CN102840836A - 一种基于机器视觉的装配间隙检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于机器视觉的装配间隙检测方法及装置，由图像获取硬件和智能识别软件组成。一方面，智能识别软件通过控制光源控制***得到不同的光照条件，分别获取两幅装配间隙图像，对图像分别进行处理得出装配间隙的两端边缘位置，再通过计算装配间隙边缘位置的相对距离得出装配间隙的测量值。另一方面，智能识别软件通过控制图像采集***对图像采集参数进行设置，在不同的采集参数下分别获取两幅装配间隙图像，对图像分别进行处理得出装配间隙的两端边缘位置，再通过计算装配间隙边缘位置的相对距离得出装配间隙的测量值。该方法提高了检测模型的稳定性和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种装配间隙检测方法及装置，特指高精度装配间隙的机器视觉检测分级方法及装置。
背景技术
装配的间隙是指工件进行装配时，工件与工件之间的间隙，正常的工件为了满足装配要求，对工件进行加工时加入了合适的公差，但是由于加工精度和检测的原因，有时工件的装配并不能满足产品外观和使用性能的要求。因此，我们需要对装配后的工件间的间隙进行检测，使其不影响产品外观和使用性能。
传统的间隙检测主要采用手动测量，测量工具有：卡尺、块规、塞规、塞尺、针规和激光。上述测量方法存在以下缺陷：1、使用者测量手法和技术都会对检测结果有一定的影响；2、测量后管理者无法获知数据的测量方法和测量定义，数据的人手记录分析容易产生人为错误；3、测量界面轮廓无法记录；4、测量方式为接触式容易造成表面移动或变形，甚至损坏被测表面；5、测量需定期性的清洁和保养，避免金属工具氧化；6、测量每一个工件都会受到它的类别、大小、形状限制，而且在测量不规则的表面会有影响；7、激光测量除了以上6个缺陷外，还无法测量极微小的间隙（0.1mm以下）。
机器视觉技术采用高分辨率摄像设备、对装配间隙图像进行采集，处理和分析。对间隙进行测量时不会因使用者的测量技术影响数据的重复性，且智能化的识别软件可以实现数据记录和分析，并可对测量的截面轮廓的图片进行记录，方便日后数据的对比和分析。基于机器视觉的装配间隙检测技术采用非接触式测量，不会对被测工件表面造成影响。但是现有的机器视觉检测方法采用一次成像，由于光照条件和检测参数的制约，受检测工件的类别、大小和形状影响较大，对测量不规则表面时无法取得正确的间隙边缘，无法实现快速无损的间隙检测。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足，提供一种准确快速、高精度的装配间隙检测方法。该方法采用机器视觉技术，对装配间隙进行二次成像，分别提取间隙两端边缘信息，消除了一次成像时间隙两端不规则表面对成像的影响，获取清晰而准确的间隙边缘图像。并对图像进行处理，得出间隙测量值。
实现上述目的的技术措施：
1、通过光源控制***控制光源***的打光方式，其中第一种打光方式可以清晰地获取间隙的一端的边界图像，第二种打光方式可以清晰地获取间隙的另一端的边界图像。在不同的光照条件下采用摄像设备分别采集两幅装配间隙图像，采集图像通过图像采集设备传送到计算机，计算机从所采集到的两幅图像中分别获取间隙的两端的边缘信息，通过智能识别软件，对采集图像进行处理，计算出间隙的测量值，对间隙的大小进行判定，给出判定结果。
2、在相同的光照条件下，通过智能识别软件控制摄像设备的图像采集条件，如快门速度，图像增益等，其中第一种图像采集条件可以清晰地获取间隙的一端的边界图像，第二种图像采集条件可以清晰地获取间隙的另一端的边界图像。在不同的图像采集方式下采集两幅装配间隙图像,采集图像通过图像采集设备传送到计算机，计算机从所采集到的两幅图像中分别获取间隙的两端的边缘信息，通过智能识别软件，对采集图像进行处理，计算出装配间隙的检测值，对间隙的大小进行判定，给出判定结果。
