[發明專利]一種用于干電池漿層紙卷繞缺陷檢測的視覺傳感器系統及方法

有效

• 申請號: 201711417200.7
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108037132B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 葉峰;洪崢;賴乙宗;蘇凌豐
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種用于干電池漿層紙卷繞缺陷檢測方法，應用于視覺傳感器系統，其特征在于，所述的視覺傳感器系統包括視覺傳感器、環形光源、支架、轉盤和若干個同步觸發傳感器，待檢測的干電池正立放置在所述的轉盤中心，所述的轉盤保持繞中軸線勻速旋轉，若干個同步觸發傳感器等間隔均勻分布在所述的轉盤側面；所述的環形光源置于所述的視覺傳感器前端，所述的視覺傳感器安裝在所述的支架上，所述的支架末端的軸線與豎直方向成固定夾角且其延長線與正立放置的干電池的軸線相交于干電池的頂端；所述的視覺傳感器與若干個同步觸發傳感器電連接，根據同步觸發傳感器的數字量信號精確控制干電池圖像的拍攝位置；所述的視覺傳感器還與所述的環形光源電連接，用于在采集圖像時提供照明；

所述的檢測方法包括下列步驟：

S1、視覺傳感器初始化，同步觸發模塊、光源驅動模塊、圖像處理模塊依次進行默認值設定；

S2、視覺傳感器循環判斷若干個同步觸發傳感器是否已產生開關量信號，若任一同步觸發傳感器已觸發則轉至下一步，否則繼續等待開關量信號；

S3、視覺傳感器的同步觸發模塊處理同步觸發傳感器獲取的位置信息，產生光源觸發信號控制光源驅動模塊，實現環形光源的高速頻閃；

S4、上述光源觸發信號經延時后產生圖像采集觸發信號，視覺傳感器控制圖像處理模塊利用全局電子快門進行高速圖像采集；

S5、圖像采集完畢后，視覺傳感器的光源驅動模塊停止工作，與之連接的環形光源隨即熄滅；

S6、視覺傳感器的圖像處理模塊針對采集到的圖像進行缺陷檢測，待檢測完畢后通過外部通訊接口輸出最終結果；所述的步驟S6過程如下：

S601、采用直方圖均衡化對采集到的干電池圖像進行圖像增強，改善圖像的對比度并突出特征區域；

S602、利用鄰域平均法實現濾波處理，消除圖像的干擾噪聲；

S603、聯合攜帶灰度方向的快速特征點檢測和基于多像素塊比較的二進制描述向量對具有明顯特征的干電池外筒進行粗定位，找出漿層紙邊緣所在的感興趣區域，縮小搜索范圍以便于后續缺陷判定的開展；

S604、采用基于自適應閾值的改進最大類間方差法對所述的感興趣區域進行閾值分割，得到二值圖像；

S605、在所述的二值圖像中利用Canny算子提取邊緣，再根據漿層紙的邊緣特征進行篩選，從而得到目標輪廓；

S606、以像素為單位遍歷所述的目標輪廓，基于梯度響應計算判斷其是否存在突變，若響應值大于指定閾值則判定為缺陷，否則即視為正常；

其中，所述的步驟S603中對干電池外筒進行粗定位過程如下：

S6031、先檢測特征點，其判定公式為

式中：I(m)是中心像素點的灰度值，I(x)是圓形區域上任意一點的灰度值，ε_I是灰度值之差的閾值，N是所有圓形區域上的點與中心點的響應函數值之和，當N大于一定閾值時可判定該中心點為特征點；

S6032、進而求出各特征點的灰度方向，其計算公式為：

式中：m₀₁,m₁₀是該特征點鄰域的1階不變矩；

S6033、在各特征點的鄰域內隨機選取n對位置(x_i,y_i)，組成一個無向的2×n描述矩陣，記為：

然后采用經灰度方向θ確定的仿射變換矩陣R_θ對S進行旋轉，從而得到新的有向位置矩陣：

根據上述位置矩陣進行各像素塊的逐一比較，可生成一個n維二進制描述向量；

S6034、待所有特征點的二進制描述向量計算完畢后，利用暴力搜索的方式得到粗匹配對，然后基于近鄰比值、雙向匹配、夾角余弦的約束聯合進行匹配提純，最終通過反復迭代的方法獲得模板圖像相對于目標圖像的變換矩陣，從而實現干電池外筒的粗定位。

2.根據權利要求1所述的一種用于干電池漿層紙卷繞缺陷檢測方法，其特征在于，同步觸發傳感器的數量為3個，3個同步觸發傳感器按120度的間隔均勻分布在所述的轉盤側面。