一种罗平线量化评估方法与流程

本发明属于机器视觉在金属板材表面质量检测的应用领域，具体涉及一种罗平线量 化评估方法。

背景技术：

1、板材是金属材料的重要的应用形式之一。金属板材通常用于工业产品的外壳、覆盖 件等，例如在汽车工业领域中常用的铝合金板材，因此对成形后金属板材产品的表面质量 提出了苛刻的要求。

2、由于微观变形的不均匀，板材在冲压成形过程中，如铝合金板材、不锈钢板材等，零件表面极易出现一系列沿轧制方向延伸，间隔若干毫米的线，称为罗平线(ropingline)。 此类线状纹理长度可达几十、几百个毫米，而峰谷高度落差近10～30μm，且无法通过 涂装烤漆进行掩盖，严重影响板材零件的外观质量。因此，板材罗平线的检测分级是评估 板材合格与否的关键。目前，板材罗平线的检测仅有少量企业内部标准，主要通过对板材 进行拉伸变形并且轻微打磨表面，技术人员凭借经验肉眼检测罗平线条数等，进行板材质 量评估。其中对板材表面的打磨质量、技术人员经验水平均有非常高的要求，同时费时费 力，且存在极大的主观因素。

3、国外的部分研究人员提出使用三维形态学信息来研究和评估罗平线，包括使用轮廓 仪来获取表面形态学图像和用相机获取打磨后的灰度图像。guilotin等提出了apsd(areal power spectral density)的方法，将灰度图像转换到频域，以各向异性成分和各向同性成 分区域灰度的比值作为区分罗平强度的标准，但是该方法在频域区域划分上主观因素大， 且分级的阈值不能泛化；而基于灰度图像的传统检测方法同样严重依赖于拉伸后打磨工 艺。基于三维形态学测量为板材罗平线强度的量化分析提供了一种有效的工具，但是对于 基于形态数据的量化评估方法仍未见报道。

技术实现思路

1、为解决现有板材罗平线评估方法缺乏，主观因素大、经验要求高且费时费力的缺点， 本发明提供了一种基于板材表面三维形态学图像和均值轮廓曲线的罗平线量化评估方法， 其技术方案具体如下：

2、一种罗平线量化评估方法，其特征在于包括如下步骤：

3、s1：对于获取到的板材表面三维形态学图像建立基于一维均值轮廓曲线的表征；

4、s2：对均值轮廓曲线基于阈值搜索峰谷，计算所得峰谷的特征参数；

5、s3：根据峰谷的特征参数建立衡量均值轮廓曲线的罗平线强度指标，据此形成罗平 线的量化评估。

6、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

7、所述的特征参数包括有：峰值大小、峰值显著性、相邻峰的距离及相邻峰的正负性；

8、其中，

9、峰值大小、峰值显著性及相邻峰的距离，基于绝对值均值轮廓曲线表征的数值参与 各计算；

10、相邻峰的正负性则基于原始均值轮廓曲线确定。

11、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

12、根据峰谷的特征参数建立衡量均值轮廓曲线的罗平线强度指标，具体为：

13、首先根据峰的特征参数建立对每个峰的罗平线强度指标计算，并对全体峰形成指标 由小到大的顺序统计；

14、然后根据全体峰的指标均值及指标最值这两个因素，建立衡量均值轮廓曲线的罗平 线强度指标。

15、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

16、所述的相邻峰的正负性根据设定的正负规则及衡量相邻峰正负关系的参数确定。

17、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

18、根据峰的特征参数建立对每个峰的罗平线强度的指标计算，根据下式确定：

19、

20、式中，

21、pi：衡量曲线中每个峰的罗平线强度的指标；

22、x1：峰的顶点和零之间的高度差值，即峰值大小；

23、x2：峰值与其最低等高线之间的垂直距离，即峰值显著性；

24、x3：峰值显著性下降一半时与轮廓曲线水平截线的长度，即相邻峰的距离；

25、x4：衡量相邻峰正负关系的参数。

26、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

27、根据全体峰的指标均值及指定峰的指标和值，建立衡量均值轮廓曲线的罗平线强度 指标，根据下式确定：

28、

29、式中，

30、ri：衡量均值轮廓曲线的罗平强度的指标；

31、x：权重；

32、α：超参数。

33、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

34、设定的正负规则，具体为：

35、ⅰ：定义搜索到的峰值在原均值轮廓曲线中为局部最大时为正，否则为负；

36、ⅱ：当第n个峰谷pn与左右两个峰谷的正负性均不同时，正负相关性最佳，罗平 线特征最为典型。

37、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

38、衡量相邻峰正负关系的参数，根据下式确定：

39、

40、式中，

41、x4：衡量相邻峰正负关系的参数；

42、异或符号，即相邻峰谷时为1，否则为0；

43、pn：第n个峰谷；

44、pn-1：第n-1个峰谷；

45、pn+1：第n+1个峰谷；

46、a、b：择优参数。

47、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

48、所述的权重x的取值范围为[0.2，0.4]。

49、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

50、通过

51、首先依次进行插值去噪、板材翘曲去除及基于阈值的高度截断的预处理，

52、然后依次进行正则化及宽度方向的均值计算处理的方式，得到一维均值轮廓曲线。

53、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

54、通过对得到的一维均值轮廓曲线进行中值滤波处理，以得到最终的均值轮廓曲线。

55、根据本发明的一种基于板材表面三维形态学图像和均值轮廓曲线的罗平线量化评估 方法，其特征在于：

56、所述的板材翘曲去除，通过将完成插值去噪的曲线减去经由多项式拟合得到的曲面 完成。

57、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

58、通过零均值化和缩放完成正则化处理。

59、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

60、基于阈值的高度截断中的阈值，设定为[-3μm，3μm]。

61、根据本发明的一种罗平线量化评估方法，其特征在于：

62、所述的多项式拟合为五次多项式拟合。

63、本发明提出了一种基于板材表面三维形态学图像和均值轮廓曲线的罗平线量化评估 方法，通过板材的制样和预处理，表面三维形态学图像的获取和图像预处理，以及表面均值轮廓曲线的计算并使用设定的罗平强度公式量化评估板材的罗平线强度；对于 板材表面大面积形态学图像的处理以及规避板材翘曲影响提供了有效的处理手段；有 助于客观准确评估板材表面质量、保证检测效率、降低主观因素影响。