[發明專利]一種圓孔沖孔網的外觀質量檢測方法

有效

• 申請號: 202010419366.8
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111551552B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 李賽斯;曾曉琳;朱江;李建奇;許海霞;印峰;田淑娟;裴廷睿
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01B11/14;G01B11/12
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1.一種圓孔沖孔網的外觀質量檢測方法，所述方法至少包含以下幾個步驟：

S100.對大小為(m,n)的圓孔沖孔網圖像預處理；

S200.虛擬設置初始橫線H₁₁、H₂₁與豎線Z₁₁、Z₂₁，逐步調整初始虛擬線位置并得到圓孔沖孔網圖像中圓孔與虛擬線的最終相交點，S200還包括步驟S210-S270：

S210.在圖像中虛擬設置兩條水平線和兩條垂直線，分別記為上橫線H₁₁和下橫線H₂₁，左豎線Z₁₁和右豎線Z₂₁，其中，H₁₁和H₂₁與第一行圓相交，Z₁₁和Z₂₁與第一列圓相交，上橫線H₁₁的初始縱坐標為yy₀₁，下橫線H₂₁的初始縱坐標為yy₁₁，左豎線Z₁₁的初始橫坐標為xx₀₁，右豎線Z₂₁的初始橫坐標為xx₁₁；

S220.令t＝1，k＝1，g＝0，h＝0，e＝0，對于縱坐標為yy₀₁的上橫線H₁₁，執行S230確定其最終位置yy_01last；

S230.對于圖像中的縱坐標為yy的水平線，從左往右搜索，獲取此水平線與圓相交的像素坐標點：

f₁＝I(i+1,yy)-I(i,yy)?i∈[1,m)?(1)

其中，I(i,yy)為圖像在位置(i,yy)處的像素值，p為圓孔沖孔網圖像中第p行圓，q為圓孔沖孔網圖像中第q列圓；H_t(x_tpq)為水平線滿足f₁0時的第p行q列的橫坐標值；H_t(y_tpq)為水平線滿足f₁0時的第p行q列的縱坐標值；C_k(x_kpq)為水平線滿足f₁0時的第p行q列的橫坐標值；C_k(y_kpq)為水平線滿足f₁0時的第p行q列的縱坐標值；

若h＝0且g＝0，執行S231；

若h＝0且g＝1，則g＝g+1，執行S231；

若h＝0且g＝3，執行S231；

若h＝1，執行S322；

若h＝2，執行S323；

S231.計算H_t-C_k的均值，即：其中N為該行圓的數量，

若g＝0，則執行步驟S232；

若g＝2，則執行步驟S233；

若g＝3，則執行步驟S234；

S232.g＝g+1，yy＝yy+1，若g＝1，則執行S230，否則執行S233；

S233.c_t＝b_t2-b_t0，g＝g+1，b_t3＝b_t2；

S234.若t＝1且c_t0表示水平線處于第p行圓的上半周，則執行以下操作：

若且er，則yy＝yy+1，e＝e+1，執行S230；

若且er，則該行圓的最終位置為yy，即yy_last＝yy；

若且er，則判斷該行圓有缺陷圓；

若t＝1且c_t0，則yy₀₁＝yy₀₁-10，執行S220；

若t＝2且c_t0表示水平線處于第p行圓的下半周，則執行如下操作：

若且er，則yy＝yy-1，e＝e+1，執行S230；

若且er，則該行圓的最終位置為yy，即yy_last＝yy；

若且er，則判斷該行圓有缺陷圓；

若t＝2且c_t0，則yy₁₁＝yy₁₁+10，執行S240；

其中，d′₁為先驗已知的圓孔標準孔徑；

若t＝1且k＝1，則yy_01last＝yy_last；若t＝2且k＝2，則yy_11last＝yy_last；

若t＝2且k＝2，則執行S250，否則執行S240；

S240.令t＝2，k＝2，g＝0，h＝0，e＝0，對于縱坐標為yy₁₁的下橫線H₂₁，執行S230確定其最終位置yy_11last；

S250.令t＝3，k＝3，g＝0，h＝0，e＝0，對于橫坐標為xx₀₁的左豎線Z₁₁，執行S260確定其最終位置xx_01last；

S260.對于圖像中的橫坐標為xx的垂直線，從上往下搜索，獲取此垂直線與圓相交的像素坐標點：

f₂＝I(xx,j+1)-I(xx,j)?j∈[1,n)?(3)

