CN107084986B - 利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法，采用两组LED灯提供照明，采用摄像头进行图像拍摄，拍摄时，分别开启两组LED灯拍摄出两组图片，将两组图片进行二值化后，对两组图像的所有点进行与运算，将与运算后的图像作为用来判断的图像；若与运算的结果是整个图片上只有第一组图片的内圆和第二组图片的外圆出现1，其余点均为0，则判断保持架第一组图片的内圆与第二组图片的外圆直径一致，然后根据这些点进行圆拟合，与标准直径作对比，判断出保持架的正反面；本发明有效防止工件及工装表面反光造成的图像亮斑对特征识别的干扰，同时也有效降低图像识别对光源的要求，以及减少光的散射对图像质量的影响，从而有效的防止误判。

Description

利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法
技术领域
本发明涉及机械零件检测设备技术领域，更具体的说，尤其涉及利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法。
背景技术
保持架部分地包裹全部或部分滚动体，并随之运动，用以隔离滚动体，引导滚动体并将其保持在轴承内。对于汽车传动装置等具有较高转速的设备上的保持架，对于尺寸精度的要求很高。保持架在生产过程中如果尺寸精度不达标，安装在车辆上面就会导致保持架的过渡磨损，影响球笼使用寿命，或者行车安全等问题。本发明所提及的保持架是指经过车削后形成的内外表面均为球面，两端为平面的金属构件，在现有的保持架加工技术中一般是由人工对保持架通过机械式的测量来判别正反面，然后保证进行下一道加工工序的时候，这些保持架能够按照同一个方向进入加工设备中。在大批量的生产实际中，一方面，由于工作量大，劳动强度很高，人工判别可能会出现漏判或者判别失误的情况，切保持架正反面相差不是很明显，如果测量工具的精度不够高，就不能准确的判别出保持架的正反面，也就是无法保证判别过的每一个保持架正反面的准确判别率。
专利申请号为CN2015102506173的中国发明公开了一种保持架正反面判别装置，通过摄像头拍摄保持架中心圆孔倒角的宽度，当摄像头中心轴线与水平面呈45度夹角时，保持架中心圆孔的倒角面刚好与摄像头垂直，此时摄像头拍摄的倒角宽度即为实际宽度，根据此时拍摄到的倒角宽度与基准倒角宽度比较即可判断保持架的正反面，判别效率高，减少了人工判别误差大、判别效率低的问题。但是在实际的生产试验中，我们发现该方案存在着如下问题：
1）由于保持架正反面特征的在于内倒角的大小，必须由45度光源实现倒角图像拍摄实现图像处理；但是倒角拍摄对光源的要求较高，对于一些倒角比较小的保持架，拍摄的图像圆环非常窄，很容易出现误判的情况；
2）保持架在生产过程以及自动上料的过程中，会有很多的油污站在保持架的表面以及保持架的倒角处，从而导致拍摄出的图像出现不清晰的状况，严重的甚至会导致圆环图像断裂，从而导致图像识别错误的情况；
3）由于设备应用于生产环节时要求有着较低的成本，保持架通过气缸及气爪构成的机械爪抓取放到摄像头下面，同时一个机械手又要能够适应尽可能多的不同直径的保持架，因此容易导致保持架的定位精度低，保持架被抓取后可能出现角度偏转导致光源反射强度不稳定的情况，从而影响图像的质量；
4）保持架由于加工本身的原因可能使外圆和内圆的圆心不完全重合，只取圆环中的一段进行识别的方法不能使用，必须对整个图像进行识别；考虑到相机的成本因素，在实际生产过程中不可能采取分辨率很高的相机，因此也给图像识别带来了困难。
同时，由于整套***对图像识别的可靠性要求非常高，绝对不允许生产过程中出现误判的情况，还必须减少可疑品的数量，因此该设备并不能很好的适应实际的生产过程。
发明内容
本发明的目的在于解决上述的问题，提出了一种能够避免误判，提高保持架正反面判别精度的利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法，采用两组LED灯提供照明，采用摄像头进行图像拍摄，两组LED灯分别为端面识别LED灯和倒角识别LED灯，两组LED灯均呈环状布置，端面识别LED灯布置在倒角识别LED灯的正上方，摄像头设置在端面识别LED灯的正上方，且摄像头的轴心线与端面识别LED灯和倒角识别LED灯的轴心线位于同一条直线上；端面识别LED灯包括环形的第一灯罩、设置在第一灯罩上的一圈环形的第一点光源、设置在第一灯罩底部的黑色不反光幕布以及设置在第一点光源外侧并固定在第一灯罩上的滤光板；所述倒角识别LED灯包括环形的第二灯罩、设置在第二灯罩上的一圈环形的第二点光源、设置在灯罩内部并且将第二灯罩内部的第二点光源发出的光线反射45度角垂直照射到保持架倒角上的反光边；
