本發(fā)明屬于工業(yè)自動化領(lǐng)域，具體涉及一種基于圖像識別的工業(yè)自動化質(zhì)檢裝置及控制方法。

背景技術(shù)：

1、硬度計是一種硬度測試儀器。金屬硬度用于表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力，它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一?，F(xiàn)有的硬度計在進(jìn)行硬度測量時需要手動操作對應(yīng)控制按鈕，首先利用硬度壓頭向待測物施加試驗力，使得待測物上產(chǎn)生壓痕，此后再將物鏡置于待測物壓痕正上方，根據(jù)待測物的壓痕確定待測物硬度。在確定待測物硬度時目前有兩種方式，一種是人工觀察壓痕邊界點(diǎn)，手動移動邊界標(biāo)定線，對壓痕的邊界進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)標(biāo)定的界限，確定待測物硬度，這種方式造成的人工誤差較大，檢測準(zhǔn)確度較低；另一種是圖像識別的方式，其是通過采集壓痕圖像，對壓痕圖像進(jìn)行訓(xùn)練等處理，以獲得壓痕面積，從而根據(jù)壓痕面積確定待測物硬度，這種方式需要采集大量的壓痕圖像，方法比較復(fù)雜，檢測效率較低，且當(dāng)待測物底板成像顏色，與壓痕顏色相同，均為黑色時很難區(qū)分壓痕區(qū)域和底板區(qū)域，從而導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確度也較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于圖像識別的工業(yè)自動化質(zhì)檢裝置及控制方法，以解決目前硬度測量過程中采用人工標(biāo)定壓痕邊界，確定硬度時檢測準(zhǔn)確度較低，而采用圖像識別方式確定壓痕面積，從而確定硬度時方法復(fù)雜，檢測效率和準(zhǔn)確度均較低的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種基于圖像識別的工業(yè)自動化質(zhì)檢裝置，包括顯微硬度計及其控制平臺，所述顯微硬度計包括攝像頭、目鏡、物鏡、硬度壓頭、壓頭桿、載物臺和設(shè)于該目鏡與物鏡之間的反光鏡，該目鏡上設(shè)有輔助交叉線，該物鏡和壓頭桿設(shè)于轉(zhuǎn)盤上，該載物臺設(shè)于該硬度壓頭和物鏡的下方，所述控制平臺分別與該顯微硬度計的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)、壓頭桿和攝像頭連接，其在接收到硬度檢測信號后，首先控制該轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得該轉(zhuǎn)盤上的硬度壓頭轉(zhuǎn)動至該載物臺上待測物的正上方，接著控制該壓頭桿帶動該硬度壓頭下移，向該待測物加載設(shè)定的試驗力，使得該待測物上產(chǎn)生方形的壓痕，該壓痕的兩個對角線為曝光區(qū)；此后控制該轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得該轉(zhuǎn)盤上對應(yīng)倍數(shù)的物鏡置于該壓痕的正上方，此時該輔助交叉線與該壓痕的對角線重疊且位于對角線曝光區(qū)的中心位置；該輔助交叉線的顏色區(qū)別于該待測物和壓痕成像顏色；

3、在該攝像頭采集到該目鏡中包括該壓痕和輔助交叉線的圖像后，所述控制平臺根據(jù)該圖像中各個像素點(diǎn)的rgb值，確定該輔助交叉線；根據(jù)該輔助交叉線中各個輔助像素點(diǎn)周圍像素點(diǎn)的rgb值，分別統(tǒng)計沿兩個對角線方向，位于對角線曝光區(qū)內(nèi)的輔助交叉線的輔助像素點(diǎn)個數(shù)；根據(jù)該目鏡和物鏡的倍數(shù)，確定每個像素點(diǎn)表示的距離；根據(jù)統(tǒng)計出的輔助像素點(diǎn)的個數(shù)以及每個像素點(diǎn)表示的距離，確定兩條對角線的長度；根據(jù)兩條對角線的長度，確定出該壓痕的面積；根據(jù)該壓痕的面積確定該待測物的硬度。

