[發(fā)明專利]一種基于計(jì)算機(jī)視覺的齒輪缺陷檢測(cè)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210460169.6
• 申請(qǐng)日: 2012-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN102914545A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王文成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濰坊學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N21/88
• 分類號(hào): G01N21/88;G01B11/00
• 代理公司: 濰坊正信專利事務(wù)所 37216
• 代理人: 石譽(yù)虎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于計(jì)算機(jī)視覺的齒輪缺陷檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

齒輪作為一種典型的動(dòng)力傳遞器件，在工業(yè)發(fā)展的歷程中發(fā)揮了十分重要的作用，其質(zhì)量的好壞直接影響著機(jī)械產(chǎn)品的性能。因此，在齒輪生產(chǎn)制造的過程中必須對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和控制。由于齒輪本身的幾何形狀特點(diǎn)，對(duì)于齒崩、缺齒、齒歪等缺陷的測(cè)量過程復(fù)雜，常規(guī)的測(cè)量設(shè)備如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、齒輪綜合誤差檢查儀等結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，對(duì)測(cè)試人員的要求也較高。現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展對(duì)齒輪產(chǎn)品的缺陷檢測(cè)提出了更高的要求。

目前，基于計(jì)算機(jī)視覺的齒輪檢測(cè)方法一般需要首先確定齒輪的圓心坐標(biāo)作為基準(zhǔn)，因此，圓心坐標(biāo)的確立直接影響到齒輪參數(shù)測(cè)量的精度，在傳統(tǒng)的圖像方法檢測(cè)中，圓心中心檢測(cè)算法有一般需要邊緣檢測(cè)方法確定齒輪的邊緣，然后采用重心法、中值法及Hough變換法確定圓心。

前兩種算法要求圖像分布比較均勻，否則產(chǎn)生較大的誤差；后一種算法需要逐點(diǎn)投票、記錄，所用的時(shí)間較多，而且精度也不夠高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于計(jì)算機(jī)視覺的齒輪缺陷檢測(cè)方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)提供的齒輪缺陷檢測(cè)算法的效率和精度較低的問題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于計(jì)算機(jī)視覺的齒輪缺陷檢測(cè)方法，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(cè)齒輪的源圖像；

對(duì)獲取得到的被測(cè)齒輪的源圖像進(jìn)行包括灰度變換、濾波去噪和閾值分割在內(nèi)的預(yù)處理操作，得到被測(cè)齒輪的齒輪參數(shù)；

對(duì)得到的被測(cè)齒輪的齒輪參數(shù)進(jìn)行形態(tài)學(xué)參數(shù)分析，獲取包含可能存在缺陷的齒數(shù)的分析結(jié)果。

作為一種改進(jìn)的方案，所述對(duì)獲取得到的被測(cè)齒輪的源圖像進(jìn)行包括灰度變換、濾波去噪和閾值分割在內(nèi)的預(yù)處理操作，得到被測(cè)齒輪的齒輪參數(shù)的步驟具體包括下述步驟：

將采集到的被測(cè)齒輪的24位彩色源圖像進(jìn)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(duì)所述8位灰度齒輪圖像進(jìn)行噪音去除；

利用圖像二值化算法，對(duì)灰度齒輪圖像進(jìn)行閾值分割，得到分離的齒輪和背景圖像。

作為一種改進(jìn)的方案，所述對(duì)得到的被測(cè)齒輪的齒輪參數(shù)進(jìn)行形態(tài)學(xué)參數(shù)分析，獲取包含可能存在缺陷的齒數(shù)的分析結(jié)果的步驟具體包括下述步驟：

利用填充算法，對(duì)所述二值化算法得到的齒輪圖像的孔洞進(jìn)行填充；

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

根據(jù)計(jì)算得到的所述二值化圖像的圓心坐標(biāo)、齒根圓半徑和齒頂圓半徑，對(duì)齒頂和齒根進(jìn)行分離，檢測(cè)齒輪輪齒缺陷，獲得齒根圖像和齒頂圖像；

通過區(qū)域標(biāo)號(hào)法，對(duì)獲得的齒根圖像和齒頂圖像進(jìn)行缺陷分析，計(jì)算齒輪的齒數(shù)，確定所述齒根和齒頂圖像的缺陷區(qū)域。

作為一種改進(jìn)的方案，所述對(duì)孔洞填充后的二值化圖像作為目標(biāo)，確定計(jì)算所述二值化圖像的圓心坐標(biāo)、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(biāo)；

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

根據(jù)最小凸多邊形的坐標(biāo)，分別繪制出凸多邊形；

對(duì)所述凸多邊形分別進(jìn)行最小二乘法的圓曲線擬合，計(jì)算齒輪的圓心坐標(biāo)、齒根圓半徑和齒頂圓半徑。

作為一種改進(jìn)的方案，所述根據(jù)計(jì)算得到的所述二值化圖像的圓心坐標(biāo)、齒根圓半徑和齒頂圓半徑，對(duì)齒頂和齒根進(jìn)行分離，檢測(cè)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(gè)數(shù)值為半徑繪制一個(gè)計(jì)算輔助圓；

設(shè)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(jì)算輔助圓后的齒輪圖像與所述蒙板圖像做差運(yùn)算，得到齒頂圖圖像；

將所述蒙板圖像與畫計(jì)算輔助圓后的齒輪圖像做差運(yùn)算，得到齒根圖圖像。

作為一種改進(jìn)的方案，所述通過區(qū)域標(biāo)號(hào)法，對(duì)獲得的齒根圖像和齒頂圖像進(jìn)行缺陷分析，計(jì)算齒輪的齒數(shù)，確定所述齒根和齒頂圖像的缺陷區(qū)域的步驟具體包括：

分別對(duì)獲得的齒根圖像和齒頂圖像進(jìn)行區(qū)域標(biāo)記，獲得偽色彩方式顯示的齒根圖像和齒頂圖像；

對(duì)偽色彩方式顯示的齒根圖像和齒頂圖像分別進(jìn)行個(gè)數(shù)和單個(gè)面積計(jì)算；

對(duì)齒頂和齒根面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分別求取齒頂面積和齒根面積的平均值；