[發明專利]一種基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法及系統

有效

• 申請號: 201810090720.X
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108426537B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 崔長彩;王克賢;黃國欽;黃輝;徐西鵬
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/194;G06T7/80;G06T7/292;G06T5/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;楊鍇

1.一種基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法，其特征在于，通過三軸平移機構控制線陣相機對準砂輪的待檢測位置，且線陣相機的感光元件方向與砂輪的中心軸方向平行，光源照射于砂輪的待檢測位置，并完成自動對焦；控制線陣相機的拍照速度與砂輪的轉速耦合，獲得序列圖像；將序列圖像的磨粒與背景進行分割，獲取磨粒的二維信息，并判斷磨粒是否脫落，及脫落磨粒的坐標；

磨粒的二維信息包括單顆磨粒的面積、粒徑、磨粒之間的間距、砂輪磨粒的密度分布、全場的單顆磨粒的坐標，通過如下方法獲得：

1)先使用灰度的非線性變換對序列圖像進行細節增強，再通過線性銳化濾波進行銳化，得到灰度圖像；

2)先使用FCM算法對灰度圖像進行處理，然后使用otsu算法，將圖像二值化；

3)對二值化后的圖像，進行圖像形態學處理、去除最小面積、像素灰度的反轉，將分離二值化后的圖像中的黏連的磨粒，去掉二值化后的圖像中的小孔，使二值化后的圖像只剩下磨粒和背景，完成序列圖像的磨粒與背景的分割；

4)使用opencv中的特征提取函數提取磨粒與背景分割后的圖像中，磨粒的最大外接圓的面積、最大外接圓的半徑、圓心坐標，對應得到單顆磨粒的面積、粒徑、全場的單顆磨粒的坐標，進而獲得磨粒之間的間距、砂輪磨粒的密度分布；

二值化后的圖像上得到白色的類圓的閉合連通域，如果在白色的類圓的閉合連通域外，存在一圈黑色的類圓環閉合連通域，則表示磨粒未脫落；然后通過全場的磨粒坐標除去未脫落的磨粒坐標，得到脫落的磨粒坐標。

2.根據權利要求1所述的基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法，其特征在于，線陣相機通過三軸平移機構帶動，相對于砂輪進行上下左右前后運動；自動對焦的方法為：控制線陣相機從初始位置朝向砂輪運動，在每個位置獲取一張清晰度圖像；然后采用圖像清晰度算法，找出所有清晰度圖像中最清晰的清晰度圖像，則獲取最清晰的清晰度圖像的位置即為焦點位，控制線陣相機運動至焦點位，完成對焦。

3.根據權利要求2所述的基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法，其特征在于，線陣相機朝向砂輪運動的步距為s，獲取最清晰的清晰度圖像為第m個步距，則焦點位與線陣相機初始位置的距離為s×m。

4.根據權利要求2所述的基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法，其特征在于，確定最清晰的清晰度圖像的方法為：

求出所有清晰度圖像的能量梯度值，具體如下：

其中，F(I,n)為第n幅清晰度圖像的能量梯度值，I(x,y,n)為第n幅清晰度圖像I在(x,y)處的像素值；

則能量梯度值最高的清晰度圖像確定為最清晰的清晰度圖像。

5.根據權利要求1所述的基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法，其特征在于，如果線陣相機的感光元件方向與砂輪的中心軸方向存在夾角，則求出夾角，并進行矯正；

夾角的獲取方法為：

設置標定板，標定板與砂輪的中心軸平行，且與砂輪最高點的切面平行；

調整線陣相機，使喚標定板位于感光元件的中間，獲得感光元件在標定板上的投影與砂輪的中心軸方向的夾角，所述夾角等效于線陣相機的感光元件方向與砂輪的中心軸方向之間的夾角。

6.根據權利要求1所述的基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法，其特征在于，所述的光源采用雙光源，與線陣相機同側設置，且分別設置在線陣相機的光軸兩側，以不同的角度與亮度朝向砂輪的待檢測位置進行照射。

7.根據權利要求6所述的基于線陣相機的在位砂輪快速全場檢測方法，其特征在于，雙光源中，主光源的亮度高于補光光源，主光源與補光光源的入射光與線陣相機的光軸之間的夾角均為10°～30°之間，且補光光源的入射角比主光源的入射角小。