[發明專利]一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202210929595.3
• 申請日: 2022-08-04
• 公開（公告）號: CN114998341A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 郭小蓮
• 申請（專利權）人: 啟東萬惠機械制造有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/70;G06V10/74;G01N21/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

分別采集同批次中每個齒輪的齒輪圖像以得到對應的灰度圖像；

對當前灰度圖像進行圖像分割得到齒身圖像和齒牙圖像，基于齒身的圓形特性，結合齒牙圖像中的齒身半徑和齒身邊緣上相鄰像素點之間的位置差異獲取齒身與標準圓之間的相似程度，所述標準圓是指生產要求的齒身圓形標準；根據每張灰度圖像中齒身的所述相似程度獲取齒身標準模板；

根據齒牙圖像中一個齒牙的兩個齒根直線長度獲取齒牙的長度差異值；對齒牙輪廓進行角點檢測以將齒頂對應的曲線分為多個子曲線，將多個所述子曲線分為圓弧曲線和非圓弧曲線，根據圓弧曲線或非圓弧曲線上的像素點數量對霍夫梯度法中的累加器閾值進行自適應調整，由調整后的累加器閾值得到每個圓弧曲線對應的第一圓心和每個非圓弧曲線對應的第二圓心；基于齒牙輪廓的對稱性，根據多個第一圓心的位置偏差計算齒牙輪廓的對稱性差異值，由每個第二圓心與其相鄰第一圓心之間的距離獲取非圓弧曲線異常值；結合所述長度差異值、所述對稱性差異值和所述非圓弧曲線異常值得到齒牙的異常程度，根據每張灰度圖像中每個齒牙的異常程度獲取齒牙標準模板；

基于齒身標準模板和齒牙標準模板對每張齒輪圖像中齒輪進行缺陷檢測；

所述根據多個第一圓心的位置偏差計算齒牙輪廓的對稱性差異值的方法，包括：

根據齒牙的兩個齒根直線獲取齒牙輪廓的對稱線，分別計算每個第一圓心到對稱線的距離，將距離從小到大排列得到距離序列，對距離序列中每兩個相鄰距離之間的距離差值進行累加得到所述對稱性差異值。

2.如權利要求1所述的一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述結合齒牙圖像中的齒身半徑和齒身邊緣上相鄰像素點之間的位置差異獲取齒身與標準圓之間的相似程度的方法，包括：

對齒身進行霍夫圓檢測得到齒身半徑，對比齒身半徑和標準齒身半徑得到半徑差異指標；

將齒身邊緣上的每兩個相鄰像素點構成一條直線，計算每個像素點對應的兩條直線之間的直線角度差值，得到齒身邊緣對應的平均角度差值，根據每個像素點的直線角度差值和平均角度差值之間的差異得到圓形差異指標；

結合所述半徑差異指標和所述圓形差異指標得到所述相似程度。

3.如權利要求2所述的一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述將多個所述子曲線分為圓弧曲線和非圓弧曲線的方法，包括：

計算每個所述子曲線對應的平均角度差值，根據任意兩個所述子曲線之間平均角度差值的差異利用k-means聚類方法將多個所述子曲線分為圓弧曲線和非圓弧曲線。

4.如權利要求1所述的一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述根據圓弧曲線或非圓弧曲線上的像素點數量對霍夫梯度法中的累加器閾值進行自適應調整的方法，包括：

由圓弧曲線上的像素點數量和確定圓所需像素點的最小數量得到圓弧曲線的初始累加器閾值；由非圓弧曲線上的像素點數量和確定圓所需像素點的最小數量得到非圓弧曲線的初始累加器閾值；

基于初始累加器閾值得到齒牙輪廓對應的多個初始圓心，根據初始圓心的數量分別對圓弧曲線和非圓弧曲線的初始累加器閾值進行調整，得到相對應的新累加器閾值。

5.如權利要求1所述的一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述由每個第二圓心與其相鄰第一圓心之間的距離獲取非圓弧曲線異常值的方法，包括：

對第二圓心和相鄰的兩個第一圓心進行任意兩個圓心之間的歐式距離獲取，得到第二圓心的位置特征值；結合每個第二圓心的位置特征值得到所述非圓弧曲線異常值。

6.如權利要求1所述的一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法，其特征在于，所述基于齒身標準模板和齒牙標準模板對每張齒輪圖像中齒輪進行缺陷檢測的方法，包括：

對每張齒輪圖像中的齒身和齒身標準模板進行第一相似度計算、齒牙與齒牙標準模板進行第二相似度計算；設置相似度閾值，將第一相似度和第二相似度分別與相似度閾值進行對比，根據對比結果確定齒輪是否存在缺陷。

7.一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測系統，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1-6任意一項所述方法的步驟。