[發明專利]對車輪的熒光磁粉缺陷進行自動定位的裝置和方法

有效

• 申請號: 201810360376.1
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108876802B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 張理;劉澤;李勇;趙鵬飛;霍繼偉
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06K9/62;G06T7/00;G06T7/187;G06V10/764
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種對車輪的熒光磁粉缺陷進行自動定位裝置，其特征在于，包括：圖像采集處理裝置、編碼采集器和缺陷自動定位裝置，所示缺陷自動定位裝置和圖像采集處理裝置、編碼采集器電路連接；

所示的圖像采集處理裝置，用于采集熒光磁粉探傷區域的車輪圖像，提取車輪圖像中的缺陷區域，并判斷缺陷類型，將采集的車輪圖像和車輪圖像的采集時間發送給缺陷自動定位裝置；

所述的編碼采集器，用于和車輪接觸，隨著車輪同步轉動，并且在轉動的同時產生和車輪轉動的距離對應的編碼數據，將產生的編碼數據和編碼數據對應的編碼時間信息實時傳輸給缺陷自動定位裝置；

所述的缺陷自動定位裝置，用于根據編碼采集器傳輸過來的編碼數據確定車輪轉動的距離，再結合預先設定的車輪的轉速確定車輪的位置信息，將編碼數據對應的編碼時間信息和熒光圖像采集處理顯示裝置傳輸過來的車輪圖像的采集時間進行匹配，獲取車輪圖像對應的車輪的位置信息；

還包括；

燈光控制器，用于包括一個紫外光燈發射裝置以及一個外界光亮檢測裝置，外界光亮檢測裝置采集車輪所在的環境的外界光照強度，將采集的外界光照強度傳輸給紫外光燈發射裝置，紫外光燈發射裝置用于發射紫外光照射車輪的熒光磁粉探傷區域，并且紫外光燈發射裝置發射的紫外光的強度和外界光照強度一致；

所述熒光圖像采集處理顯示裝置包括；

圖像采集單元，用于通過相機采集熒光磁粉探傷區域的車輪圖像；

圖像預處理單元，用于使用引導濾波的方法對所述車輪圖像進行預處理，提升缺陷區域邊緣的對比度；

圖像缺陷區域分割單元，用于通過圖像閾值分割的方法提取預處理后的車輪圖像中的缺陷區域；

缺陷區域特征提取單元，用于提取分割后圖像中缺陷區域的連通域，對所述連通域進行相關圖像特征的提取，提取缺陷區域的幾何形狀特征、目標不變矩特征和局部二值模式特征；

缺陷類型分類模塊，用于將所述缺陷區域的幾何形狀特征、目標不變矩特征和局部二值模式特征輸入到softmax多分類器，通過softmax多分類器對車輪圖像的缺陷區域進行分類識別，得到相應不同類型缺陷分別對應的概率值，分析出該缺陷區域最大概率為哪一類型的缺陷；

所述的缺陷自動定位裝置包括；

車輪位置計算模塊，用于根據編碼采集器傳輸過來的編碼數據確定車輪轉動的距離，再結合預先設定的車輪的轉速確定車輪的位置信息，該位置信息包括車輪的當前位置的相對起始坐標；

車輪位置和圖像匹配模塊，用于將編碼數據對應的編碼時間信息和熒光圖像采集處理顯示裝置傳輸過來的車輪圖像的采集時間進行匹配，當編碼時間和車輪圖像的采集時間一致時，則將編碼時間對應的車輪的位置信息確定為車輪圖像對應的車輪的位置信息；

信息存儲模塊，用于將車輪圖像、缺陷類型和車輪圖像對應的車輪的位置信息進行關聯存儲。

2.一種對車輪的熒光磁粉缺陷進行自動定位方法，其特征在于，包括：

采集熒光磁粉探傷區域的車輪圖像，提取車輪圖像中的缺陷區域，并判斷缺陷類型，記錄車輪圖像的采集時間；

將編碼采集器和車輪接觸，所述編碼采集器隨著車輪同步轉動，并且在轉動的同時產生和車輪轉動的距離對應的編碼數據，記錄編碼數據對應的編碼時間；

根據所述編碼數據確定車輪轉動的距離，再結合預先設定的車輪的轉速確定車輪的位置信息，將編碼數據對應的編碼時間和車輪圖像的采集時間進行匹配，獲取車輪圖像對應的車輪的位置信息；

還包括；

通過外界光亮檢測裝置采集車輪所在的環境的外界光照強度，將采集的外界光照強度傳輸給紫外光燈發射裝置，紫外光燈發射裝置發射紫外光照射車輪的熒光磁粉探傷區域，并且紫外光燈發射裝置發射的紫外光的強度和外界光照強度一致；

所述的采集熒光磁粉探傷區域的車輪圖像，提取車輪圖像中的缺陷區域，并判斷缺陷類型，記錄車輪圖像的采集時間，包括；

通過相機采集熒光磁粉探傷區域的車輪圖像；

使用引導濾波的方法對所述車輪圖像進行預處理，提升缺陷區域邊緣的對比度；

通過圖像閾值分割的方法提取預處理后的車輪圖像中的缺陷區域；

提取分割后圖像中缺陷區域的連通域，對所述連通域進行相關圖像特征的提取，提取缺陷區域的幾何形狀特征、目標不變矩特征和局部二值模式特征；

將所述缺陷區域的幾何形狀特征、目標不變矩特征和局部二值模式特征輸入到softmax多分類器，通過softmax多分類器對車輪圖像的缺陷區域進行分類識別，得到相應不同類型缺陷分別對應的概率值，分析出該缺陷區域最大概率為哪一類型的缺陷；

所述的根據所述編碼數據確定車輪轉動的距離，再結合預先設定的車輪的轉速確定車輪的位置信息，將編碼數據對應的編碼時間和車輪圖像的采集時間進行匹配，獲取車輪圖像對應的車輪的位置信息，包括；

根據編碼采集器傳輸過來的編碼數據確定車輪轉動的距離，再結合預先設定的車輪的轉速確定車輪的位置信息，該位置信息包括車輪的當前位置的相對起始坐標；

將編碼數據對應的編碼時間信息和熒光圖像采集處理顯示裝置傳輸過來的車輪圖像的采集時間進行匹配，當編碼時間和車輪圖像的采集時間一致時，則將編碼時間對應的車輪的位置信息確定為車輪圖像對應的車輪的位置信息；

將車輪圖像、缺陷類型和車輪圖像對應的車輪的位置信息進行關聯存儲；

還包括：

如果softmax多分類器對車輪圖像的缺陷區域分類后，不同類型缺陷對應的概率值之間的差值小于設定的數值，對softmax多分類器的敏感度進行重新設定，并利用softmax多分類器對車輪圖像的缺陷區域進行二次分類；

所述的方法還包括：

如果分割后圖像中缺陷區域的連通域的個數為0，則判斷所述缺陷區域為正常區域，所述車輪圖像中不包含缺陷。