根底部倒角图像，所述CCD相机将获取的图像送入上位机进行处理，即使用上位机对CCD相机捕捉的图像做感兴趣区域提取，以及Canny边缘提取的预处理；对预处理后的图像采用最小二乘法进行圆拟合，并提取圆半径像素尺寸；利用得到的图像坐标系到世界坐标系的变化关系，将获得的圆半径像素尺寸转换成实际尺寸，从而获得罗拉工件导柱根底部倒角的参数。本发明基于计算机视觉技术，具有快速、精确、通用性强，自动化的特点，能够给出具体的测量值，方便工业测量与科学研究使用。

技术研发人员：刘常杰;卢钢;胡凌皓;付鲁华
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2018.07.27
技术公布日：2019.01.18