4、在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述控制平臺還判斷該待測物的硬度是否在預(yù)設(shè)硬度范圍內(nèi)，若是，則表示該待測物的硬度合格，否則，表示該待測物的硬度不合格。

5、在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述載物臺為升降載物臺，所述控制平臺與該升降載物臺連接，其在控制該轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得該轉(zhuǎn)盤上對應(yīng)倍數(shù)的物鏡置于該壓痕的正上方后，對該攝像頭采集到的圖像的清晰度進(jìn)行確定，根據(jù)該清晰度對該升降載物臺的升降進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使該圖像的清晰度到達(dá)預(yù)設(shè)清晰度。

6、在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述控制平臺在本地存儲有硬度、試驗力加載參數(shù)和壓痕面積之間的關(guān)系圖，所述控制平臺接收到硬度壓頭磨損檢測信號，并根據(jù)該壓痕的面積確定出該待測物的硬度后，根據(jù)該關(guān)系圖確定第二次試驗力加載參數(shù)，其中第一次加載獲得的硬度在該第二次試驗力加載參數(shù)下對應(yīng)的壓痕面積不等于硬度較低的其他硬度在該第二次試驗力加載參數(shù)下對應(yīng)的壓痕面積；

7、所述控制平臺根據(jù)該第二次試驗力加載參數(shù)，控制該轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得該轉(zhuǎn)盤上的硬度壓頭轉(zhuǎn)動至該載物臺上待測物的正上方，接著控制該壓頭桿帶動該硬度壓頭下移，向該待測物加載設(shè)定的試驗力，使得該待測物上產(chǎn)生方形的壓痕，該壓痕的兩個對角線為曝光區(qū)；此后控制該轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得該轉(zhuǎn)盤上對應(yīng)倍數(shù)的物鏡置于該壓痕的正上方，此時該輔助交叉線與該壓痕的對角線重疊且位于對角線曝光區(qū)的中心位置；

8、在該攝像頭采集到該目鏡中包括該壓痕和輔助交叉線的圖像后，所述控制平臺根據(jù)該圖像中各個像素點(diǎn)的rgb值，確定該輔助交叉線；根據(jù)該輔助交叉線中各個像素點(diǎn)周圍像素點(diǎn)的rgb值，分別統(tǒng)計沿兩個對角線方向，位于兩個對角線曝光區(qū)內(nèi)的輔助交叉線的像素點(diǎn)個數(shù)；根據(jù)該目鏡和物鏡的倍數(shù)，確定每個像素點(diǎn)表示的距離；根據(jù)統(tǒng)計出的像素點(diǎn)的個數(shù)以及每個像素點(diǎn)表示的距離，確定兩條對角線的長度；根據(jù)兩條對角線的長度，確定出該壓痕的面積，至此第二次獲得壓痕面積；

9、判斷第二次獲得的壓痕面積是否等于第一次加載獲得的硬度在該第二次試驗力加載參數(shù)下的壓痕面積，若是，則確定該硬度壓頭并未磨損，否則，確定該硬度壓頭磨損。

10、在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述硬度壓頭為正四棱錐壓頭，以使該待測物上產(chǎn)生方形的壓痕，該壓痕的兩個對角線為曝光區(qū)。

11、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種上述基于圖像識別的工業(yè)自動化質(zhì)檢裝置的控制方法，包括控制平臺執(zhí)行以下步驟：

12、步驟s110、在接收到硬度檢測信號后，首先控制顯微硬度計中的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得該轉(zhuǎn)盤上的硬度壓頭轉(zhuǎn)動至載物臺上待測物的正上方，接著控制壓頭桿帶動該硬度壓頭下移，向該待測物加載設(shè)定的試驗力，使得該待測物上產(chǎn)生方形的壓痕，該壓痕的兩個對角線為曝光區(qū)；控制該轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動該轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，使得該轉(zhuǎn)盤上對應(yīng)倍數(shù)的物鏡置于該壓痕的正上方，此時該輔助交叉線與該壓痕的對角線重疊且位于對角線曝光區(qū)的中心位置；該輔助交叉線的顏色區(qū)別于該待測物和壓痕的成像顏色；

