[發明專利]基于G代碼引導下工件輪廓飛邊凸起的機器視覺檢測方法

有效

• 申請號: 201810426396.4
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108765378B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 林獻坤;沈曉東;戴鳳強;王欣;王宏波
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/12;G06T7/13;G06T7/60;G06T3/60
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

1.一種基于G代碼引導下工件輪廓飛邊凸起的機器視覺檢測方法，采用工件輪廓飛邊凸起視覺檢測系統，該系統包括工業相機、光源和鏡頭、運動控制卡、伺服驅動器、伺服電機、滾珠絲杠、螺母、減速器、檢測平臺，工業相機通過可沿X軸和Y軸移動的平臺連接由X軸和Y軸組成的兩軸伺服驅動機構，兩軸伺服驅動機構中的每軸上的伺服螺母及滾珠絲杠通過聯軸器和減速器連接伺服電機，伺服電機通過編碼器連接伺服驅動器，伺服驅動器通過線路連接端子板連接上位計算機及運動控制卡；工業相機、鏡頭和光源置于檢測平臺上的待測工件上部，工業相機電連接上位計算機，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.分析并確定檢測平臺上待檢測工件的工件坐標系與工業相機所獲得的工件圖片的圖像坐標系之間的轉換關系，以G代碼為特征的工件坐標系與圖像檢測中基于的圖像坐標系在識別毛刺凸起中具有緊密的聯系，分析并推理出平臺坐標系與工件坐標系的轉換關系和平臺坐標系與圖像坐標系的轉換關系，以上述兩種轉換關系，得到工件坐標系與圖像坐標系的轉換關系；

步驟2.對工業相機采集到的圖片進行感興趣區域提取，并針對感興趣區域圖像，采取圖像二值化和邊緣檢測的方法，得到需要檢測的輪廓邊緣；

步驟3.基于G代碼中的輪廓信息，對感興趣區域輪廓進行飛邊凸起缺陷判斷識別，采用最小外接矩形法，包圍輪廓邊緣凸起，實現輪廓邊緣凸起的視覺檢測，完成對工件輪廓飛邊凸起的定位與測量，得出飛邊凸起的特征段的起始點及高度信息。

2.根據權利要求1所述的基于G代碼引導下工件輪廓飛邊凸起的機器視覺檢測方法，其特征在于：步驟2中根據步驟1得到的變換關系，將G代碼對應的坐標映射到圖像坐標內，根據線型是線段或者圓弧，進行感興趣區域提取；線段類型ROI提取：根據線段的起點P1、終點P2和線段長度P1P2，繪制一個以線段P1P2為中位線的矩形，矩形的高為飛邊最高經驗值k；圓弧類型ROI提取：連接圓弧起點P3和終點P4，繪制以線段P3P4為中位線的矩形，高為經驗值K，即可獲得感興趣區域，對感興趣區域采取圖像二值化和邊緣檢測的方法，得到需要檢測的輪廓邊緣。

3.根據權利要求1所述的基于G代碼引導下工件輪廓飛邊凸起的機器視覺檢測方法，其特征在于：步驟3中對感興趣區域輪廓進行飛邊凸起缺陷判斷識別，對于判斷為線段的G代碼段，解析后保存的線段起始點坐標，設為P1(x1，y1)、P2(x2，y2)，飛邊凸起的檢測算法為：

1)根據線段上的兩點P1、P2，推出線段所在直線L的一般式直線方程；

2)計算含有飛邊的邊緣點集V1中點的個數；

3)在點集V中取第i個點Pi，并計算第i個點到直線L的距離Dist；

4)判斷Dist與標準飛邊凸起判斷距離D偏差的關系，如果DistD偏差，則把點Pi保存在一個新的點集V2中；

5)使用一邊平行于直線L的最小矩形包圍點集V2，提取矩形4個角點坐標，計算矩形的寬和高，單位為pixel；

6)根據相機標定參數將圖像坐標轉化為世界坐標，同時計算矩形在世界坐標內的的實際寬和高，單位為mm，此時就可以得到飛邊凸起的實際寬高以及出現的位置。

4.根據權利要求1所述的基于G代碼引導下工件輪廓飛邊凸起的機器視覺檢測方法，其特征在于：步驟3中對感興趣區域輪廓進行飛邊凸起缺陷判斷識別，對于圓弧的G代碼段的識別判定方法：

1)根據終點起點兩點坐標P3、P4和半徑R，推出圓弧所在圓O的一般式圓弧方程；

2)判斷圓弧的圓心角，如果大于15°則進行圓弧分段，按照圓心角不大于15°的標準進行分段，可將含有飛邊凸起的邊緣點集分成M段；

3)設置循環變量j＝0，點集M段內取Pj段；

4)在點集Vj中取第i個點Pi，并計算第i個點到圓心O的距離Dist；

5)判斷Dist與D偏差的關系，如果DistD偏差，則把點Pi保存在一個新的點集V2中，否則不處理；

6)使用面積最小矩形包圍點集V2，提取矩形4個角點坐標，計算矩形的寬和高，單位為pixel；

7)根據相機標定參數將圖像坐標轉化為世界坐標，同時計算矩形在世界坐標內的實際寬和高，單位為mm，此時就可以得到Pj段飛邊凸起的實際寬高以及出現的位置。