拍摄时，首先开启端面识别LED灯，关闭倒角识别LED灯，控制摄像头拍摄出第一组图片，再关闭端面识别LED灯，开启倒角识别LED灯，控制摄像头拍摄出第二组图片，将第一组图片与第二组图片进行二值化后，对两组图像的所有点进行与运算，将与运算后的图像作为用来判断的图像；若与运算的结果是整个图片上只有第一组图片的内圆和第二组图片的外圆出现1，其余点均为0，则判断保持架第一组图片的内圆与第二组图片的外圆直径一致，然后根据这些点进行圆拟合，根据所识别的圆的几何尺寸与标准直径作对比，判断出保持架上端面的正反面；若与运算的结果是整个图片上除了第一组图片的内圆和第二组图片的外圆外的其他位置出现1，则不进行判断结果，进而进行保持架本身是否合格的检测。
利用与运算进行保持架正反面图像识别的装置，用于识别保持架的正反面，包括端面识别LED灯、倒角识别LED灯和摄像头，端面识别LED灯和倒角识别LED灯均呈环状布置，端面识别LED灯布置在倒角识别LED灯的正上方，摄像头设置在端面识别LED灯的正上方，且摄像头的轴心线与端面识别LED灯和倒角识别LED灯的轴心线位于同一条直线上；端面识别LED灯包括环形的第一灯罩、设置在第一灯罩上的一圈环形的第一点光源、设置在第一灯罩底部的黑色不反光幕布以及设置在第一点光源外侧并固定在第一灯罩上的滤光板；所述倒角识别LED灯包括环形的第二灯罩、设置在第二灯罩上的一圈环形的第二点光源、设置在灯罩内部并且将第二灯罩内部的第二点光源发出的光线反射45度角垂直照射到保持架倒角上反光边。
本发明的有益效果在于：
1、本发明利用一组摄像头分别拍摄端面和倒角的两组图片，通过分别点亮端面识别LED灯和倒角识别LED灯这两组光源来实现端面和倒角的拍摄，不仅拍摄时互相不会产生影响，而且由于同时比较两个因素，能很大程度上提高判断的准确性。
2、本发明利用两张图片的二值化后进行对比，由于端面和倒角采用的是不同角度的光源，在不同角度光源作用下，两个图像圆除了重叠区域的二值化值为1，其余点的值均为0，有效防止工件及工装表面反光造成的图像亮斑对特征识别的干扰，同时也有效降低图像识别对光源的要求，以及减少光的散射对图像质量的影响，从而有效的防止误判。
3、本发明在端面识别LED灯的第一灯罩底部设置黑色不反光幕布尽可能的减少发射光，防止倒角识别LED灯的光线直接照射到端面识别LED灯的灯罩底部进行反射，防止以此造成的保持架端面反光导致倒角图片拍摄的准确性。
附图说明
图1是本发明利用与运算进行保持架正反面图像识别的装置的结构示意图。
图2是本发明端面识别LED灯的结构示意图。
图3是本发明倒角识别LED灯的结构示意图。
图中，1-保持架、2-倒角识别LED灯、3-端面识别LED灯、4-摄像头、5-第一灯罩、6-第一点光源、7-黑色不反光幕布、8-滤光板、9-第二灯罩、10-第二点光源、11-反光边。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1~3所示，用于识别保持架1的正反面，包括端面识别LED灯3、倒角识别LED灯2和摄像头4，端面识别LED灯3和倒角识别LED灯2均呈环状布置，端面识别LED灯3布置在倒角识别LED灯2的正上方，摄像头4设置在端面识别LED灯3的正上方，且摄像头4的轴心线与端面识别LED灯3和倒角识别LED灯2的轴心线位于同一条直线上；端面识别LED灯3包括环形的第一灯罩5、设置在第一灯罩5上的一圈环形的第一点光源6、设置在第一灯罩5底部的黑色不反光幕布7以及设置在第一点光源6外侧并固定在第一灯罩5上的滤光板8；所述倒角识别LED灯2包括环形的第二灯罩9、设置在第二灯罩9上的一圈环形的第二点光源10、设置在灯罩内部并且将第二灯罩9内部的第二点光源10发出的光线反射45度角垂直照射到保持架1倒角上的反光边11。