其中，I(xx,j)為圖像在位置(xx,j)處的像素值，p為圓孔沖孔網圖像中第p行圓，q為圓孔沖孔網圖像中第q列圓；H_t(x_tpq)為垂直線滿足f₂0時的第p行q列的橫坐標值；H_t(y_tpq)為垂直線滿足f₂0時的第p行q列的縱坐標值；C_k(x_kpq)為垂直線滿足f₂0時的第p行q列的橫坐標值；C_k(y_kpq)為垂直線滿足f₂0時的第p行q列的縱坐標值；

若h＝0且g＝0，執行S261；

若h＝0且g＝1，則g＝g+1，執行S261；

若h＝0且g＝3，執行S261；

若h＝1，執行S324；

若h＝2，執行S400；

S261.計算H_t-C_k的均值，即：其中M為該列圓的數量，

若g＝0，則執行步驟S262；

若g＝2，則執行步驟S263；

若g＝3，則執行步驟S264；

S262.g＝g+1，xx＝xx+1，若g＝1，則執行S260，否則執行S263；

S263.c_t＝b_t2-b_t0，g＝g+1，b_t3＝b_t2；

S264.若t＝3且c_t0表示水平線處于第q列圓的左半周，則執行以下操作：

若且er，則xx＝xx+1，e＝e+1，執行S260；

若且er，則該列圓的最終位置為xx，即xx_last＝xx；

若且er，則判斷該列圓有缺陷圓；

若t＝3且c_t0，則xx₀₁＝xx₀₁-10，執行S250；

若t＝4且c_t0表示水平線處于第q列圓的右半周，則執行如下操作：

若且er，則xx＝xx-1，e＝e+1，執行S260；

若且er，則該列圓的最終位置為yy，即xx_last＝xx；

若且er，則判斷該列圓有缺陷圓；

若t＝4且c_t0，則xx₁₁＝xx₁₁+10，執行S270；

其中，d′₁為先驗已知的圓孔標準孔徑；

若t＝3且k＝3，則xx_01last＝xx_last；若t＝4且k＝4，則xx_11last＝xx_last；

若t＝4且k＝4，則執行S300，否則執行S270；

S270.令t＝4，k＝4，g＝0，h＝0，e＝0，對于橫坐標為xx₁₁的右豎線Z₂₁，執行S260確定其最終位置xx_11last；

S300.批量設置虛擬上橫線H_1p、下橫線H_2p、左豎線Z_1q和右豎線Z_2q，并得到圓孔沖孔網圖像中圓孔與批量設定虛擬線H_1p、H_2p、Z_1q、Z_2q的交點，其中，p為圓孔沖孔網圖像中第p行圓，q為圓孔沖孔網圖像中第q列圓，H_1p表示第p行上橫線，H_2p表示第p行下橫線，Z_1q表示第q列左豎線，Z_2q表示第q列右豎線，S300還包括步驟S310-S324：

S310.上橫線H₁₁以最終確定的yy_01last為起始縱坐標，每間隔d₃′批量設置虛擬上橫線，即：

yy_0p＝yy_01last+(p-1)*d′₃；?(5)

下橫線H₂₁以最終確定的yy_11last為起始縱坐標，每間隔d₃′批量設置虛擬下橫線，即：

yy_1p＝yy_11last+(p-1)*d′₃；?(6)

左豎線Z₁₁以最終確定的xx_01last為起始橫坐標，每間隔d₂′批量設置虛擬左豎線，即：

xx_0q＝xx_01last+(q-1)*d′₂；?(7)

右豎線Z₂₁以最終確定的xx_11last為起始橫坐標，每間隔d₂′批量設置虛擬右豎線，即：

xx_1q＝xx_11last+(q-1)*d′₂；?(8)

其中，p為圓孔沖孔網圖像中第p行圓，q為圓孔沖孔網圖像中第q列圓；

S320.計算批量設定的虛擬線H_1p、H_2p、Z_1q、Z_2q與圓孔沖孔網圖像中圓孔的交點,具體方法如下：

S321.對于任意上橫線H_1p，令t＝1，k＝1，yy＝yy_0p，h＝1，執行S230，獲取其與圓孔沖孔網圖像中圓孔的交點H₁(x_1pq,y_1pq)、C₁(x_1pq,y_1pq)；

S322.對于任意下橫線H_2p，令t＝2，k＝2，yy＝yy_1p，h＝2，執行S230，獲取其與圓孔沖孔網圖像中圓孔的交點H₂(x_2pq,y_2pq)、C₂(x_2pq,y_2pq)；

