[發(fā)明專利]基于機(jī)器視覺的柔性環(huán)形零件特征尺寸測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610148135.1
• 申請日: 2016-03-15
• 公開（公告）號: CN105606035B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何博俠;童楷杰
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/12
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的柔性環(huán)形零件特征尺寸測量方法，步驟如下：步驟1、對柔性環(huán)形零件的整體圖像進(jìn)行二值化處理；步驟2、對上述圖像進(jìn)行去噪處理；步驟3、對去噪后的圖像利用面積法求解柔性環(huán)形零件的內(nèi)徑；步驟4、對柔性環(huán)形零件的局部圖像，利用中垂線法求解截面直徑。本發(fā)明依據(jù)面積法及中垂線法，實(shí)現(xiàn)了對柔性環(huán)形零件內(nèi)徑、截面直徑的微米級測量，具有重復(fù)精度高、計(jì)算速度快、魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理與機(jī)器視覺領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)器視覺的柔性環(huán)形零件特征尺寸測量方法。

背景技術(shù)

柔性環(huán)形零件的特征尺寸包括內(nèi)徑尺寸和截面直徑，當(dāng)前，柔性環(huán)形零件尺寸參數(shù)的測量方法可分為接觸式測量和非接觸式測量兩大類。常用的傳統(tǒng)接觸式測量方法有卡尺測量法、錐棒測量法、柔性尺測量法、改裝百分表測量法等；非接觸式測量主要采用大型投影儀、工具顯微鏡、斷面自動測量儀以及截面切片投影等。由于柔性環(huán)形零件材料具有彈性，采用接觸式測量會使其產(chǎn)生變形，因此，接觸式測量方法的測量精度不高，測量效率較低。非接觸式測量能克服接觸式測量產(chǎn)生形變的干擾，但上述四種非接觸測量方法中，采用大型投影儀或工具顯微鏡測量時(shí)，由于柔性環(huán)形零件自由狀態(tài)的輪廓與標(biāo)準(zhǔn)圓周有一定的差異，所以只測一條直徑會產(chǎn)生較大誤差，通常要測量三條以上不同方向的直徑然后取平均值，這樣使得測量過程中人工干預(yù)較多，測量效率低，測量結(jié)果易受主觀因素影響，且受量程限制，無法測量規(guī)格較大的柔性環(huán)形零件；而斷面自動測量儀測量成本高；截面切片投影法屬于破壞性測量，只能用于抽檢截面尺寸。

近年來，隨著視覺圖像技術(shù)的發(fā)展，利用機(jī)器視覺技術(shù)構(gòu)建專用的測量或檢測系統(tǒng)，成為工業(yè)檢測領(lǐng)域的一種革新手段。利用視覺圖像技術(shù)的非接觸性，測量過程中，柔性環(huán)形零件不產(chǎn)生彈性變形，首先從對被測對象的影響方面保證了測量結(jié)果的可靠性；利用圖像處理技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對柔性環(huán)形零件特征參數(shù)的精密計(jì)算。

在利用視覺圖像技術(shù)進(jìn)行柔性環(huán)形零件特征尺寸測量方面，有相關(guān)文獻(xiàn)對此進(jìn)行過一定研究，如文獻(xiàn)“O形密封圈尺寸視覺精密測量技術(shù)”采取的辦法是：先對密封圈邊緣點(diǎn)進(jìn)行亞像素定位，根據(jù)已采集圖像移動相機(jī)實(shí)現(xiàn)對密封圈輪廓的自動跟蹤，最后通過多幀圖像的拼接獲得完整的密封圈邊緣，多次擬合求得密封圈的內(nèi)徑、外徑尺寸。這種方法在測量標(biāo)準(zhǔn)圓形零件時(shí)能獲得較高的精度，但對于密封圈等柔性零件特征尺寸的測量，其測量誤差與重復(fù)精度均不太理想，主要原因在于密封圈輪廓并非是一個標(biāo)準(zhǔn)圓。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于機(jī)器視覺的柔性環(huán)形零件特征尺寸測量方法，用于實(shí)現(xiàn)存在一定圖像背景噪聲條件下柔性環(huán)形零件特征尺寸的精密測量。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種基于機(jī)器視覺的柔性環(huán)形零件特征尺寸測量方法，方法步驟如下：

步驟1、對柔性環(huán)形零件的整體圖像進(jìn)行二值化處理。

步驟2、對上述圖像進(jìn)行去噪處理。

步驟3、對去噪后的圖像利用面積法求解柔性環(huán)形零件的內(nèi)徑。

步驟4、采集上述柔性環(huán)形零件的局部圖像，進(jìn)行二值化處理，再對其進(jìn)行去噪處理，利用中垂線法求解截面直徑。

所述步驟1中，柔性環(huán)形零件的整體圖像的來源途徑包括相機(jī)單次采集獲得或由相機(jī)采集的多幅弧段序列圖像拼接而成。

若步驟1中的柔性環(huán)形零件的整體圖像由多幅弧段序列圖像拼接而成，步驟4中直接選取任意一幅弧段序列圖像，進(jìn)行二值化處理，再對其進(jìn)行去噪處理，利用中垂線法求解截面直徑。

所述步驟2中，圖像去噪處理為基于輪廓連通域思想，提取出噪聲的輪廓并進(jìn)行填充，從而消除噪聲干擾。

所述步驟3中，面積法具體步驟如下：統(tǒng)計(jì)柔性環(huán)形零件外圈輪廓像素面積及柔性環(huán)形零件的面積，再根據(jù)圓面積與直徑關(guān)系，得到柔性環(huán)形零件的內(nèi)徑。