[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

本發明涉及數據處理技術領域，具體涉及一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法及系統，該方法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，將每張灰度圖像分割成齒身圖像和齒牙圖像，基于齒身的圓形特性分析每張齒身圖像中齒身的相似程度以得到齒身標準模板；根據齒牙輪廓的對稱性差異值和齒牙的齒根直線長度的長度差異值分析齒牙的異常程度，由每張齒牙圖像的異常程度得到齒牙標準模板；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。對同批次的齒輪進行特征分析，自適應得到齒輪的齒身模板和齒牙模板，基于齒身模板和齒牙模板對齒輪進行缺陷檢測，保證了齒輪缺陷檢測的準確性，降低了不合格齒輪的投放使用。

技術領域

本發明涉及數據處理技術領域，具體涉及一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法及系統。

背景技術

齒輪作為機電產品的基礎零部件，其質量的好壞直接影響著機械系統的性能。因此，在齒輪生產制造的過程中必須對產品質量進行嚴格的檢測和控制。而現有基于圖像信息的缺陷檢測方案往往將待檢測圖像與標準模板圖像進行匹配，然而在零件加工過程中，零件都是基于生產要求進行加工的，無法事先獲取標準模板圖像，進而導致無法準確檢測同批次零件是否存在缺陷，且無法滿足工業檢測的實時性需求。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法及系統，所采用的技術方案具體如下：

本發明實施例提供了一種基于模板匹配的齒輪缺陷檢測方法，該方法包括以下具體步驟：

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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，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；