[發(fā)明專利]一種基于圖像處理的圓錐滾子軸承端面識(shí)別系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710163959.0
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106908444B
• 公開（公告）日: 2023-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐少川;閻相伊;李健卓;徐思鴻
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G06V10/44
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于圖像處理的圓錐滾子軸承端面識(shí)別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

軸承打標(biāo)是軸承生產(chǎn)工藝中必不可少的環(huán)節(jié)。圓錐滾子軸承的內(nèi)外圈由于具有錐形滾道，所以軸承存在大小端面，通常對其大端面進(jìn)行打標(biāo)。目前軸承生產(chǎn)廠家通常采用人工檢測的方法進(jìn)行大小端面的判斷，勞動(dòng)強(qiáng)度高，檢測效率較低。

申請公布號為CN103722468A的中國專利提出了一種用于圓錐滾子軸承自動(dòng)上料認(rèn)面機(jī)的認(rèn)面系統(tǒng)，采用了紅外線檢測探頭來判斷圓錐滾子軸承的端面。

圖像檢測技術(shù)具有非接觸、速度快、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，正逐步應(yīng)用于軸承檢測中。因此需要一種基于圖像處理的圓錐滾子軸承端面識(shí)別方法，解決在軸承自動(dòng)化生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)圓錐滾子軸承大小端面在線檢測問題，提高軸承打標(biāo)自動(dòng)化程度。

采用基于圖像處理的識(shí)別方法比使用機(jī)械探針和紅外傳感器的檢測方法對軸承端面的識(shí)別更為精準(zhǔn)，識(shí)別速度更快，且對正反端面差異小的軸承也能達(dá)到100％的識(shí)別率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中所述問題，本發(fā)明提供一種基于圖像處理的圓錐滾子軸承端面識(shí)別系統(tǒng)及方法，采用圖像識(shí)別技術(shù)，能夠檢測出待測軸承的端面并根據(jù)檢測的端面結(jié)果判定是否需要翻面，使打標(biāo)設(shè)備在指定端面進(jìn)行打標(biāo)，識(shí)別更為精準(zhǔn)，識(shí)別速度更快，且對正反端面差異小的軸承也能達(dá)到100％的識(shí)別率。從而提高軸承打標(biāo)自動(dòng)化程度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于圖像處理的圓錐滾子軸承端面識(shí)別系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集控制卡、圖像處理系統(tǒng)、圖像采集單元；所述的圖像采集單元包括工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、機(jī)器視覺光源、可控相機(jī)支架。

所述的圖像處理系統(tǒng)為工控機(jī)，其通過USB接口方式與圖像采集單元中的工業(yè)相機(jī)相連接，通過RS232方式與數(shù)據(jù)采集控制卡相連接，數(shù)據(jù)采集控制卡還通過控制電纜連接現(xiàn)場的PLC控制系統(tǒng)。

所述的圖像處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集控制卡接收到現(xiàn)場PLC的發(fā)送的軸承到位信號后，開始接收圖像采集單元采集的圖像信號，并將采集到的圖像通過圓錐滾子軸承端面識(shí)別方法檢測出軸承端面，最后將檢測結(jié)果-軸承正反端面信息和檢測完畢信號通過數(shù)據(jù)采集控制卡發(fā)送至PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)檢測結(jié)果決定是否控制翻面機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻面。

所述的圖像采集單元采用機(jī)器視覺光源提供穩(wěn)定光照環(huán)境，采用工業(yè)鏡頭調(diào)整至最佳對焦位置，采用工業(yè)相機(jī)進(jìn)行圖像采集，采用可控相機(jī)支架根據(jù)軸承型號的大小自動(dòng)調(diào)整支架伸縮長度，使被測軸承圖像位于圖像中心位置。

所述的圖像采集單元中的可控相機(jī)支架上安裝有步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過絲杠連接相機(jī)支架，通過控制電纜與現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)相連接，在軸承生產(chǎn)線上更換下一規(guī)格軸承時(shí)，PLC控制系統(tǒng)控制可控相機(jī)支架的步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)可控相機(jī)支架前后移動(dòng)，調(diào)節(jié)相機(jī)固定架的伸縮長度。所述的可控相機(jī)支架上還安裝有機(jī)器視覺光源的光源固定架，隨著可控相機(jī)支架的伸縮，將相機(jī)和光源調(diào)整到最佳采集位置，使被測軸承圖像位于圖像中心位置。

一種基于圖像處理的圓錐滾子軸承端面識(shí)別系統(tǒng)中的錐滾子軸承端面識(shí)別方法,包括如下步驟：

步驟一、圖像預(yù)處理：將采集到的圖像通過圖像裁剪、灰度處理、二值化處理得到圖像預(yù)處理效果。

為提高后續(xù)圖像處理速度，將軸承外圍圖像進(jìn)行裁剪；將裁剪后的彩色圖像進(jìn)行灰度處理；為增強(qiáng)軸承圖像信息對灰度圖像進(jìn)行中值濾波降噪，突出軸承的邊沿信息；為方便提取軸承圖像特征信息，采用局部自適應(yīng)閾值的方式對圖像做二值化處理，以最大程度保留軸承輪廓信息。

步驟二、特征信號分析與提取：精準(zhǔn)確定軸承圓心和半徑。

為準(zhǔn)確提取軸承圖像特征信號，需精準(zhǔn)確定軸承圓心和半徑；以預(yù)處理后的二值圖像中心坐標(biāo)點(diǎn)為搜索圓心，設(shè)置最大搜索半徑，形成搜索圓，從搜索圓上選取n個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)為搜索起始點(diǎn)，各自延搜索圓心方向搜索的第一個(gè)像素值突變點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)為(像素值由0變1的坐標(biāo)點(diǎn))，根據(jù)這n個(gè)像素值突變點(diǎn)的坐標(biāo)，利用最小二乘法擬合求得軸承圓心(x_c,y_c)及圓心到軸承外圈的半徑R，則(x_c,y_c)和R之間的關(guān)系如式(1)所示。