端面识别LED灯3发出的光线是呈环状竖直朝下的光线，经过保持架1上端面的反射后直接照射到摄像头上，在布置端面识别LED灯3时其第一灯罩5下端边缘的设置要保证在端面识别LED灯3发出的光线竖直射出后，不会直接照射到倒角识别LED灯2上。
倒角识别LED灯2发出的光线是呈环状的倾斜光线；由于端面识别LED灯3的底部为黑色不反光幕布7，所以即便倒角识别LED灯2的光线经过保持架的倒角反射后照射到黑色不反光幕布7也会直接被黑色不反光幕布7吸收，而不会反射到保持架1的端面上，从而避免了对判断结果的影响。
利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法，采用两组LED灯提供照明，采用摄像头4进行图像拍摄，两组LED灯分别为端面识别LED灯3和倒角识别LED灯2，两组LED灯均呈环状布置，端面识别LED灯3布置在倒角识别LED灯2的正上方，摄像头4设置在端面识别LED灯3的正上方，且摄像头4的轴心线与端面识别LED灯3和倒角识别LED灯2的轴心线位于同一条直线上；端面识别LED灯3包括环形的第一灯罩5、设置在第一灯罩5上的一圈环形的第一点光源6、设置在第一灯罩5底部的黑色不反光幕布7以及设置在第一点光源6外侧并固定在第一灯罩5上的滤光板8；所述倒角识别LED灯2包括环形的第二灯罩9、设置在第二灯罩9上的一圈环形的第二点光源10、设置在灯罩内部并且将第二灯罩9内部的第二点光源10发出的光线反射45度角垂直照射到保持架1倒角上反光边11。
拍摄时，首先开启端面识别LED灯3，关闭倒角识别LED灯2，控制摄像头4拍摄出第一组图片，再关闭端面识别LED灯3，开启倒角识别LED灯2，控制摄像头4拍摄出第二组图片，将第一组图片与第二组图片进行二值化后，对两组图像的所有点进行与运算，将与运算后的图像作为用来判断的图像；若与运算的结果是整个图片上只有第一组图片的内圆和第二组图片的外圆出现1，其余点均为0，则判断保持架1第一组图片的内圆与第二组图片的外圆直径一致，然后根据这些点进行圆拟合，根据所识别的圆的几何尺寸与标准直径作对比，判断出保持架1上端面的正反面；若与运算的结果是整个图片上除了第一组图片的内圆和第二组图片的外圆外的其他位置出现1，则不进行判断结果，进而进行保持架1本身是否合格的检测。
上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (1)

1.利用与运算进行保持架正反面图像识别的方法，其特征在于：采用两组LED灯提供照明，采用摄像头（4）进行图像拍摄，两组LED灯分别为端面识别LED灯（3）和倒角识别LED灯（2），两组LED灯均呈环状布置，端面识别LED灯（3）布置在倒角识别LED灯（2）的正上方，摄像头（4）设置在端面识别LED灯（3）的正上方，且摄像头（4）的轴心线与端面识别LED灯（3）和倒角识别LED灯（2）的轴心线位于同一条直线上；端面识别LED灯（3）包括环形的第一灯罩（5）、设置在第一灯罩（5）上的一圈环形的第一点光源（6）、设置在第一灯罩（5）底部的黑色不反光幕布（7）以及设置在第一点光源（6）外侧并固定在第一灯罩（5）上的滤光板（8）；所述倒角识别LED灯（2）包括环形的第二灯罩（9）、设置在第二灯罩（9）上的一圈环形的第二点光源（10）、设置在灯罩内部并且将第二灯罩（9）内部的第二点光源（10）发出的光线反射45度角垂直照射到保持架（1）倒角上的反光边（11）；
拍摄时，首先开启端面识别LED灯（3），关闭倒角识别LED灯（2），控制摄像头（4）拍摄出第一组图片，再关闭端面识别LED灯（3），开启倒角识别LED灯（2），控制摄像头（4）拍摄出第二组图片，将第一组图片与第二组图片进行二值化后，对两组图像的所有点进行与运算，将与运算后的图像作为用来判断的图像；若与运算的结果是整个图片上只有第一组图片的内圆和第二组图片的外圆出现1，其余点均为0，则判断保持架（1）第一组图片的内圆与第二组图片的外圆直径一致，然后根据这些点进行圆拟合，根据所识别的圆的几何尺寸与标准直径作对比，判断出保持架（1）上端面的正反面；若与运算的结果是整个图片上除了第一组图片的内圆和第二组图片的外圆外的其他位置出现1，则不进行判断结果，进而进行保持架（1）本身是否合格的检测。
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