基于雙目視覺的碗形塞加工誤差檢測系統(tǒng)與檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] :本發(fā)明屬于誤差檢測領(lǐng)域，涉及碗形塞加工誤差檢測方法，特別是涉及 一種基于雙目視覺的碗形塞加工誤差在線檢測系統(tǒng)與檢測方法。
【背景技術(shù)】 [0002] :為滿足冷熱加工的工藝需求，會在發(fā)動機(jī)等鑄件上設(shè)置工藝孔，用碗形 塞進(jìn)行封閉。碗形塞大多為沖壓件，生產(chǎn)過程中模具的長期磨損和碗形塞內(nèi)應(yīng)力的存在都 會導(dǎo)致碗形塞尺寸不良，進(jìn)而出現(xiàn)發(fā)動機(jī)漏水、漏油現(xiàn)象。在批量生產(chǎn)過程中，對成品進(jìn)行 加工誤差檢測，不僅能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且還能夠及時更換模具，避免因持續(xù)生產(chǎn)不合格 產(chǎn)品而造成資源浪費。
[0003] 目前生產(chǎn)企業(yè)采用機(jī)械量具進(jìn)行人工檢測，其檢測的精度和效率難以得到保證， 面向企業(yè)自動化生產(chǎn)需要，本文提出采用視覺檢測的方式進(jìn)行碗形塞的加工誤差在線檢 測。機(jī)器視覺檢測技術(shù)在零件加工誤差檢測方面應(yīng)用廣泛，然而在大尺寸檢測領(lǐng)域的檢測 精度不高，選用高分辨率攝像機(jī)和圖像拼接技術(shù)都可以提高檢測精度，然而高分辨率攝像 機(jī)價格昂貴，拼接技術(shù)又不能完全補償誤差，采用機(jī)器視覺檢測將面臨如下問題:碗形塞的 直徑種類多，難以選擇一個合適視場的鏡頭和合適分辨率的攝像機(jī)來滿足不同直徑種類碗 形塞加工誤差的檢測要求；目前市場上單個攝像機(jī)的分辨率難以滿足待檢碗形塞所對應(yīng)尺 寸下的微米數(shù)量級分辨率檢測要求;碗形塞直徑端面存在的雜質(zhì)對圖像中直徑檢測的結(jié)果 影響較大。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 發(fā)明目的:本發(fā)明涉及一種基于雙目視覺的碗形塞加工誤差在線檢測方法與系統(tǒng) 設(shè)計，其目的是設(shè)計出一種可以滿足不同直徑規(guī)格碗形塞微米數(shù)量級加工誤差的檢測要 求，并消除碗形塞表面雜質(zhì)對檢測帶來的影響的測試系統(tǒng)。將碗形塞放在一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上 勻速旋轉(zhuǎn)，利用兩臺平行方向放置的攝像機(jī)采集碗形塞直徑端面的多組圖像，通過所提出 的端面雜質(zhì)去除方法校正檢測結(jié)果，再通過數(shù)據(jù)處理獲得碗形塞直徑和錐度的加工誤差， 進(jìn)而達(dá)到判斷碗形塞合格性的目的，不僅能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且還能夠及時更換模具，避 免因持續(xù)生產(chǎn)不合格產(chǎn)品而造成資源浪費。
[0005] 技術(shù)方案：
[0006] -種基于雙目視覺的碗形塞加工誤差檢測系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)采用兩組小 口徑遠(yuǎn)心鏡頭和中等分辨率的攝像機(jī)，該系統(tǒng)具體包括：
[0007] (1)碗形塞加工誤差在線檢測系統(tǒng)硬件平臺：所述硬件平臺由碗形塞旋轉(zhuǎn)控制模 塊、遠(yuǎn)心光學(xué)成像模塊和圖像處理模塊組成；
[0008] (2)碗形塞加工誤差在線檢測算法，該算法具體步驟如下：
[0009] 1)程序初始化:包括人機(jī)界面初始化和參數(shù)設(shè)置;所述參數(shù)設(shè)置為設(shè)置攝像機(jī)ID 號，攝像機(jī)觸發(fā)方式、圖像大小、圖像格式和采集間隔；
[0010] 2)圖像預(yù)處理:對原始圖像進(jìn)行區(qū)域選擇、灰度化、二值化、閾值分割、邊緣檢測；
[0011] 3)單像素級邊緣檢測:具體為背光源照射下碗形塞直徑端面在圖像中呈現(xiàn)為暗區(qū) 域，背景為亮區(qū)域，圖像亮暗交界處像素的灰度差值最大，利用梯度法進(jìn)行單像素級邊緣檢 測；
[0012] 4)端面雜質(zhì)去除：
[0013] 該步驟的計算公式如下：
[0015]其中Rn為本次直徑檢測值，Rw為上次直徑檢測值，k為限幅閾值;其中每次獲取新 的直徑時均需判斷:若Rn與差小于k，則本次直徑檢測值有效;若心與^^相差大于k，則 本次直徑檢測值無效，將Rn及其前面連續(xù)N-1個R值求和取平均，均值作為本次采樣值；
[0016] 5)加工誤差檢測:所述加工誤差檢測包括直徑加工誤差檢測和錐度加工誤差檢測 兩部分，計算公式如下：
[0017] Rn = bnl+bn2+C
[0018] T=(Rn-Rn*)/h
[0019] 其中Rn為碗形塞第η個下端直徑，即碗形塞直徑值，bnl為第η個左邊圖像中碗形塞 部分直徑檢測值，b n2為第η個右邊圖像中碗形塞部分直徑檢測值，c為鏡頭間距;Τ為錐度， Rn*為上端直徑，h為高度;碗形塞的第m個直徑計算公式為：
[0020] Rm = bml+bm2+C
[0021 ]碗形塞第η個直徑檢測值和第m個檢測值之間的差異為：
[0022] Rn_Rm= (bnl+bn2)_(bml+bm2)
[0023] (3)多線程程序設(shè)計:采用Win32API動態(tài)鏈接庫創(chuàng)建多線程，將整個程序劃分成四 個線程:具體為：
[0024] 兩個數(shù)據(jù)采集處理線程:控制兩臺攝攝像機(jī)同步工作，記錄數(shù)據(jù)并保存圖片;數(shù)據(jù) 顯示線程:從數(shù)據(jù)緩沖池中提取數(shù)據(jù)，顯示檢測結(jié)果；
