[發(fā)明專利]鋼板尺寸的機(jī)器視覺測量方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410668934.2
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104330028A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅菁
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非接觸式的測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼板尺寸的測量方法，特別涉及一種采用適應(yīng)鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場的區(qū)域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)定算法技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋼板尺寸的測量。

背景技術(shù)

在鋼板的生產(chǎn)過程中，要經(jīng)過很多工序才能完成母板的軋制，最后由母板按一定的規(guī)格切割成子板。在生產(chǎn)的過程中，難免會遇到鋼板上有缺陷的情況。在這種情況下，如何自動快速地識別出缺陷的位置，并且高效準(zhǔn)確地計算出鋼板的可用長度并且對有效部分進(jìn)行合理規(guī)劃保證鋼板的成才率最高是人們面臨的一個難題。由此可見，自動快速準(zhǔn)確地測量出鋼板的總長度和有用長度是其中的關(guān)鍵問題之一。而在目前的生產(chǎn)流程中，鋼板長度的測量、缺陷長度的測量以及如何對準(zhǔn)剪刃口進(jìn)行剪切都是由人工來完成的。

因此，設(shè)計一種鋼板尺寸的機(jī)器視覺測量方法，能夠合理規(guī)劃并保證鋼板的成才率。并對其他應(yīng)用領(lǐng)域的表面檢測也有很好的指導(dǎo)借鑒意義，具有一定的應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計一種鋼板尺寸的機(jī)器視覺測量方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：設(shè)計一種適應(yīng)鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場的區(qū)域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)定算法，實(shí)現(xiàn)對鋼板圖像的標(biāo)定；對圖像進(jìn)行平滑、分割等預(yù)處理；設(shè)計鋼板目標(biāo)區(qū)域的提取方法，獲取鋼板目標(biāo)區(qū)域；對鋼板目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行邊緣檢測，獲取目標(biāo)區(qū)域的邊緣；尋找鋼板圖像的上頂點(diǎn)和下頂點(diǎn)特征點(diǎn)。根據(jù)標(biāo)定關(guān)系，計算出了視場范圍內(nèi)鋼板的總長。本發(fā)明可應(yīng)用于基于機(jī)器視覺的測量等場合。

本發(fā)明的目的在于采用適應(yīng)鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場的區(qū)域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)定算法實(shí)現(xiàn)鋼板尺寸的測量。

附圖說明

附圖1是：鋼板尺寸的機(jī)器視覺測量方法框圖

附圖2是：鋼板圖像的現(xiàn)場標(biāo)定圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

1、鋼板生產(chǎn)現(xiàn)場的區(qū)域坐標(biāo)轉(zhuǎn)換標(biāo)定算法

在輥道左邊放置了16根標(biāo)桿，它們都是呈一定的間距精確分布的，總長度為40m。為了提高標(biāo)定精準(zhǔn)度，又在其中一些標(biāo)定桿之間做了一些標(biāo)記(紅色圓點(diǎn))，及利用現(xiàn)場已有的一些物體做出標(biāo)記。這些標(biāo)桿、標(biāo)記以及現(xiàn)場的物體將這一46m長的視場分為20個小區(qū)域。

(1)在輥道上建世界坐標(biāo)系，以第一個紅點(diǎn)為原點(diǎn)。以后每點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為此點(diǎn)到原點(diǎn)的距離。

(2)獲取標(biāo)定圖中20個特征點(diǎn)的坐標(biāo)，建立20個小區(qū)域。

(3)圖像上的每個點(diǎn)用一個坐標(biāo)來表示，其中橫坐標(biāo)為這個點(diǎn)對應(yīng)的實(shí)際的長度(以0開始)，縱坐標(biāo)為這個點(diǎn)在圖像上的像素點(diǎn)的縱坐標(biāo)。建立這樣的一一對應(yīng)關(guān)系。

(4)對于圖像上的每一點(diǎn)，先判定在圖像上屬于哪一個小區(qū)域，然后在這個小區(qū)域內(nèi)利用插值算法，對應(yīng)到它的真實(shí)位置。

(5)標(biāo)定的步驟為：獲取點(diǎn)-圖像位置的縱坐標(biāo)-判定圖像上的小區(qū)域-插值運(yùn)算獲得真實(shí)位置。一次標(biāo)定完的標(biāo)桿可以去掉，只存一個數(shù)據(jù)表格和轉(zhuǎn)換關(guān)系在程序中，一次標(biāo)定處處使用。每個鋼板利用數(shù)據(jù)表格判定計算。

(6)利用這一轉(zhuǎn)換結(jié)果，計算已知兩點(diǎn)間的距離，與真實(shí)距離相比較。校正和優(yōu)化這一數(shù)據(jù)表格和轉(zhuǎn)換關(guān)系。

這種方法實(shí)際上只需要一些沿著輥道分布的位置精確的標(biāo)定物和一張關(guān)于這些標(biāo)定物的圖像。然后建立一個世界坐標(biāo)系和一個圖像上的坐標(biāo)系，將這兩個坐標(biāo)系上的點(diǎn)一一對應(yīng)起來。建立一種轉(zhuǎn)換關(guān)系，利用已知的二十多個點(diǎn)來推算圖像上未知的點(diǎn)所對應(yīng)的實(shí)際坐標(biāo)系上的點(diǎn)。最后利用已知的點(diǎn)和求得的轉(zhuǎn)換關(guān)系來驗證和反復(fù)優(yōu)化這種轉(zhuǎn)換關(guān)系，直到這個轉(zhuǎn)換關(guān)系滿足精確性要求。

2鋼板圖像平滑處理

對鋼板圖像進(jìn)行winna濾波后，目標(biāo)鋼板顯得更為突出，周圍背景部分淡化。

3鋼板圖像分割處理

利用動態(tài)閾值分割法實(shí)現(xiàn)鋼板圖像分割。

4鋼板目標(biāo)區(qū)域的提取

首先，沿著輥道的左邊擬合一條直線，以這條直線為界將整個圖像分成左右兩個區(qū)域，左區(qū)域為要去除的部分，右邊區(qū)域為要保留的部分；其次，掃描整副圖像，將像素的坐標(biāo)位置在擬合直線以上的點(diǎn)的灰度值置為0(黑色)，其它位置的點(diǎn)保持不變。

除此之外，由于我們現(xiàn)場標(biāo)定的部分長為40m，但是圖像中40m之后的圖像仍然可以采集得到，但這部分為無用信息。所以我們可以將這部分信息去除。在本系統(tǒng)中，40m的位置即為圖像中最后一個標(biāo)桿的位置，所以可以將最后一個標(biāo)桿以后的信息置為黑色。

5鋼板目標(biāo)區(qū)域的邊緣檢測

6鋼板目標(biāo)圖像的上頂點(diǎn)和下頂點(diǎn)提取