[發(fā)明專利]一種基于顯微機(jī)器視覺的金剛線顆粒在線檢測(cè)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110685003.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN113310899A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫凱明;寧峰;劉彤軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黑龍江省科學(xué)院智能制造研究所;黑龍江省通控智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G01N21/84
• 代理公司: 哈爾濱三目知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 23214
• 代理人: 劉冰

1.一種基于顯微機(jī)器視覺的金剛線顆粒在線檢測(cè)裝置，其特征在于：所述裝置包括2套顯微視覺系統(tǒng)、2套位置調(diào)節(jié)組件、高速以太網(wǎng)工業(yè)相機(jī)(1)、遠(yuǎn)心鏡頭(2)、第一LED點(diǎn)光源(3)、支架(4)、高度調(diào)節(jié)螺絲(5)、水平偏角調(diào)節(jié)螺絲(6)、俯仰調(diào)節(jié)螺絲(7)、滑塊(8)、2個(gè)光源支架(9)、金剛線(10)、底板(12)、2條滑軌(13)、第一相機(jī)支架(14)、第二相機(jī)支架(15)、第二LED點(diǎn)光源(16)、基體(17)；

每一套顯微視覺系統(tǒng)包括高速以太網(wǎng)工業(yè)相機(jī)(1)和遠(yuǎn)心鏡頭(2)；每一套位置調(diào)節(jié)組件包括基體(17)、高度調(diào)節(jié)螺絲(5)、水平偏角調(diào)節(jié)螺絲(6)、俯仰調(diào)節(jié)螺絲(7)、滑塊(8)，基體(17)下方連接高度調(diào)節(jié)螺絲(5)，基體(17)上方連接水平偏角調(diào)節(jié)螺絲(6)，基體(17)通過俯仰調(diào)節(jié)螺絲(7)連接第一相機(jī)支架(14)或第二相機(jī)支架(15)，滑塊(8)設(shè)置在第一相機(jī)支架(14)或第二相機(jī)支架(15)的一側(cè)；

2條滑軌(13)平行排布在底板(12)上；其中1條滑軌(13)用于安裝2套位置調(diào)節(jié)組件，2套位置調(diào)節(jié)組件對(duì)應(yīng)安裝第一相機(jī)支架(14)和第二相機(jī)支架(15)，第一相機(jī)支架(14)和第二相機(jī)支架(15)上分別安裝1套顯微視覺系統(tǒng)，2套顯微視覺系統(tǒng)相對(duì)設(shè)置，且2套顯微視覺系統(tǒng)的光軸重合；另1條滑軌(13)用于安裝2個(gè)光源支架(9)，2個(gè)光源支架(9)上分別安裝第一LED點(diǎn)光源(3)和第二LED點(diǎn)光源(16)，

支架(4)設(shè)置在底板(12)上，且位于2套顯微視覺系統(tǒng)之間，支架(4)用于固定標(biāo)定板和金剛線位置參考。

2.一種利用權(quán)利要求1所述的金剛線顆粒在線檢測(cè)裝置的金剛線顆粒在線檢測(cè)方法，其特征在于：

步驟一、調(diào)整一種基于顯微機(jī)器視覺的金剛線顆粒在線檢測(cè)裝置的位置調(diào)節(jié)組件、光源支架(9)，設(shè)置2套顯微視覺系統(tǒng)為與金剛線垂直的方向；

步驟二、利用顯微視覺系統(tǒng)獲得金剛線和背景的原始圖像；

步驟三、對(duì)上一步獲得的原始圖像進(jìn)行ROI裁剪；

根據(jù)金剛線原始圖像灰度統(tǒng)計(jì)特征，對(duì)其進(jìn)行ROI裁剪，保留包含金剛線信息的圖像區(qū)域；設(shè)一幅圖像表示為I(x,y)，大小為M×N，x和y分別表示二維平面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，則對(duì)每行像素灰度值求平均值，即再計(jì)算Mean_y的最大值位置，即y_max＝y(tǒng),當(dāng)時(shí)，從而計(jì)算出ROI的縱坐標(biāo)范圍為[y_max-α·N,y_max+α·N]，其中α取5％；

步驟四、對(duì)ROI裁剪后圖像進(jìn)行高斯差分濾波；

高斯濾波是以高斯函數(shù)為基礎(chǔ)的線性平滑濾波器，其二維高斯函數(shù)表達(dá)式為：其中，x和y分別表示二維平面的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；σ為二維高斯函數(shù)的方差，設(shè)一幅圖像表示為I(x,y)，則對(duì)其在σ₁和σ₂下進(jìn)行高斯濾波表示為：和將上面濾波得到的兩幅圖像g₁和g₂相減得到：即為高斯差分濾波結(jié)果；

步驟五、將高斯差分濾波的圖像像素取絕對(duì)值，采用最大類間方差法對(duì)圖像二值化處理，并采用形態(tài)學(xué)開運(yùn)算對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化處理，消除孔洞、割斷和噪聲；

步驟六、采用Canny邊緣檢測(cè)方法獲取金剛線顆粒邊緣，并根據(jù)邊緣獲取所有輪廓信息C＝{c₁,c₂,Λ,c_n}及其最小外接矩形的中心點(diǎn)P＝{p₁,p₂,Λ,p_n}，當(dāng)兩個(gè)外接矩形的中心距離小于閾值T時(shí)，即||p_i-p_j||₂＜T,(i,j∈{1,2,Λ,n},i≠j)，則兩個(gè)輪廓合并統(tǒng)計(jì)，利用輪廓信息標(biāo)記出金剛線顆粒的位置，統(tǒng)計(jì)金剛線顆粒的特征參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于顯微機(jī)器視覺的金剛線顆粒在線檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：

對(duì)ROI裁剪后圖像做對(duì)比度增強(qiáng)處理后用于監(jiān)視界面的顯示；利用檢測(cè)的顆粒位置和形狀信息在ROI裁剪后的圖像上標(biāo)出相應(yīng)的位置及形狀特征，用于監(jiān)視界面的顯示。