13、步驟s120、在攝像頭采集到目鏡中包括該壓痕和輔助交叉線的圖像后，根據(jù)該圖像中各個像素點(diǎn)的rgb值，確定該輔助交叉線；

14、步驟s130、根據(jù)該輔助交叉線中各個輔助像素點(diǎn)周圍像素點(diǎn)的rgb值，分別統(tǒng)計沿兩個對角線方向，位于對角線曝光區(qū)內(nèi)的輔助交叉線的輔助像素點(diǎn)個數(shù)；

15、步驟s140、根據(jù)該目鏡和物鏡的倍數(shù)，確定每個像素點(diǎn)表示的距離；根據(jù)統(tǒng)計出的輔助像素點(diǎn)的個數(shù)以及每個像素點(diǎn)表示的距離，確定兩條對角線的長度；根據(jù)兩條對角線的長度，確定出該壓痕的面積；根據(jù)該壓痕的面積確定該待測物的硬度。

16、在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述步驟s130包括：

17、步驟s131、針對該輔助交叉線中的每個輔助像素點(diǎn)，確定通過該輔助像素點(diǎn)并與該輔助像素點(diǎn)所在對角線垂直的直線，從該輔助像素點(diǎn)開始沿著垂直直線分別向外，根據(jù)各個像素點(diǎn)的rgb值依次判斷各個像素點(diǎn)是否為白色，若是，則將該輔助像素點(diǎn)對應(yīng)的標(biāo)定像素點(diǎn)加1，直至從該輔助像素點(diǎn)開始沿垂直直線分別向外的兩端，均確定出非白色的像素點(diǎn)；

18、步驟s132、判斷該輔助像素點(diǎn)對應(yīng)的標(biāo)定像素點(diǎn)是否為0，若是，則執(zhí)行步驟s133；否則，將該對角線曝光區(qū)內(nèi)在該對角線方向上的輔助像素點(diǎn)的個數(shù)加1；

19、步驟s133、判斷該輔助像素點(diǎn)朝向該輔助交叉線中心的相鄰輔助像素點(diǎn)對應(yīng)的標(biāo)定像素點(diǎn)是否為2，若是，則將該對角線曝光區(qū)內(nèi)在該對角線方向上的輔助像素點(diǎn)的個數(shù)加1，否則，確定該輔助像素點(diǎn)不在該對角線曝光區(qū)內(nèi)。

20、在另一種可選的實現(xiàn)方式中，在所述步驟s110之后，所述步驟s120之前，還包括：對該攝像頭采集到的圖像的清晰度進(jìn)行確定，根據(jù)該清晰度對顯微硬度計中升降載物臺的升降進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使該圖像的清晰度到達(dá)預(yù)設(shè)清晰度。

21、在另一種可選的實現(xiàn)方式中，還包括：

22、步驟s150、判斷是否接收到硬度壓頭磨損檢測信號，若是，則執(zhí)行步驟s160，否則，結(jié)束本次測量流程；

23、步驟s160、根據(jù)本地存儲的硬度、試驗力加載參數(shù)和壓痕面積之間的關(guān)系圖，確定第二次試驗力加載參數(shù)，其中第一次加載獲得的硬度在該第二次試驗力加載參數(shù)下對應(yīng)的壓痕面積不等于硬度較低的其他硬度在該第二次試驗力加載參數(shù)下對應(yīng)的壓痕面積；