本发明的装置由图像获取硬件和图像识别软件组成。
图像获取硬件由光源、光源控制***、摄像设备、图像采集设备、计算机组成。
光源为16等分的环状LED光源组，光源控制***由可编程控制器或者输入输出卡进行控制，光源控制***可分别调节16组LED光源的亮度和开关，实现多种组合打光方式。
高精度智能识别软件可以控制输入输出卡进行工作实现光源控制，同时可以发送指令控制摄像设备图像采集参数，接收摄像设备采集到的间隙图像，利用图像处理算法对采集图像进行处理，获取间隙边缘信息，记录间隙的边缘位置坐标，综合两幅图像的边缘位置得出间隙的测量值。将测量数据进行记录和分析，给出判定结果。
附图说明
图1为本发明基于机器视觉的装配间隙检测装置结构示意图。
图2为16等分光源结构示意图。
图3为智能识别软件处理流程图。
图4为不同光照条件下装配间隙采集图像变化图。
附图标记说明：
1——载物台、
2——测试物料、
3——光源、
4——光源控制***、
5——摄像设备、
6——图像采集***、
7——计算机、
8——光源底座、
9——LED灯组、
10——光源中心通孔、
11——第一幅间隙图像间隙一端边界、
12——第二幅间隙图像间隙另一端边界。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明由图像获取硬件和智能识别软件组成，图像获取硬件由光源（3）、光源控制***（4）、摄像设备（5）、图像采集***（6）、计算机（7）组成；智能识别软件包括光源控制、图像采集控制、图像处理、数据记录与分析、判定结果输出。
如图1所示：测试物料（2）置于载物台（1）上，光源（3）位于测试物料（2）正上方，摄像设备（5）位于光源（3）上方，与光源（3）中心孔同心。智能识别软件通过控制光源控制***（4）对光源（3）进行控制，实现不同的打光方式。智能识别软件通过控制图像采集***（6）进行图像采集参数设置，同时控制其对图像进行采集，将图像导入计算机（7）中，对采集图像进行图像处理分析，得出识别结果。
图2为上述所述光源（3），光源（3）中心开有光源中心通孔（10），光源底座（8）被等分为16份，16组LED灯组（9）安装在光源底座（8）上，LED灯组（9）安装与水平面呈60°夹角。光源控制***（4）可以对16组LED灯组（9）亮度和开关分别进行控制，实现不同组合的打光方式。
上述所述智能识别软件处理流程如图3所示：
1、智能识别软件通过光源控制***（4）控制光源（3）打光方式，其中第一种打光方式可以清晰地获取间隙的一端的边界图像，第二种打光方式可以清晰地获取间隙的另一端的边界图像。在不同的光照条件下采用摄像设备（5）分别采集两幅装配间隙图像，采集图像通过图像采集***（6）传送到计算机（7），计算机（7）从所采集到的两幅图像中分别获取间隙的两端的边缘信息，通过智能识别软件，对采集图像进行处理，计算出间隙的测量值，对间隙的大小进行判定，给出判定结果。
2、在相同的光照条件下，智能识别软件通过控制摄像设备（5）的图像采集条件，如快门速度，图像增益等，其中第一种图像采集条件可以清晰地获取间隙的一端的边界图像，第二种图像采集条件可以清晰地获取间隙的另一端的边界图像。在不同的图像采集方式下采集两幅装配间隙图像,采集图像通过图像采集***（6）传送到计算机（7），计算机（7）从所采集到的两幅图像中分别获取间隙的两端的边缘信息，通过智能识别软件，对采集图像进行处理，计算出装配间隙的检测值，对间隙的大小进行判定，给出判定结果。
图4为不同的光照条件下采集的两幅装配间隙图像，从图像中可以看出，装配工件A轮廓呈现不规则变化，装配工件B较规则，无法在同样的光照条件下同时取到二者的边界，本实施例在第一种打光方式下取得第一幅间隙图像间隙一端边界（11）、在第二种打光方式下取得第二幅间隙图像间隙另一端边界（12）。在第二幅间隙图像中可以看到部份装配工件B的边界，但是边界不连续、不完整，这也正是二次成像进行间隙检测的意义所在。
