一種基于機(jī)器視覺的陶瓷閥芯表面缺陷檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于陶瓷閥芯檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種基于機(jī)器視覺的陶瓷閥芯表面缺陷 檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陶瓷閥芯是水龍頭的核心部件，直接影響其密封性能和使用壽命。當(dāng)陶瓷閥芯工 作面拋光不均勻，或者存在裂紋與破損時(shí)，水龍頭就會(huì)產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。因此，在水龍頭的裝 配前，需要對(duì)陶瓷閥芯進(jìn)行嚴(yán)格的外觀檢測(cè)。目前絕大多數(shù)的水龍頭制造企業(yè)都采用人工 檢測(cè)的方式對(duì)陶瓷閥芯進(jìn)行外觀檢測(cè)。這不僅增加了人工成本和管理成本，而且由于人眼 檢測(cè)的疲勞性和不穩(wěn)定性，無(wú)法保證陶瓷閥芯檢測(cè)的準(zhǔn)確率和效率。并且隨著生產(chǎn)規(guī)模的 擴(kuò)大與生產(chǎn)線運(yùn)行速度的提升，人工檢測(cè)在效率上無(wú)法滿足現(xiàn)代大工業(yè)生產(chǎn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是要針對(duì)傳統(tǒng)加工方法的不足，提供基于機(jī)器視覺的陶瓷閥芯表 面缺陷檢測(cè)方法，提高了檢測(cè)效率及準(zhǔn)確率。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于機(jī)器視覺的陶瓷閥芯表面缺陷檢測(cè)方法， 包括如下步驟：
[0005] A、對(duì)不同型號(hào)的陶瓷閥芯分別建立模板及掩模板，其中：每種型號(hào)的模板及掩模 板包括拋光面模板及拋光面掩模板、非拋光面模板及非拋光面掩模板；
[0006] B、根據(jù)待檢測(cè)陶瓷閥芯的待檢測(cè)面圖像分別與對(duì)應(yīng)型號(hào)的拋光面模板、非拋光面 模板進(jìn)行模板形狀匹配;若待檢測(cè)面圖像與拋光面模板和非拋光面模板均不匹配，則判斷 該待檢測(cè)陶瓷閥芯不合格;若待檢測(cè)面圖像至少與拋光面模板、非拋光面模板中的一個(gè)匹 配成功，則進(jìn)行步驟C;
[0007] C、根據(jù)步驟B中的匹配結(jié)果，確定待檢測(cè)面圖像的表面、位置和方向，然后將待檢 測(cè)面圖像與步驟B中選定的模板及掩模板配準(zhǔn);配準(zhǔn)后進(jìn)行步驟D;
[0008] D、對(duì)待檢測(cè)陶瓷閥芯的待檢測(cè)面圖像進(jìn)行Blob檢測(cè)；若Blob檢測(cè)不合格，則判斷 該待檢測(cè)陶瓷閥芯不合格;若Blob檢測(cè)合格，則進(jìn)行步驟E;
[0009] E、對(duì)待檢測(cè)面圖像進(jìn)行裂紋檢測(cè)；若裂紋檢測(cè)不合格，則判斷該待檢測(cè)陶瓷閥芯 不合格，檢測(cè)完畢;若裂紋檢測(cè)合格，則收集，檢測(cè)完畢。
[0010] 進(jìn)一步地，所述步驟A根據(jù)不同型號(hào)合格的陶瓷閥芯建立模板及掩模板具體過(guò)程 如下：
[0011] al、對(duì)每種型號(hào)陶瓷閥芯的兩個(gè)檢測(cè)面圖像分別進(jìn)行閾值分割，得到剔除雜質(zhì)背 景的目標(biāo)灰度圖像，經(jīng)最小外接矩形截取感興趣區(qū)域作為模板；
[0012] a2、將步驟al中的兩個(gè)模板分別提取邊緣特征，作為模板形狀特征進(jìn)行保存；