24、步驟s170、根據(jù)該第二次試驗力加載參數(shù)，按照步驟s110至s140對該待測物進(jìn)行第二次試驗力加載，以第二次獲得壓痕面積；

25、步驟s180、判斷第二次獲得的壓痕面積是否等于第一次加載獲得的硬度在該第二次試驗力加載參數(shù)下的壓痕面積，若是，則確定該硬度壓頭并未磨損，否則，確定該硬度壓頭磨損。

26、在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述步驟s160包括：

27、步驟s161、將該第一次加載獲得的硬度作為目標(biāo)硬度，確定硬度比該目標(biāo)硬度較低的其他硬度；

28、步驟s162、針對每個試驗力加載參數(shù)，從該關(guān)系圖中查找出該目標(biāo)硬度以及該其他硬度對應(yīng)的壓痕面積，將壓痕面積與該目標(biāo)硬度對應(yīng)壓痕面積最接近的其他硬度作為比較硬度，計算該目標(biāo)硬度和比較硬度對應(yīng)壓痕面積的差值絕對值；

29、步驟s163、將針對每個試驗力加載參數(shù)計算出的差值絕對值進(jìn)行比較，選擇出數(shù)值最大的差值絕對值，將選擇出的差值絕對值對應(yīng)的試驗力加載參數(shù)作為該第二次試驗力加載參數(shù)。

30、本發(fā)明的有益效果是：

31、1、本發(fā)明在目鏡上設(shè)置輔助交叉線，使得輔助交叉線的顏色與待測物和壓痕的成像顏色不同，并且使得壓痕對角線區(qū)域為曝光區(qū)，在物鏡置于壓痕正上方時使得輔助交叉線與該壓痕的對角線重疊且位于對角線曝光區(qū)的中心位置，如此可以根據(jù)曝光區(qū)內(nèi)輔助交叉線在兩個對角線方向上的像素點(diǎn)個數(shù)，以及每個像素點(diǎn)表示的距離，來確定兩個對角線的長度，從而根據(jù)兩個對角線的長度，確定壓痕面積，根據(jù)壓痕面積確定待測物硬度；本發(fā)明不必依賴于人工對壓痕的邊界點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，不會引入人工誤差，并且基于圖像進(jìn)行壓痕面積識別時是通過統(tǒng)計曝光區(qū)內(nèi)輔助交叉線在兩個對角線方向上的像素點(diǎn)個數(shù)來實現(xiàn)的，方法簡單，在識別出壓痕面積后根據(jù)壓痕面積確定待測物硬度，硬度檢測效率和準(zhǔn)確度均較高；

32、2、本發(fā)明使載物臺為升降載物臺，并使控制平臺與升降載物臺相連，根據(jù)攝像頭采集到的圖像的清晰度對升降載物臺進(jìn)行升降控制，如此可以自動采集到清晰的成像圖像，基于清晰的成像圖像來確定待測物硬度，可以進(jìn)一步保證硬度測量準(zhǔn)確度；

33、3、本發(fā)明在檢測硬度壓頭是否磨損時首先選取第二次試驗力加載參數(shù)，使得待測物加載兩次不同的試驗力，分別確定加載兩次試驗力時的壓痕面積，若第二次獲得的壓痕面積等于第一次加載獲得的硬度在該第二次試驗力加載參數(shù)下的壓痕面積，則確定硬度壓頭并未磨損，否則，確定硬度壓頭磨損，即便硬度壓頭僅出現(xiàn)輕微磨損，本發(fā)明磨損檢測方法也能檢測出，檢測準(zhǔn)確度較高；準(zhǔn)確排除硬度壓頭磨損情況后，基于圖像識別出的壓痕面積準(zhǔn)確度更高，從而可以進(jìn)一步保證硬度檢測準(zhǔn)確度；

34、4、本發(fā)明對第二次試驗力加載參數(shù)的選擇方法進(jìn)行設(shè)計，可以提高待測物硬度與其他硬度在第二次試驗力加載參數(shù)下壓痕面積的差異性，從而保證硬度壓頭的磨損檢測準(zhǔn)確度。