S323.對于任意左豎線Z_1q，令t＝3，k＝3，xx＝xx_0q，h＝1，執行S260，獲取其與圓孔沖孔網圖像中圓孔的交點H₃(x_3pq,y_3pq)、C₃(x_3pq,y_3pq)；

S324.對于任意右豎線Z_2q，令t＝4，k＝4，xx＝xx_1q，h＝2，執行S260，獲取其與圓孔沖孔網圖像中圓孔的交點H₄(x_4pq,y_4pq)、C₄(x_4pq,y_4pq)；

S400.判斷圓孔的外觀缺陷，并利用少量交點計算各個圓孔的圓心坐標、半徑、橫向孔距和縱向孔距等尺寸參數，S400還包括步驟S410-S460：

S410.計算坐標差值，

u₁＝H₁(x_1pq)-H₁(x_1p(q-1))；v₁＝H₃(y_3pq)-H₃(y_3(p-1)q)；?(9)

u₂＝C₁(x_1pq)-C₁(x_1p(q-1))；v₂＝C₃(y_3pq)-C₃(y_3(p-1)q)；?(10)

u₃＝H₂(x_2pq)-H₂(x_2p(q-1))；v₃＝H₄(y_4pq)-H₄(y_4(p-1)q)；?(11)

u₄＝C₂(x_2pq)-C₂(x_2p(q-1))；v₄＝C₄(y_4pq)-C₄(y_4(p-1)q)；?(12)

u₅＝H₁(x_1pq)-C₁(x_1p(q-1))；v₅＝H₃(y_3pq)-C₃(y_3(p-1)q)；?(13)

u₆＝H₂(x_2pq)-C₂(x_2p(q-1))；v₆＝H₄(y_4pq)-C₄(y_4(p-1)q)；?(14)

S420.判斷圓孔的缺陷，

u′₁＝u₁(w₁+1)-u₁(w₁)；v′₁＝v₁(s₁+1)-v₁(s₁)；?(15)

u′₂＝u₂(w₁+1)-u₁(w₁)；v′₂＝v₂(s₁+1)-v₂(s₁)；?(16)

u′₃＝u₃(w₁+1)-u₃(w₁)；v′₃＝v₃(s₁+1)-v₃(s₁)；?(17)

u′₄＝u₄(w₁+1)-u₄(w₁)；v′₄＝v₄(s₁+1)-v₄(s₁)；?(18)

u′₅＝u₅(w₂+1)-u₅(w₂)；v′₅＝v₅(s₂+1)-v₅(s₂)；?(19)

u′₆＝u₆(w₂+1)-u₆(w₂)；v′₆＝v₆(s₂+1)-v₆(s₂)；?(20)

其中，w₁∈[1,max(q)-1)，w₂∈[1,max(q)-2)，s₁∈[1,max(p)-1)，s₂∈[1,max(p)-2)，p為圓孔沖孔網圖像中第p行圓，q為圓孔沖孔網圖像中第q列圓；

若則圓孔存在外觀缺陷，其中，T為閾值；

S430.計算圓心坐標及半徑，

在H₁、H₂、H₃、H₄、C₁、C₂、C₃、C₄八個點中選取三個點H₃(x_3pq,y_3pq)、H₄(x_4pq,y_4pq)、C₁(x_1pq,y_1pq)；

令A(x₀,y₀)＝H₃(x_3pq,y_3pq)、B(x₁,y₁)＝H₄(x_4pq,y_4pq)、C(x₂,y₂)＝C₁(x_1pq,y_1pq)

圓心記為(x_c,y_c)，半徑為r，

其中，

S440.計算橫向孔距和縱向孔距，

橫向孔距：

縱向孔距：

其中,(p,q)為圓孔沖孔網圖像中第p行第q列圓，即p行上的從左往右第q個圓或第q列上的從上往下第p個圓；

S450.根據標定的世界坐標系與圖像坐標系的變換關系，將在圖像坐標系下計算的參數換算成世界坐標系，得到世界坐標系下圓孔沖孔網圖像中各個圓孔的圓心坐標、半徑、橫向孔距和縱向孔距等尺寸參數；

S460.將世界坐標系下圓孔沖孔網圖像中各個圓孔的圓心坐標、半徑、橫向孔距和縱向孔距與工廠標準的圓心坐標、半徑、橫向孔距和縱向孔距進行比較，檢測圓孔是否符合標準。