[0025]主線程:負(fù)責(zé)響應(yīng)人機(jī)交互的各項功能。兩個數(shù)據(jù)采集處理線程間需要通信，主要 采用全局變量和Message消息制來實現(xiàn)；
[0026] 所述各線程之間并行運行。
[0027] 所述的基于雙目視覺的碗形塞加工誤差檢測系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)中所述的 碗形塞旋轉(zhuǎn)控制模塊包括電機(jī)、變速器和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
[0028] 所述的基于雙目視覺的碗形塞加工誤差檢測系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)中所述的 遠(yuǎn)心光學(xué)成像模塊包括攝像機(jī)、雙遠(yuǎn)心鏡頭、遠(yuǎn)心平行光源和PCIE擴(kuò)展卡;所述攝像機(jī)與 PCIE擴(kuò)展卡連接;所述PCIE擴(kuò)展卡與計算機(jī)上的對應(yīng)端口連接;所述攝像機(jī)安裝在滑道上。
[0029] 所述的基于雙目視覺的碗形塞加工誤差檢測系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)中所述的 圖像處理模塊具體為嵌有Visual Studio語言程序的計算機(jī)，其作用是融合兩臺攝像機(jī)的 多組圖像數(shù)據(jù)來獲取被檢碗形塞的加工誤差，并對碗形塞表面存在的雜質(zhì)干擾能起到濾波 作用，同時將檢測結(jié)果實時顯示在計算機(jī)的人機(jī)界面上。
[0030] 一種基于雙目視覺的碗形塞加工誤差檢測方法，其特征在于:該方法包括以下步 驟：
[0031] 步驟1:設(shè)置攝像機(jī)ID號；
[0032]步驟2 :設(shè)置攝像機(jī)觸發(fā)方式，具體為通過編寫代碼來不斷查詢攝像機(jī)當(dāng)前狀態(tài)， 符合條件則觸發(fā)采集；
[0033]步驟3:設(shè)置圖像大小、格式和采集間隔，所述圖像為8位BMP格式，當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn) 速或攝像機(jī)的幀率變化時，通過改變相應(yīng)的定時器參數(shù)改變圖像采集間隔；
[0034]步驟4:按順序取待測碗形塞放到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，記錄采集到的圖像、數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)曲 線，碗形塞旋轉(zhuǎn)半周后停止數(shù)據(jù)記錄和圖像保存。
[0035]優(yōu)點及效果:本發(fā)明為解決較大尺寸碗形塞微米數(shù)量級的檢測難題，提出了一種 基于雙目視覺的碗形塞加工誤差在線檢測方法與系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)檢索，未發(fā)現(xiàn)基于機(jī)器視覺 的碗形塞加工誤差檢測方法。本發(fā)明以兩組小口徑遠(yuǎn)心鏡頭和中等分辨率的攝像機(jī)同步采 集旋轉(zhuǎn)碗形塞同一直徑端面處的圖像，降低了設(shè)備的成本，提高了系統(tǒng)的通用性；以二值圖 像為特征提取對象，運用梯度邊緣檢測法對圖像進(jìn)行單像素級邊緣檢測;通過所提出的端 面雜質(zhì)去除方法校正檢測結(jié)果，再通過數(shù)據(jù)處理獲得碗形塞直徑和錐度的加工誤差，進(jìn)而 達(dá)到判斷碗形塞合格性的目的，不僅能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且還能夠及時更換模具，避免因 持續(xù)生產(chǎn)不合格產(chǎn)品而造成資源浪費。
[0036]該方法對比人工檢測方法有時間短，準(zhǔn)確率高的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)在線實時檢測;對 比單目視覺檢測具有通用性強(qiáng)，分辨率高，設(shè)備輕便，價格適中的優(yōu)點，在工廠流水作業(yè)的 情況下可以對碗形塞加工誤差進(jìn)行實時、準(zhǔn)確檢測，增強(qiáng)了系統(tǒng)的實時性，可開發(fā)嵌入式系 統(tǒng)，實現(xiàn)碗形塞加工誤差在線識別。
【附圖說明】：
[0037]圖1為:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不意圖；
[0038]圖2為:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0039] 圖3為:雙遠(yuǎn)心鏡頭光路原理圖；
[0040] 圖4為:系統(tǒng)檢測流程圖；
[0041] 圖5為:不同規(guī)格碗形塞尺寸檢測示意圖；
[0042] 圖6為:偏心旋轉(zhuǎn)檢測不意圖；
[0043]圖7為:鏡頭不平行示意圖；
[0044]圖8為:鏡頭尚度不一致不意圖；
[0045]圖9為:濾波曲線圖。
【具體實施方式】：
[0046] 本發(fā)明的技術(shù)思想是:將碗形塞放在一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上勻速旋轉(zhuǎn)，選用兩臺平行方 向放置的高分辨率面陣攝像機(jī)配合使用兩個雙遠(yuǎn)心鏡頭同時采集碗形塞直徑端面處的圖 像，通過所提出的端面雜質(zhì)去除方法來校正檢測結(jié)果，再通過數(shù)據(jù)處理獲得碗形塞直徑和 錐度的加工