[發明專利]一種應用于模具鑲塊工件加工在線定位的二維檢測方法

在審

• 申請號: 201910316401.0
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110070528A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 宋麗梅;黃浩珍;紀越
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/181;G06T7/194;G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種應用于模具鑲塊工件加工在線定位的二維檢測方法，其特征是，包括下列步驟：

步驟1：利用相機標定方法，對二維檢測系統進行標定，確定圖像在X軸方向相鄰像素點的距離值R_x，圖像在Y軸方向相鄰像素點的距離值R_y，相機的畸變參數，對相機畸變進行修正；

步驟2：在不放置模具鑲塊工件時利用相機對標準定位托盤進行圖片采集，檢測標準定位托盤的上邊緣傾斜角度r，以及標準定位托盤的原點(0，0)在圖像中的像素坐標(x₀，y₀)；對二維檢測系統進行坐標的轉換，設圖像坐標中任意一點p坐標為(x，y)，則點p齊次坐標為(x，y，1)，旋轉矩陣R如公式(1)所示：

平移矩陣其中t_y、t_x如公式(2)、公式(3)所示：

轉換后的標準托盤坐標系下p點映射點為p′(x′，y′)，p′齊次坐標為(x′，y′，1)，利用公式(4)可以求點p′坐標；

步驟3：放置模具鑲塊工件，利用4個條形LED光源按照低角度照明方式進行照明，使得步驟2所述的標準定位托盤上表面圖像灰度值最高，待測工件的上表面灰度值低于所述的標準定位托盤上表面灰度值，托盤的溝槽部分灰度值最小；設置固定閾值f，f的大小為標準定位托盤上表面灰度平均值與工件上表面灰度值平均值的和的二分之一；利用步驟2所述的相機進行圖像采集，把采集到的圖像轉化為灰度圖，灰度值范圍為0到255，設得到的灰度圖像每一點的灰度值為I(x，y)，遍歷灰度圖像每一個像素，若I(x，y)＞f則I(x，y)＝255，若I(x，y)＜＝f則I(x，y)不變，得到一次背景分離圖；對一次背景分離圖像進行灰度值統計，設I(x，y)＝n的個數為b[n]，n＝1，2，3，4…255，令b[255]＝0；利用公式(5)進行計算得到c[m]，m＝0，1，2，3...，63，公式(5)如下所示：

按照公式(6)對c[m]進行多次循環計算到c[m]值擬合成的圖像出現兩個峰值為止，

c[m]值擬合成的圖像兩個峰值中間的最小值為f1，閾值f2為b[4f1]，b[4f1+1]，b[4f1+2]，b[4f1+3]中的最小值對應的n，遍歷一次背景分離圖像每一個像素，若I(x，y)＜f2則I(x，y)＝255，若I(x，y)＞＝f2且I(x，y)不等于255則I(x，y)＝0，得到二次背景分離圖；

步驟4：對步驟3所述的二次背景分離圖進行邊緣檢測得到邊緣輪廓，計算每一個輪廓的長度L和面積S，利用S和L對輪廓篩選去除部分干擾輪廓，繪制輪廓圖像；對輪廓圖像進行直線提取，設檢測到的第i條直線斜率為K_i，i＝1，2，3…，離原點的像素距離為d_i，與圖像坐標系X軸夾角為r_i；第n直線和與直線不是同一直線的直線m，0＜n＜i，利用公式(7)進行同類直線合并，同一類直線只保留一條；

設剩余直線個數為w，w＞＝4，直線編號為1到w，對w條直線中任意一條直線，另外w-1條直線中存在一條或幾條直線與圖像坐標系X軸夾角α和該直線與圖像坐標系X軸夾角β滿足89°＜|α+β|＜91°、89°＜|α-β|＜91°、89°＜|-α+β|＜91°任意一個時保留該直線，若不存在刪除該直線；設剩下V條直線，V＞＝4，直線編號為1到V，對V條直線中任意一條直線，另外V-1條直線中存在一條或幾條直線與圖像坐標系X軸夾角α和該直線與圖像坐標系X軸夾角β滿足|α-β|＜1時保留該直線，否則刪除，最終會有4條直線保留；

步驟5：步驟4所述的4條直線，為步驟3所述的模具鑲塊工件的四條邊，計算得到四條直線的四個交點q₁(x₁，y₁)、q₂(x₂，y₂)、q₃(x₃，y₃)、q₄(x₄，y₄)，通過公式(4)可以得到在所述的標準定位托盤坐標系下的矩形工件的四個角對應的坐標位置q′₁(x′₁，y′₁)、q′₂(x′₂，y′₂)、q′₃(x′₃，y′₃)、q′₄(x′₄，y′₄)，計算q′₁與q′₂、q′₃的點距離獲得工件的長L1和寬W1，運算結束。