[發明專利]一種基于機器視覺的螺釘定位與識別方法

有效

• 申請號: 201911412708.7
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111062940B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 陳天星;李響;馮芳
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/181;G06T7/62;G06T7/80;G06T5/00;G06T5/30;G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 陳航

本發明公開了一種基于機器視覺的螺釘定位與識別方法，其包括以下步驟：S1、獲取目標區域的圖像數據并對其進行預處理，得到第一圖像數據；S2、獲取螺釘圓心的粗略坐標；S3、采集螺釘圓心粗略坐標位置處的圖像并對其進行預處理，得到第二圖像數據；S4、分別對第二圖像采用霍夫變換和最小二乘法獲取螺釘的圓心坐標，并將兩個坐標進行算術平均，得到螺釘圓心的精確坐標，完成螺釘定位；S5、獲取螺釘頭部圖像數據；S6、獲取螺釘頭部形狀特點數據；S7、將螺釘頭部形狀特點數據與現有螺釘的頭部形狀特點數據進行匹配，將匹配結果最好的螺釘作為該螺釘的識別結果，完成螺釘識別。本方法可以自動定位并識別螺釘。

技術領域

本發明涉及機器視覺識別領域，具體涉及一種基于機器視覺的螺釘定位與識別方法。

背景技術

近年來，隨著計算機信息技術的快速發展，我國的智能制造技術水平也在不斷提高，工業制造行業對生產效率的要求也不斷提升，對于傳統的人工拆裝零件過程，其低效率的方式越來越無法滿足現代工業的生產需求，而工業機器人的應用能夠極大地提高生產效率。因此在如今的智能加工過程中，普遍采用流水線進行產品加工與零部件拆裝，在生產過程中通過工業機器人代替工人手工操作的方式，提高了流水線加工的作業速度，同時減少人工操作所產生的誤差，滿足加工精度要求。通過在流水線生產過程中加入拆裝機器人，結合機器視覺相關技術，能夠大大提高生產效率并降低工廠成本。

在傳統的工業生產過程中，零部件裝配過程通常占總生產時間和總制造成本的較大比例，裝配操作大約占總生產時間的50％和總生產成本的25％。其中螺紋緊固是工業裝配中最常用的方法之一，常見的工業生產產品中，螺紋裝配大約占總典型裝配任務的25％至35％。鑒于螺紋零件的普遍性，在產品后期的維護與維修過程中，螺紋零件拆卸是一個有吸引力的自動化目標。隨著我國制造業的不斷發展，由于拆卸工作本身具有復雜性以及多樣性的特點，在自動拆卸過程中對識別技術的要求不斷的提高，尤其是識別效率和識別精度，傳統的識別方法己經無法滿足目前大批量的生產需求。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于機器視覺的螺釘定位與識別方法可以自動定位并識別螺釘。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

提供一種基于機器視覺的螺釘定位與識別方法，其包括以下步驟：

S1、獲取目標區域的圖像數據并對其進行預處理，得到第一圖像數據；

S2、對第一圖像數據進行霍夫變換，獲取螺釘圓心的粗略坐標；

S3、采集螺釘圓心粗略坐標位置處的圖像并對其進行預處理，得到第二圖像數據；

S4、分別對第二圖像采用霍夫變換和最小二乘法獲取螺釘的圓心坐標，并將兩個坐標進行算術平均，得到螺釘圓心的精確坐標，完成螺釘定位；

S5、獲取螺釘的半徑值，并根據螺釘圓心的精確坐標和半徑值獲取螺釘頭部圖像數據；

S6、獲取螺釘頭部圖像數據的頭部邊緣數據，并對其進行形態學處理和填充處理，得到螺釘頭部形狀特點數據；

S7、將螺釘頭部形狀特點數據與現有螺釘的頭部形狀特點數據進行匹配，將匹配結果最好的螺釘作為該螺釘的識別結果，完成螺釘識別。

進一步地，步驟S1的具體方法包括以下子步驟：

S1-1、采用工業相機獲取目標區域的圖像數據并對其進行高斯濾波，得到高斯濾波后的圖像；

S1-2、對高斯濾波后的圖像進行邊緣圖像分割，并采用Canny邊緣檢測算法進行邊緣提取，得到第一圖像數據。

進一步地，步驟S3的具體方法包括以下子步驟：

S3-1、以螺釘圓心的粗略坐標為中心，拉近攝像頭并采集螺釘圓心粗略坐標處的圖像；