[發明專利]一種基于圖像處理的工件角度自動測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201210483489.3
• 申請日: 2012-11-23
• 公開（公告）號: CN103837097A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 張建華;黎平;王奎;施汴彬
• 申請（專利權）人: 上海久點觸控計算機系統股份有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及工控自動測量領域，尤其是涉及一種基于圖像處理的工件角度自動測量裝置及測量方法。

背景技術

隨著機器工業的產生，自動化技術開始改變人類的生產生活方式，目前，自動化技術已經廣泛的應用到人類生產生活的各個領域。自動化技術的應用一方面將人類從繁雜的、危險的工作中解放出來，另一方面也大大節省了人力成本、提高了生產效率。

在工業生產過程中，經常需要對生產出來的工件進行角度測量，以用來控制產品的生產或者檢驗產品質量是否合格。目前常用的角度測量有機械式、光學測量技術、影像法等。這些測量技術雖然各有各的優點，但是缺點也是很明顯，不能自動測量所有角度以及測量實時性差等。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種實時性好、測量精度高的基于圖像處理的工件角度自動測量裝置及測量方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于圖像處理的工件角度自動測量裝置，該裝置包括：

位置矯正模塊，根據設定的工件中心位置自動對工作臺上的待測工件的位置進行矯正，并發出硬件觸發信號；

圖像抓取模塊，與位置矯正模塊連接，接收到位置矯正模塊發出的硬件觸發信號后，自動抓取待測工件的圖像；

圖像處理模塊，與圖像抓取模塊連接，接收圖像抓取模塊抓取的圖像，并對該圖像進行角點提取和角度計算處理；

輸出模塊，與圖像處理模塊連接，將圖像處理模塊計算的待測工件的角度輸出。

所述的圖像抓取模塊為攝像頭。

所述的圖像處理模塊包括依次連接的圖像預處理單元、角點提取單元和角度計算單元。

一種基于圖像處理的工件角度自動測量方法，該方法通過圖像處理技術，自動定位待測工件的角度位置，并進行角度的測量，具體包括以下步驟：

1)在離線狀態下設定工件中心位置；

2)位置矯正模塊根據設定的工件中心位置自動對工作臺上的待測工件的位置進行矯正，矯正完成后向圖像抓取模塊發出硬件觸發信號；

3)圖像抓取模塊接收到硬件觸發信號后自動抓取待測工件的圖像，并將圖像傳輸給圖像處理模塊；

4)圖像預處理單元對對抓取的圖像進行去噪和圖像增強處理，突出待測工件的邊緣和角點；

5)角點提取單元通過角點檢測算法提取圖像中角點的坐標，并根據預先定義的角點坐標范圍，剔除在角點坐標范圍外的角點；

6)角度計算單元遍歷角點提取單元提取的角點，提取角點周圍的直線上點的坐標，擬合形成夾角的兩條直線，計算夾角，并將結果傳輸給輸出模塊；

7)輸出模塊對結果進行保存或傳輸。

所述的工件中心位置的設定步驟包括：

11)在離線狀態下，在工作臺上放置一個正方形的工件，并使該工件位于圖像抓取模塊的正下方；

12)圖像抓取模塊抓取一張正方形工件的圖像并傳輸給圖像處理模塊，圖像處理模塊檢測拍攝的圖片是否為正方形，若是，則執行步驟13)，若否，則調整正方形工件的位置，執行步驟12)；

13)圖像處理模塊記錄當前正方形工件的中心位置，并將該位置通過輸出模塊傳輸給位置矯正模塊。

所述的圖像增強處理采用的方法為直方圖均衡化算法；所述的角點檢測算法包括Susan角點檢測算法和Harris角點檢測算法。

所述的角度計算單元根據角點提取單元提取角點的坐標，計算待測工件的角度，其步驟如下：

a)對所述的角點提取單元中圖像增強處理后的圖像，進行邊緣檢測；

b)根據角點提取單元中提取的角點坐標，提取邊緣檢測后角點周圍的局部圖像；

c)對局部圖像中形成角度的兩條直線進行直線分割；

d)對分割后的圖像進行輪廓提取，跟蹤兩條直線的輪廓，提取兩條直線上點的坐標；

e)根據兩條直線上點的坐標進行直線擬合，求出兩條直線的斜率；

f)根據兩條直線的斜率，計算直線的夾角；

g)重復步驟(b)～(f)，計算出所有的待測角度。

所述的步驟a)中的邊緣檢測采用的方法為Sobel邊緣檢測算法。

所述的步驟c)中的直線分割具體為將角點周圍5個像素范圍內的像素置為背景像素，將組成角度的兩條直線分割開。

所述的步驟f)中的計算直線的夾角的公式為