[0013] a3、再對(duì)步驟a2中的兩個(gè)模板進(jìn)行閾值分割，根據(jù)不同區(qū)域的灰度特征，將每個(gè)模 板分割成N個(gè)不同的連通區(qū)域，且每個(gè)連通區(qū)域內(nèi)的灰度一致，得到個(gè)數(shù)與連通區(qū)域個(gè)數(shù)相 同的掩模板。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟B中根據(jù)待檢測(cè)陶瓷閥芯的待檢測(cè)面圖像分別與對(duì)應(yīng)型號(hào)的 拋光面模板、非拋光面模板進(jìn)行模板形狀匹配的具體過(guò)程如下：
[0015] bl、將待檢測(cè)面圖像用最小外接矩形截取待檢測(cè)感興趣區(qū)域圖像；
[0016] b2、將步驟bl中待檢測(cè)感興趣區(qū)域圖像的形狀特征分別與對(duì)應(yīng)型號(hào)的拋光面模 板、非拋光面模板形狀特征進(jìn)行匹配運(yùn)算，得到各自的匹配度、匹配中心和方向；若匹配度 均小于預(yù)設(shè)閾值，則判斷該待檢測(cè)陶瓷閥芯不合格;若至少一個(gè)匹配度大于預(yù)設(shè)閾值，則根 據(jù)匹配度的大小判斷待檢測(cè)面圖像是拋光面圖像還是非拋光面圖像，獲取待檢測(cè)面圖像與 其相對(duì)應(yīng)模板的相對(duì)位置(x，y)和相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度Θ，并選擇相對(duì)應(yīng)的掩模板，繼續(xù)進(jìn)行步驟 C〇
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟C中根據(jù)步驟B中的匹配結(jié)果，確定待檢測(cè)面圖像的表面、位置 和方向，然后將待檢測(cè)面圖像與步驟B中選定的模板及掩模板配準(zhǔn)的具體過(guò)程如下：
[0018] 根據(jù)步驟b2中相對(duì)位置(X，y)和相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度Θ，對(duì)所選擇的相對(duì)應(yīng)模板及掩模板 進(jìn)行仿射變換，使待檢測(cè)面圖像與相對(duì)應(yīng)模板及掩模板進(jìn)行配準(zhǔn)。
[0019] 進(jìn)一步地，所述步驟D對(duì)待檢測(cè)面圖像進(jìn)行Blob檢測(cè)的具體過(guò)程如下：
[0020] dl、取步驟C中經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)的模板與待檢測(cè)感興趣區(qū)域圖像，進(jìn)行差分運(yùn)算，得到差 分圖像，并對(duì)差分圖像進(jìn)行預(yù)設(shè)閾值的二值化，選取灰度值小于預(yù)設(shè)閾值的像素所對(duì)應(yīng)的 位置作為缺陷候選區(qū)域；
[0021] d2、對(duì)缺陷候選區(qū)域進(jìn)行Blob分析:對(duì)dl步驟的缺陷候選區(qū)域進(jìn)行形態(tài)學(xué)開運(yùn)算， 消除噪聲，并使鄰近灰度值區(qū)域連通；
[0022] d3、對(duì)d2步驟得到的連通區(qū)域進(jìn)行特征分析：當(dāng)至少有一個(gè)連通區(qū)域的面積大于 預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則判斷Blob缺陷存在，該待檢測(cè)陶瓷閥芯不合格;否則，繼續(xù)執(zhí)行步驟E。
[0023]進(jìn)一步地，所述步驟E中對(duì)步驟D中Blob檢測(cè)合格的待檢測(cè)面圖像進(jìn)行裂紋檢測(cè)具 體過(guò)程如下：