以上实施例，只是本发明较优选的具体实施方式之一，本领域的技术人员在本发明的方案范围内的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于机器视觉的装配间隙检测装置，其特征在于，该装置由图像获取硬件和智能识别软件组成， 其中，图像获取硬件由光源（3）、光源控制***（4）、摄像设备（5）、图像采集***（6）和计算机（7）组成； 智能识别软件包括光源控制、图像采集控制、图像处理、数据记录与分析和判定结果输出。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的装配间隙检测装置，其特征在于，
智能识别软件可以控制光源控制***（4）实现光源（3）进行组合打光，同时可以发送指令对摄像设备（5）图像采集参数进行设置，接收摄像设备采集到的间隙图像，利用图像处理算法对采集图像进行处理，获取间隙边缘信息，记录间隙的边缘位置坐标，综合两幅图像的边缘位置得出间隙的测量值，将测量数据进行记录和分析，给出判定结果。
3.根据权利要求1或2所述的基于机器视觉的装配间隙检测装置，其特征在于，测试物料（2）置于载物台（1）上，光源（3）位于测试物料（2）正上方，摄像设备（5）位于光源（3）上方，与光源（3）中心孔同心，智能识别软件通过控制光源控制***（4）对光源（3）进行控制，实现不同的打光方式，智能识别软件通过控制图像采集***（6）进行图像采集参数设置，同时控制其对图像进行采集，将图像导入计算机（7）中，对采集图像进行图像处理分析，得出识别结果。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的装配间隙检测装置，光源（3）中心开有光源中心通孔（10），光源底座（8）被等分为16份，16组LED灯组（9）安装在光源底座（8）上，LED灯组（9）安装与水平面呈60°夹角，光源控制***（4）可以对16组LED灯组（9）亮度和开关分别进行控制，实现不同组合的打光方式。
5.基于权利要求4检测装置的间隙检测方法，其特征在于，通过光源控制***（4）控制光源（3）打光方式，其中第一种打光方式可以清晰地获取间隙的一端的边界图像，第二种打光方式可以清晰地获取间隙的另一端的边界图像，在不同的光照条件下采用摄像设备（5）分别采集两幅装配间隙图像，采集图像通过图像采集***（6）传送到计算机（7），计算机（7）从所采集到的两幅图像中分别获取间隙的两端的边缘信息，通过智能识别软件，对采集图像进行处理，计算出间隙的测量值，对间隙的大小进行判定，给出判定结果。
6.基于权利要求5检测装置的间隙检测方法，其特征在于，在相同的光照条件下，智能识别软件通过控制摄像设备（5）的图像采集条件，如快门速度，图像增益等，其中第一种图像采集条件可以清晰地获取间隙的一端的边界图像，第二种图像采集条件可以清晰地获取间隙的另一端的边界图像，在不同的图像采集方式下采集两幅装配间隙图像,采集图像通过图像采集***（6）传送到计算机（7），计算机（7）从所采集到的两幅图像中分别获取间隙的两端的边缘信息，通过智能识别软件，对采集图像进行处理，计算出装配间隙的检测值，对间隙的大小进行判定，给出判定结果。
7.基于权利要求6检测装置的间隙检测方法，其特征在于，一方面，智能识别软件通过控制光源控制***得到不同的光照条件，分别获取两幅装配间隙图像，对图像分别进行处理得出装配间隙的两端边缘位置，再通过计算装配间隙边缘位置的相对距离得出装配间隙的测量值，另一方面，智能识别软件通过控制图像采集***对图像采集参数进行设置，在不同的采集参数下分别获取两幅装配间隙图像，对图像分别进行处理得出装配间隙的两端边缘位置，再通过计算装配间隙边缘位置的相对距离得出装配间隙的测量值。
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