CN105841632A - 一种基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法 - Google Patents

一种基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法 Download PDF

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CN105841632A CN201610290105.4A CN201610290105A CN105841632A CN 105841632 A CN105841632 A CN 105841632A CN 201610290105 A CN201610290105 A CN 201610290105A CN 105841632 A CN105841632 A CN 105841632A
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骆伟岸
王晗
陈新度
罗迪
邹学涌
房飞宇
劳剑东
张宽
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

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Abstract

本发明公开了一种基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，包括以下步骤:a.使用视觉***对具有凹陷部位的工件表面成像；b.对凹陷部位染色，使凹陷部位相对于工件表面的非凹陷部位形成颜色差；c.再次对工件表面成像，将成像结果上传至计算机中进行图像处理。本发明通过对工件表面的凹陷部位染色，使其与非凹陷部位形成颜色差和对比度，从而由视觉***区别出凹陷部位和非凹陷部位，再利用计算机进行图像处理后即能得出反光工件的轮廓，该方法能够对反光的工件进行高精度测量，并且极大程度上优化了特征识别的算法，进而提高检测效率。本发明可用于反光工件轮廓的高精度测量。

Description

一种基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法
技术领域
本发明涉及反光工件测量领域，特别是涉及一种基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法。
背景技术
随着劳动力成本的上升，人力逐渐被机器所代替，其中，人们逐渐使用机器视觉代替人工测量，可极大程度的提高效率和降低成本。
机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉***是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD 两种）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理***，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像***对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
工件槽：工件表面上经过车、铣等方式加工出来的表面轮廓。
由于不同的加工方式，工件表面反光情况存在不同的特征。机器视觉用于识别反光工件也存在一定的技术瓶颈，主要问题存在于：待检测轮廓与背景区域对比度极小，相机获取的图片中的轮廓特征十分难以被提取，即使通过复杂算法将其提取出来，***的鲁棒性也很差，应用照明可以提取出一部分轮廓信息，但也无法完全满足测量要求。照明方式还必须与图像识别算法相适应，通用的图像识别算法在复杂的反光条件下也存在无法解析的情况。
为此，现在大多数针对工件测量都是人工的，但人工测量需要借助投影仪才能实现对工件内轮廓的测量，缺点在于工时长，效率低下。使用机器视觉测量代替人工测量来提高效率是一个迫切但是有难度的方案。所以亟需一种针对不同的放光条件，简单、鲁棒性强的方法测量反光的工件。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，能够提高了检测效率。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于机器视觉的反光工件的测量方法，包括以下步骤:
a. 使用视觉***对具有凹陷部位的工件表面成像；
b. 对凹陷部位染色，使凹陷部位相对于工件表面的非凹陷部位形成颜色差；
c. 再次对工件表面成像，将成像结果上传至计算机中进行图像处理。
作为本发明的进一步改进，步骤b中，对凹陷部位填充着色物，并使着色物的表面处于视觉***的景深范围。
作为本发明的进一步改进，所述着色物为液态染料。
作为本发明的进一步改进，使具有凹陷部位的工件表面朝上，将工件浸入装有液态染料的染料槽中。
作为本发明的进一步改进，将工件放入升降载物台中，控制升降载物台使其带动工件浸入或移离染料槽。
作为本发明的进一步改进，所述升降载物台由电机控制。
作为本发明的进一步改进，所述升降载物台底面设有通水孔。
作为本发明的进一步改进，步骤a中，利用均匀照度的光源对具有凹陷部位的工件表面低角度照射。
本发明的有益效果是：本发明通过对工件表面的凹陷部位染色，使其与非凹陷部位形成颜色差和对比度，从而由视觉***区别出凹陷部位和非凹陷部位，再利用计算机进行图像处理后即能得出反光工件的轮廓，该方法能够对反光的工件进行高精度测量，并且极大程度上优化了特征识别的算法，进而提高检测效率。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
图1是所需检测反光工件的示意图；
图2是测量装置的示意图。
具体实施方式
如图1所示的反光工件为一金属散热器2，金属散热器2表面光亮，反光效果非常好，其上表面开设有若干个连通的槽21，槽21与散热器上表面的连接部分为倒角，另外上表面开设有四个沉孔22。这些沉孔22与槽21形成了凹陷部位，其他非凹陷部位形成了一个平面。
图2所示为基于机器视觉的反光工件的测量装置，其包括控制***3、图像识别***6、视觉***5、升降载物台4和染料槽1。其中，控制***3至少控制一个电机，该电机的输出端通过传动装置连接升降载物台4，待测工件可放置在升降载物台4表面。染料槽1中注满染料，一般来说，染料为深色染料，能明显区别与工件的表面颜色。升降载物台4位于染料槽1上方，可以随着升降载物台4的下降浸入染料槽1中，也可随着升降载物台4的上升离开染料槽1。图像识别***6分别与控制***3、视觉***5信号连接。视觉***5至少为一相机，可对工件表面成像，成像结果传输至图像识别***6中识别。
以下描述实施例中对上述散热器2轮廓的测量方法。
1）往染料槽1倒一定量的染色溶液；
2）放置散热器2在升降载物台4上，利用外置的光源以低角度照射的方式照射散热器2上表面，之后调整相机高度，使散热器2以合适大小呈现在相机中，然后标定；
3）调节光源亮度，使散热器2表面有倒角轮廓以及沉孔清晰地呈现在相机上；
4）电机驱动升降载物台4下降，使整个散热器2浸泡在染料中；升降载物台4再上升离开染料，使散热器2的槽及沉孔部位装满染料，由于染料颜色与散热器表面颜色的颜色差，使散热器2的槽装满染料以及沉孔有染料部分与未染色部位有较高的对比度，使散热器2无倒角轮廓清晰地呈现在相机中；
5）视觉***5拍照成像，成像结果由图像识别***6进行图像识别，并把相关尺寸计算出来，导出到excel表格中，工程师对比参数确定工件是否合格。
作为优选的，升降载物台4底面设有通水孔，在升降载物台4上升后，染料可以从通水孔中流回染料槽1内，减轻电机的负载。
作为优选的，光源为LED阵列，能够保证光强和光线均匀。
上述是采用自动化的测量装置进行反光工件的测量，该装置和方法无需人工操作，因此检测效率更高，也更方便。
然而也可以对待测工件表面的凹陷部位进行手工着色处理，其包括但不仅限于喷涂染色、手工染色，还可以对凹陷部位填充着色物，并使着色物的表面处于相机的景深范围。
需要注意的是，上述的方法中，待测轮廓（工件表面）必须与背景形成较强的对比度。
以上所述只是本发明优选的实施方式，其并不构成对本发明保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于，包括以下步骤:
a.使用视觉***对具有凹陷部位的工件表面成像；
b.对凹陷部位染色，使凹陷部位相对于工件表面的非凹陷部位形成颜色差；
c.再次对工件表面成像，将成像结果上传至计算机中进行图像处理。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于：步骤b中，对凹陷部位填充着色物，并使着色物的表面处于视觉***的景深范围。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于：所述着色物为液态染料。
4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于：使具有凹陷部位的工件表面朝上，将工件浸入装有液态染料的染料槽中。
5.根据权利要求4所述的基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于：将工件放入升降载物台中，控制升降载物台使其带动工件浸入或移离染料槽。
6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于：所述升降载物台由电机控制。
7.根据权利要求6所述的基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于：所述升降载物台底面设有通水孔。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于机器视觉的反光工件的高精度测量方法，其特征在于：步骤a中，利用均匀照度的光源对具有凹陷部位的工件表面低角度照射。
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