[0024] 對(duì)目標(biāo)待檢測(cè)圖像區(qū)域進(jìn)行第一次平滑降噪點(diǎn)處理得到前景圖像，然后對(duì)前景圖 像進(jìn)行第二次平滑處理得到背景圖像，將前景圖像和背景圖像進(jìn)行灰度值差分運(yùn)算，經(jīng)閾 值篩選，取差分圖像灰度值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，得到預(yù)含有裂紋的像素點(diǎn)集，對(duì)所得到的預(yù)含有 裂紋的像素點(diǎn)集在預(yù)設(shè)的鄰域半徑內(nèi)進(jìn)行閉運(yùn)算，使相互鄰近的點(diǎn)連接在一起，形成連通 區(qū)域，對(duì)各連通區(qū)域按面積閾值和長(zhǎng)寬比進(jìn)行篩選，若篩選出符合裂紋特征的區(qū)域，則剔除 該待檢測(cè)陶瓷閥芯，反之則該待檢測(cè)陶瓷閥芯合格，檢測(cè)完畢。
[0025] 進(jìn)一步地，所述步驟al在對(duì)每種型號(hào)的兩個(gè)檢測(cè)面圖像分別進(jìn)行閾值分割之前對(duì) 每種型號(hào)的兩個(gè)檢測(cè)面圖像濾波；
[0026] 所述步驟al中對(duì)每種型號(hào)的兩個(gè)檢測(cè)面圖像分別進(jìn)行閾值分割得到目標(biāo)灰度圖 像的具體方法如下：
[0027] 設(shè)G(x，y)為檢測(cè)面圖像像素點(diǎn)（x，y)處的灰度值，Tbg為背景閾值，RTaiiP(x，y)是閾 值分割后的灰度值，令 、、、 、 綠
[0028] 0 , .
[0029]所述步驟a2對(duì)兩個(gè)模板分別提取邊緣特征，其邊緣特征由一系列點(diǎn) i = l，2,3···η構(gòu)成，每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的梯度方向向量為di= (ti，m)T，且di' = (ti'，m'）T = R (Θ) di為旋轉(zhuǎn)矩陣表達(dá)式；
[0030] 所述步驟a3中分別對(duì)兩個(gè)模板進(jìn)行閾值分割的方法與步驟al中對(duì)每種型號(hào)的兩 個(gè)檢測(cè)面圖像進(jìn)行閾值分割的方法相同。
[0031] 進(jìn)一步地，所述步驟b2中將步驟bl中待檢測(cè)感興趣區(qū)域圖像的形狀特征分別與對(duì) 應(yīng)型號(hào)的拋光面模板、非拋光面模板形狀特征進(jìn)行匹配運(yùn)算的具體方法如下：
[0032]待檢測(cè)感興趣區(qū)域圖像進(jìn)行閾值分割得到目標(biāo)待檢測(cè)圖像區(qū)域，其閾值分割的方 法與步驟al中閾值分割的方法相同；
[0033]然后對(duì)目標(biāo)待檢測(cè)圖像區(qū)域進(jìn)行邊緣特征提取，用點(diǎn)（x，y)和與之相對(duì)應(yīng)的方向 向量
[0034] eqV yVx+AyV dx+AyV "表示，則歸一化后的匹配度量函數(shù)表達(dá)式如下：
[0035]
[0036] 當(dāng)與其中至少一個(gè)模板匹配的匹配度s大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則目標(biāo)待檢測(cè)圖像區(qū)域 與所選取的模板匹配，否則不匹配;若匹配成功，則根據(jù)匹配度，判斷出待檢測(cè)面圖像是拋 光面圖像還是非拋光面圖像。
[0037] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)步驟b2中相對(duì)位置(x，y)和相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度Θ，對(duì)所選擇的相對(duì) 應(yīng)模板及掩模板進(jìn)行仿射變換，使待檢測(cè)面圖像與相對(duì)應(yīng)模板及掩模板進(jìn)行配準(zhǔn)的具體方 法如下：
[0038]根據(jù)步驟b2中相對(duì)位置(x，y)和相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度Θ，設(shè)目標(biāo)待檢測(cè)圖像區(qū)域的像素點(diǎn) 或特征點(diǎn)坐標(biāo)為(u，v)，則經(jīng)過(guò)平移與旋轉(zhuǎn)后，新的坐標(biāo)為(u'，v'），滿足如下關(guān)系： u 1 [cos