[發明專利]一種基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201210460169.6
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102914545A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 王文成
• 申請（專利權）人: 濰坊學院
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01B11/00
• 代理公司: 濰坊正信專利事務所 37216
• 代理人: 石譽虎

1.一種基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟：

通過PCI插槽獲取圖像采集卡采集到的被測齒輪的源圖像；

對獲取得到的被測齒輪的源圖像進行包括灰度變換、濾波去噪和閾值分割在內的預處理操作，得到被測齒輪的齒輪參數；

對得到的被測齒輪的齒輪參數進行形態學參數分析，獲取包含可能存在缺陷的齒數的分析結果。

2.根據權利要求1所述的基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述對獲取得到的被測齒輪的源圖像進行包括灰度變換、濾波去噪和閾值分割在內的預處理操作，得到被測齒輪的齒輪參數的步驟具體包括下述步驟：

將采集到的被測齒輪的24位彩色源圖像進行灰度變換處理，得到8位灰度齒輪圖像；

利用中值濾波算法，對所述8位灰度齒輪圖像進行噪音去除；

利用圖像二值化算法，對灰度齒輪圖像進行閾值分割，得到分離的齒輪和背景圖像。

3.根據權利要求2所述的基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述對得到的被測齒輪的齒輪參數進行形態學參數分析，獲取包含可能存在缺陷的齒數的分析結果的步驟具體包括下述步驟：

利用填充算法，對所述二值化算法得到的齒輪圖像的孔洞進行填充；

對孔洞填充后的二值化圖像作為目標，確定計算所述二值化圖像的圓心坐標、齒根圓半徑和齒頂圓半徑；

根據計算得到的所述二值化圖像的圓心坐標、齒根圓半徑和齒頂圓半徑，對齒頂和齒根進行分離，檢測齒輪輪齒缺陷，獲得齒根圖像和齒頂圖像；

通過區域標號法，對獲得的齒根圖像和齒頂圖像進行缺陷分析，計算齒輪的齒數，確定所述齒根和齒頂圖像的缺陷區域。

4.根據權利要求3所述的基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述對孔洞填充后的二值化圖像作為目標，確定計算所述二值化圖像的圓心坐標、齒根圓半徑和齒頂圓半徑的步驟具體包括下述步驟：

讀入孔洞填充后的二值化圖像，記錄齒輪上的坐標；

在所述二值化圖像上查找距離所述圖像中心最遠點集合和最近點集合，獲取分別能包含齒輪的最小凸多邊形的坐標；

根據最小凸多邊形的坐標，分別繪制出凸多邊形；

對所述凸多邊形分別進行最小二乘法的圓曲線擬合，計算齒輪的圓心坐標、齒根圓半徑和齒頂圓半徑。

5.根據權利要求3所述的基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據計算得到的所述二值化圖像的圓心坐標、齒根圓半徑和齒頂圓半徑，對齒頂和齒根進行分離，檢測齒輪輪齒缺陷，獲得齒根圖像和齒頂圖像的步驟具體包括下述步驟：

在二值化圖像中，以介于齒根圓半徑與齒頂圓半徑之間的某個數值為半徑繪制一個計算輔助圓；

設置一蒙板圖像，所述蒙板圖像大小與齒輪圖像大小相同，所述蒙板圖像的半徑等于齒頂圓半徑與齒根圓半徑之和的一半；

將畫計算輔助圓后的齒輪圖像與所述蒙板圖像做差運算，得到齒頂圖圖像；

將所述蒙板圖像與畫計算輔助圓后的齒輪圖像做差運算，得到齒根圖圖像。

6.根據權利要求3所述的基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述通過區域標號法，對獲得的齒根圖像和齒頂圖像進行缺陷分析，計算齒輪的齒數，確定所述齒根和齒頂圖像的缺陷區域的步驟具體包括：

分別對獲得的齒根圖像和齒頂圖像進行區域標記，獲得偽色彩方式顯示的齒根圖像和齒頂圖像；

對偽色彩方式顯示的齒根圖像和齒頂圖像分別進行個數和單個面積計算；

對齒頂和齒根面積進行統計，分別求取齒頂面積和齒根面積的平均值；

通過設定面積閾值的方式，確定齒根和齒頂缺陷區域。

7.一種基于計算機視覺的齒輪缺陷檢測系統，其特征在于，所述系統包括：

源圖像采集模塊，用于通過PCI插槽獲取圖像采集卡采集到的被測齒輪的源圖像；

預處理操作模塊，用于對獲取得到的被測齒輪的源圖像進行包括灰度變換、濾波去噪和閾值分割在內的預處理操作，得到被測齒輪的齒輪參數；

形態學參數分析模塊，用于對得到的被測齒輪的齒輪參數進行形態學參數分析，獲取包含可能存在缺陷的齒數的分析結果。