一种基于傅里叶变换的弹簧节距测量方法与流程

本发明涉及测量领域，特别涉及一种基于傅里叶变换的弹簧节距测量方法。

背景技术：

目前大多数厂家在检测弹簧节距时还是人工采用游标卡尺等工具进行测量，这类传统的测量方法不仅效率低还误差大。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种测量效率高且准确率高的弹簧节距测量方法。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于傅里叶变换的弹簧节距测量方法，包括以下步骤：

步骤1，使用一字线激光沿着弹簧轴向方向进行照射，并使用工业相机对照射区域进行拍摄，将获取真彩色图像转换为灰度图像；

步骤2，根据激光照射角度提取出线激光在照射区域照亮部分，其余部分置为零值；

步骤3，采用霍夫变换检测并提取出参数坐标系下交点最多的点，其计算公式为：

locr,θ＝{locr,θ∈rm,θms.t.rm＝m(r),θm＝m(θ)},rm＝xmcosθm+ymsinθm

其中，m为图像中所有点的序号，m为众数；

步骤4，将步骤3中得到的locr,θ变换回直角坐标系中，其计算公式为：

步骤5，根据直线表达式在图像坐标系中进行取样；

步骤6，使用直线插值方法对取样点进行亚像素插值处理；

步骤7，对插值直线进行傅里叶变换并提取出傅里叶频谱中能量最大位置，则该位置所对应横坐标即为平均节距大小，其计算公式为：

其中，x(n)为直线中各点灰度值，n为直线采样点数量；

步骤8，对傅里叶频谱进行分段，并计算各段熵总和，其计算公式为：

以熵总和进行节距稳定性评判，pi为傅里叶频谱各分段元素出现的概率，越小则节距稳定性越好。

本发明的有益效果是通过使用一字线激光沿着弹簧轴向方法进行照射并拍摄，其次选择评价区域，进而采用霍夫变换提取直线并插值，最后使用傅里叶变换计算出平均节距大小，实现快速高效准确的测量弹簧节距，并且能够根据傅里叶频谱计算熵值从而评价弹簧节距的稳定性。

附图说明

图1为本实施例获得的灰度图像；

图2为去除背景色后的数字图像；

图3为霍夫变换参数空间；

图4为直角坐标系对应的直线；

图5为傅里叶频谱；

图6为各段熵值统计。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1-图6，本发明提供一种基于傅里叶变换的弹簧节距测量方法，

包括以下步骤：

s1：使用一字线激光沿着弹簧轴向方向进行照射，并使用工业相机对照射区域进行拍摄，将获取真彩色图像转换为灰度图像，如图1所示；

s2：根据激光照射角度提取出线激光在照射区域照亮部分，其余部分置为零值，如图2所示，其中中心线上方为激光照射在弹簧表面区域，中心线下方为激光透过弹簧表面照射在底面区域；

s3：采用霍夫变换检测并提取出参数坐标系下交点最多的点，如图3所示，其计算公式为：

locr,θ＝{locr,θ∈rm,θms.t.rm＝m(r),θm＝m(θ)},rm＝xmcosθm+ymsinθm

其中，m为图像中所有点的序号，m为众数；

s4：将步骤3中得到的locr,θ变换回直角坐标系中，如图4所示，其计算公式为：

s5：在图像坐标系中进行取样，根据直线表达式计算图像坐标系中经过的像素点，若像素点恰好被照亮则认定其为取样点；

s6：使用直线插值方法对取样点进行亚像素插值处理；

s7：对插值直线进行傅里叶变换并提取出傅里叶频谱中能量最大位置，则该位置所对应横坐标即为平均节距大小，如图5所示，其计算公式为：

其中，x(n)为直线中各点灰度值，n为直线采样点数量；

s8：对傅里叶频谱进行分段，并计算各段熵总和，如图6所示，其计算公式为：

以熵总和进行节距稳定性评判，pi为傅里叶频谱各分段元素出现的概率，越小则节距稳定性越好。

以上实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，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权利要求为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于傅里叶变换的弹簧节距测量方法，包括以下步骤：1、用激光沿着弹簧轴向方向进行照射，用工业相机对照射区域进行拍摄，将获得的图像转换为灰度图像；2、提取出激光在照射区域照亮的部分；3、采用霍夫变换检测并提取出参数坐标系下交点最多的点；4、将步骤3中得到的表达式变换回直角坐标系中；5、根据直线表达式在图像坐标系中进行取样；6、对取样点插值处理；7、对插值直线进行傅里叶变换并提取出傅里叶频谱中能量最大位置；8、计算熵值。本发明的有益效果是用傅里叶变换计算出平均节距大小，实现快速高效准确的测量弹簧节距，并且能够根据傅里叶频谱计算熵值从而评价弹簧节距的稳定性。

技术研发人员：孙维方;向家伟;周余庆;钟永腾
受保护的技术使用者：温州大学苍南研究院
技术研发日：2018.09.13
技术公布日：2018.12.21