[發明專利]沖擊試樣自動加工裝置在線檢測視覺系統及其圖像處理方法

無效

• 申請號: 200810209683.6
• 申請日: 2008-12-12
• 公開（公告）號: CN101532926A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 王長利;周立民;周立富;張殿英;劉杰;劉祥峰;范壯
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾華工機床制造有限公司;哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/30
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司
• 代理人: 吳振剛

1.沖擊試樣自動加工裝置的在線檢測視覺系統；

圖像處理過程為：首先利用CCD攝像技術及圖像采集卡采集工件端面靜態圖像，圖像信息傳至計算機后，圖像處理軟件對信息進行全面處理，最終計算出工件的實際尺寸，將測試結果傳給控制軟件，經過甄別處理后得出進一步加工或停止加工的指令，發出信號，啟動相應的運動控制程序和伺服執行機構完成后續正常的自動加工過程；其特征在于：

系統的構成：

系統的硬件由下述幾部分組成：

照明系統、CCD攝像機及光學鏡頭、攝像機與光源安裝裝置、圖像采集卡和計算機；攝像頭處在一個密封的裝置中，當運動控制系統給出采集圖像的信號時，攝像頭前方的保護屏打開后，進行圖像的采集；同時將光源也放置在此裝置中，并設計了保持焦距為定值的機構；圖像采集卡接收從CCD攝像頭中輸入的模擬電信號，由A/D轉換為離散的數字信號，將離散的信號存儲在圖像的一個或者多個存儲單元中，當計算機發出傳送指令時，經過PCI總線將圖像信息傳到計算機內存以便于計算機的運算處理，或者直接送到顯示卡上進行顯示；

圖像采集卡能夠輸出四路模擬信號，具有外部觸發功能，可以通過RTSI(實時系統總線)與運動控制卡連在一起相互觸發，完成視覺系統與運動控制系統的相互的數據信號交換功能；

計算機系統的配置為：CPU為P_III1.8G以上，內存256MB以上，硬盤在20G以上，32M以上的VGA顯卡，選擇奔騰系列，采用了最新的MMX技術，包含大量通用指令，完全兼容于現存的各類操作系統與應用軟件；利用MMX技術對于大多數圖像采集視覺函數，如濾波、閾值處理、運算、邏輯和形態學都有顯著的性能增益。

2.權利要求1所述的沖擊試樣自動加工裝置的在線檢測視覺系統的圖像處理方法為：

(1)、圖像預處理：首先對圖像進行預處理，本發明選定了3×3的中值濾波的圖像預處理方法；

(2)、圖像分割：本發明采用基于區域分割的方法；可以對二值圖像進行處理從而改善邊緣分割的效果；

(3)、二值化：本發明采用最大類間方差法進行二值化處理；

(4)、數學形態學處理：采用四種基本變換：腐蝕、膨脹、開運算和閉運算，形成圖像的形態變換，從而達到圖像分析和特征提取的目的；

(5)、特征邊界提取：二值圖像輪廓提取的算法就是掏空內部點，本發明采用梯度法完成邊界提取，用內梯度和外梯度兩部分的加和來作為提取的物體的邊界；

(6)、邊緣檢測：邊緣檢測是判別并定位特征化了的物體相對于背景的邊界圖像上像素強度的不連續點；通過線性ROI工具來選定要分析的搜索區域；搜索的區域內包含一定數量的搜索線，沿著這些搜索線來分析像素值，檢測出其中顯著的強度變化的點，這些點即為邊緣點；當邊緣點檢測出來之后，按照一定的擬合準則可以將這些點擬合成相應的邊緣，而這條邊緣就是在搜索區域內檢測到的物體的邊緣；

(7)、邊緣擬合：將離散的分布點按照一定的法則和算法將它們聯系在一起，組成能夠測量的規則的幾何形狀。

3.權利要求2所述的沖擊試樣自動加工裝置的在線檢測視覺系統的圖像處理方法，其特征是：

直線擬合與長度、角度檢測：選擇邊緣的擬合搜索區域，搜索區域選擇了耙形區域進行矩形區域搜索；搜索區域與矩形的邊相平行，對于水平方向的矩形，指定搜索方向為從左到右或從右到左；對于垂直方向的矩形，則指定搜索區域方向從上到下或從下到上；耙形搜索區域內的搜索線會檢測出所檢測物體的邊緣點；

圓弧擬合與圓弧檢測：采用輻射區域搜索，使用一組從圓環中心發出的指向外邊界的搜索線，通過設定搜索區域之間的角度來控制搜索線的數量，搜索線的方向可以是由中心向外，也可以是由外邊界指向中心；然后用最小二乘法對底部圓弧所有邊緣點先擬合出綜合圓心和半徑，利用這個綜合圓心與半徑對這些邊緣點進行檢查，去掉太遠和太近的噪聲點，把剩下的邊緣點再進行“最小二乘圓法”擬合，進行2~3次迭代后，得到圓心位置的精確值以及圓弧半徑。

4.權利要求2所述的沖擊試樣自動加工裝置的在線檢測視覺系統的圖像處理方法，其特征是：

直線擬合與長度、角度檢測包括：

1.高度測量：獲取V型缺口底部切線和試件底部邊緣線后測量兩線距離；

2.圓弧測量：獲取與v型缺口底部圓弧重合的虛圓后測量該圓的半徑；

3.角度測量：獲取V型缺口邊緣線后測量兩線夾角。