[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110010571.3
• 申請(qǐng)日: 2021-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN113847881A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江維;封志明;閔興龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度的檢測(cè)方法，包括：檢測(cè)開始后，采集工件的數(shù)字圖像；對(duì)采集圖像進(jìn)行預(yù)處理；對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行邊緣采集；在上述流程后對(duì)圖像進(jìn)行匹配；輸出匹配完成后的相機(jī)輪廓數(shù)據(jù)；將相機(jī)圖像輪廓數(shù)據(jù)與模板圖像輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；設(shè)定閥值對(duì)最終輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，以達(dá)到閥值范圍內(nèi)為合格產(chǎn)品。該方法可形成系統(tǒng)化的流程，且操作方便、測(cè)量效率高，具有較高的應(yīng)用價(jià)值，利用該檢測(cè)方法可以實(shí)現(xiàn)自由曲面輪廓度較難準(zhǔn)確測(cè)量和評(píng)定的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理和人工智能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

自由曲面輪廓度的測(cè)量屬于一種較難定義的幾何要素，因此自由曲面加工精度的檢驗(yàn)也變得較為復(fù)雜。主要表現(xiàn)在無(wú)法直接利用被測(cè)曲面本身作為測(cè)量基準(zhǔn)，從而使測(cè)量結(jié)果中包含由于測(cè)量坐標(biāo)系與設(shè)計(jì)坐標(biāo)系不重合而造成的系統(tǒng)性誤差。傳統(tǒng)面輪廓度誤差測(cè)量方法包括：仿形裝置測(cè)量、截面輪廓樣板測(cè)量、光學(xué)跟蹤輪廓測(cè)量?jī)x測(cè)量，以及三坐標(biāo)測(cè)量裝置測(cè)量等，采用三坐標(biāo)測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量時(shí)無(wú)需模板輪廓樣板，只需要工件或零件的CAD模型。因此，該測(cè)量方法可應(yīng)用于多種場(chǎng)合且測(cè)量的數(shù)據(jù)可靠。

機(jī)器視覺系統(tǒng)在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，多數(shù)用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。其特點(diǎn)包括：提高生產(chǎn)的柔性、保證自動(dòng)化程度。在不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺來(lái)替代人工視覺，在大批量工業(yè)生產(chǎn)過程中，用人工視覺檢查產(chǎn)品質(zhì)量，其效率低且精度不高，用機(jī)器視覺檢測(cè)可以大幅度提高生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度，且基于機(jī)器視覺的檢測(cè)方法易于實(shí)現(xiàn)信息化集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。

綜上所述，傳統(tǒng)面輪廓度測(cè)量方法雖然已經(jīng)滿足了基本的需求，但考慮到工作環(huán)境以及人工視覺有限的情況下，需要一種結(jié)合機(jī)器視覺的檢測(cè)方法，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)檢測(cè)效率以及產(chǎn)品的合格率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)面輪廓度檢測(cè)與機(jī)器視覺檢測(cè)方法的結(jié)合，提供一種基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度檢測(cè)方法，該方法包括：具有解決自由曲面輪廓度較難準(zhǔn)確測(cè)量和評(píng)定的問題；解決人工作業(yè)下危險(xiǎn)工作環(huán)境以及視覺檢測(cè)有限的問題；實(shí)現(xiàn)了非接觸的測(cè)量方式以及可以靈活的擴(kuò)大測(cè)量范圍。并且機(jī)器視覺的引入，極大程度的提高了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的質(zhì)量，以及工件的生產(chǎn)效率。

一種基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度檢測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟1：檢測(cè)開始后，采集工件的數(shù)字圖像；

步驟2：對(duì)采集圖像進(jìn)行預(yù)處理；

步驟3：對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行邊緣采集；

步驟:4：在上述流程后對(duì)圖像進(jìn)行匹配；

步驟5：輸出匹配完成后的相機(jī)輪廓數(shù)據(jù)；

步驟6：將相機(jī)圖像輪廓數(shù)據(jù)與模板圖像輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；

步驟7：設(shè)定閥值對(duì)最終輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，以達(dá)到閥值范圍內(nèi)為合格產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，如上述的基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度的檢測(cè)方法，所述的采集工件的數(shù)字圖像包括以下步驟：

（1）照明系統(tǒng)：采用LED環(huán)形光源。圖像采集時(shí)，應(yīng)使得被測(cè)工件的重要特征與背景圖像特征之間產(chǎn)生最大的對(duì)比度，易于進(jìn)行特征區(qū)分；

（2）光學(xué)攝影系統(tǒng)：采用工業(yè)CCD攝像機(jī)，13 mm鏡頭，安裝位置為工件上方以及工件右方（正視圖下）；

（3）軟件系統(tǒng)：圖像采集的軟件部分，由工控機(jī)運(yùn)行，配置為Windows操作系統(tǒng)；

（4）機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：采用工件定位的夾緊裝置以及模擬流水線上傳送工件的傳輸帶；

進(jìn)一步地，如上述的基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度的檢測(cè)方法，所述步驟2包括：對(duì)采集圖像進(jìn)行畸變處理，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)置其分辨率與數(shù)字化圖像的相同，分析可能發(fā)生的畸變形式，根據(jù)檢測(cè)窗的比例，裁剪至需要的大小；

進(jìn)一步地，如上述的基于機(jī)器視覺的自由曲面輪廓度的檢測(cè)方法，所述步驟3包括：