[發明專利]基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統及檢測方法

有效

• 申請號: 201110296553.2
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102353349A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 謝云;劉家曉;蔡浩聰;王成群;林奇鴻
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27;B07C5/342
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，包括有光學成像子系統(1)、數字圖像處理子系統(2)、運動控制子系統(3)、音膜剔除子系統(4)、圖像采集卡(5)、運動控制卡(6)，其中光學成像子系統(1)的信號通過接口送到圖像采集卡(5)，圖像采集卡(5)采集到一幀音膜灰度圖像數據送出到數字圖像處理子系統(2)進行處理和判斷，數字圖像處理子系統(2)的信號輸出端與運動控制卡(6)的信號輸入端連接，運動控制卡(6)的信號端口分別與運動控制子系統(3)、音膜剔除子系統(4)連接，運動控制子系統(3)及音膜剔除子系統(4)由運動控制卡(6)集中控制。

2.根據權利要求1所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特征在于上述光學成像子系統(1)包括有高分辨率CCD攝像機(11)、鏡頭(12)、LED光源(13)，其中LED光源(13)照射在音膜上，鏡頭(12)裝設在CCD攝像機(11)上，CCD攝像機(11)裝設在能拍攝到置于傳輸帶中的音膜邊緣與振膜特征的位置上。

3.根據權利要求1所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特征在于上述CCD攝像機(11)采用具有中高分辨率的百萬像素級帶IEEE1394b接口的高速相機，LED光源(13)采用藍色LED光源，并采用白色作為背景。

4.根據權利要求1所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特征在于上述運動控制子系統(3)包括有步進電機(31)、伺服電機(32)、傳感器(33)，其中傳感器(33)的信號輸出端與運動控制卡(6)的信號輸入端連接，運動控制卡(6)的信號輸出端分別與驅動CCD攝像機(11)實現前后上下位置移動的步進電機(31)連接及與驅動傳輸帶轉動的伺服電機(32)連接。

5.根據權利要求1至4任一項所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特征在于上述音膜剔除子系統(4)為噴氣剔除裝置，包括有壓縮機(41)、電磁閥(43)，壓縮機(41)的出口通過管道與能吹除流水線上不合格產品的噴嘴連接，電磁閥(43)裝設在壓縮機(41)與噴嘴連接的管道上，運動控制卡(6)的信號輸出端與控制管道能否通氣的電磁閥(43)連接。

6.根據權利要求5所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特征在于上述音膜剔除子系統(4)中的壓縮機(41)的出口壓力為0.6MPa，電磁閥(43)的開啟時間為200ms。

7.根據權利要求5所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統，其特征在于上述壓縮機(41)與電磁閥(43)連接的管道上還裝設有空氣過濾器(42)。

8.一種根據權利要求1所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法，其特征在于包括如下步驟：

1)配置好光學成像子系統(1)中CCD攝像機(11)的參數，并把CCD攝像機(11)復位到固定點，當傳感器(33)檢測到音膜到位便進行圖像采集；

2)數字圖像處理子系統(2)對采集的圖像進行處理，分別提取出音膜的內外圓邊緣并進行內外圓的擬合，得到內外圓的半徑和圓心坐標，根據得到的參數計算出音膜同心度；

3)運動控制子系統(3)控制傳輸帶的啟停；

4)音膜剔除子系統(4)根據數字圖像處理子系統(2)運算得到的同心度進行判斷，啟動噴嘴剔除不合格產品。

9.根據權利要求8所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法，其特征在于上述光學成像子系統(1)圖像采集的步聚如下：

第1步：對CCD攝像機(11)進行標定，使音膜與CCD攝像機(11)的光軸垂直；

第2步：對CCD攝像機(11)的圖像格式、分辨率、幀頻參數進行設定，如等，初始化CCD攝像機(11)，并把CCD攝像機(11)復位到固定點；

第3步：用CCD攝像機(11)采集音膜圖像。

10.根據權利要求8所述的基于機器視覺的微型音膜同心度在線檢測系統的檢測方法，其特征在于上述數字圖像處理子系統(2)的音膜內外圓提取與同心度的計算方法是針對音膜內外圓的特點，采用分步提取內外圓參數，最后計算出音膜同心度參數的方法，具體步驟如下：

1)外圓的提取

第1步：對音膜灰度圖進行閾值分割，得到二值化圖像；

第2步：對音膜二值圖像進行中值濾波，并進行輪廓跟蹤，得到音膜的外圓輪廓；

第3步：采用改進的隨機Hough變換對輪廓跟蹤后的圖像進行外圓檢測，得到音膜的外圓輪廓；

第4步：采用最小二乘法算法對Hough變換檢測出的外圓邊緣數據進行擬合，從而得到精確的外圓的圓心坐標與半徑；

2)內圓的提取

第1步：確定內圓局部區域：設音膜外圓半徑和內圓半徑的理論值分別為R₀，r₀，外圓的實際半徑為R₁，圓心為(A₁，B₁)，同心度參數為Δr；首先根據R₀和r₀求出音膜內圓與外圓半徑比率t＝r₀/R₀，然后由外圓的實際半徑R₁和t估算出內圓的估算半徑為r′＝R₁*t，由此來確定內圓的范圍，必定在以(A₁，B₁)為圓心，外徑為r′+Δr，內徑為r′-Δr的圓環上；切割以(A₁，B₁)為中心，半徑為r′+Δr+δ的圓和以(A₁，B₁)為中心，半徑為r′-Δr-δ的圓之間的區域作為內圓局部區域；

第2步：采用Canny算子對確定的內圓局部區域進行邊緣檢測；

第3步：在半徑約束的條件下，采用改進的隨機Hough變換進行內圓檢測，得到的音膜內圓輪廓；

第4步：采用最小二乘法算法對Hough變換檢測出的內圓邊緣數據進行擬合，從而得到精確的內圓的圓心坐標與半徑；

3)音膜同心度的計算

音膜同心度的計算公式為：

Φ=|oo′|/r=(x1-x2)2+(y1-y2)2r]]>

(其中r為內圓半徑，(x₁，y₁)為外圓圓心坐標，(x₂，y₂)為內圓圓心坐標)。