CN107179317A - 适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法，在进行保持架判断时，不改变端面识别LED灯的亮度，采用自适应阈值的方法，将摄像头拍摄的图像的阈值设定在允许的范围内变化，该阈值的变化范围定义为标准阈值±7，标准阈值定义为自学习时候确定保持架标准件最适合的阈值，标记为T，则阈值允许的调整范围为T‑7、…、T、…、T+7共15个值，保持架图像判断时，先对保持架的端面进行拍摄，去阈值为T，然后对图像进行判定，本发明采用自适应阈值的方法，将摄像头拍摄的图像的阈值设定在允许的范围内变化，对于同一个保持架端面最多只需要进行四次调整，就能够实现15个亮度等级的调整，以最短时间实现图像判断。

Description

适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法

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，尤其涉及一种适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法。

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。为此申请人设计出一种同时拍摄保持架端面与倒角的图片并利用与运算判别保持架正反面的方法，但在实际试验中发现所购买的LED灯工作在横流模式下，当电流发生变化时光的亮度也会发生变化，随着LED灯使用时间的加长，其温度会产生变化，造成LED灯的亮度发生变化，从而导致图像发生变化，因此在图像二值化处理的过程中容易出现错误导致图像特征提取错误，比如LED光亮度较强则图像识别的圆环宽度较大，LED光亮度较弱则会出现是别的圆环较小或者出现圆环表面断裂，无法识别完整的整个圆环。常规的方法为通过直方图自动确定阈值的方法，但该方法在实际使用中自动对图像的边缘进行识别，但其识别的边缘不一定是实际所需要的边缘，因此对边缘的判定缺乏一个工件固有的特征作为依据，容易受图片其它像素的干扰。

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，防止其他项干扰，提高保持架正反面判别准确性的适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法，所进行的保持架正反面判别采用端面识别LED 灯提供照明，采用摄像头进行拍摄，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灯的轴心线在同一条直线上；端面识别LED 灯包括环形的灯罩、设置在灯罩内部的一圈环形的点光源、设置在灯罩底部的反光板以及设置在点光源外侧并固定在灯罩上的滤光板，端面识别LED灯直接垂直照射到保持架的端面上；

在进行保持架判断时，不改变端面识别LED灯的亮度，采用自适应阈值的方法，将摄像头拍摄的图像的阈值设定在允许的范围内变化，该阈值的变化范围定义为标准阈值±7，标准阈值定义为自学习时候确定保持架标准件最适合的阈值，标记为T，则阈值允许的调整范围为T-7、T-6、T-5、T-4、T-3、T-2、T-1、 T、T+1、T+2、T+3、T+4、T+5、T+6和T+7共15个值，保持架图像判断时，先对保持架的端面进行拍摄，去阈值为T，然后对图像进行判定，识别图像外圆直径，将识别的直径和标准件在学习过程中记录的标准外圆直径进行比较，会出现如下结果：

a.如果识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差在一个设定的范围内则说明当前阈值合适，可以进行后面的判断；

b.如果识别的外圆直径小于标准外圆直径，说明当前阈值偏高，则将当前阈值设置为T-4，然后进行第二次拍照并识别；

c.如果识别的外圆直径大于标准外圆直径，说明当前阈值偏低，则将当前阈值调整为T+4，然后进行第二次拍照并识别；

针对出现b和c的两种情况，进行第二次拍照并进行识别，再将第二次识别的直径和标准件在学习过程中记录的标准外圆直径进行比较，再次得出上述 a、b、c三种结果，以此类推，直至识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差在一个设定的范围内则说明当前阈值合适；若识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差始终不在一个设定的范围内，则说明该图像有问题，结束判断，并将该保持架表示为可疑品待人工处理。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用自适应阈值的方法，将摄像头拍摄的图像的阈值设定在允许的范围内变化，对于同一个保持架端面最多只需要进行四次调整，就能够实现 15个亮度等级的调整，以最短时间实现图像判断。

2、本发明利用摄像头拍摄出图片的自适应阈值的方法与标准图片后进行对比，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。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明的一种适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法，所进行的保持架正反面判别采用端面识别LED灯提供照明，采用摄像头进行拍摄，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灯的轴心线在同一条直线上；端面识别LED灯包括环形的灯罩、设置在灯罩内部的一圈环形的点光源、设置在灯罩底部的反光板以及设置在点光源外侧并固定在灯罩上的滤光板，端面识别LED灯直接垂直照射到保持架的端面上；

在进行保持架判断时，不改变端面识别LED灯的亮度，采用自适应阈值的方法，将摄像头拍摄的图像的阈值设定在允许的范围内变化，该阈值的变化范围定义为标准阈值±7，标准阈值定义为自学习时候确定保持架标准件最适合的阈值，标记为T，则阈值允许的调整范围为T-7、T-6、T-5、T-4、T-3、T-2、T-1、T、T+1、T+2、T+3、T+4、T+5、T+6和T+7共15个值，保持架图像判断时，先对保持架的端面进行拍摄，去阈值为T，然后对图像进行判定，识别图像外圆直径，将识别的直径和标准件在学习过程中记录的标准外圆直径进行比较，会出现如下结果：

a.如果识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差在一个设定的范围内则说明当前阈值合适，可以进行后面的判断；

b.如果识别的外圆直径小于标准外圆直径，说明当前阈值偏高，则将当前阈值设置为T-4，然后进行第二次拍照并识别；

c.如果识别的外圆直径大于标准外圆直径，说明当前阈值偏低，则将当前阈值调整为T+4，然后进行第二次拍照并识别；

针对出现b和c的两种情况，进行第二次拍照并进行识别，再将第二次识别的直径和标准件在学习过程中记录的标准外圆直径进行比较，再次得出上述 a、b、c三种结果，以此类推，直至识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差在一个设定的范围内则说明当前阈值合适；若识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差始终不在一个设定的范围内，则说明该图像有问题，结束判断，并将该保持架表示为可疑品待人工处理。

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)

1.一种适用于保持架正反面判别的保持架图像阈值自适应方法，其特征在于：所进行的保持架正反面判别采用端面识别LED灯提供照明，采用摄像头进行拍摄，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灯的轴心线在同一条直线上；端面识别LED灯包括环形的灯罩、设置在灯罩内部的一圈环形的点光源、设置在灯罩底部的反光板以及设置在点光源外侧并固定在灯罩上的滤光板，端面识别LED灯直接垂直照射到保持架的端面上；

在进行保持架判断时，先通过自学习功能将端面识别LED灯的电流设定在一个最合适的小范围内，该范围内图像会有微小变化，再采用闭环控制的方式控制端面识别LED灯驱动电流，将电流调整为改变电流大小即可对端面识别LED灯的亮度进行控制，将端面识别LED灯的电流调整范围分成七等分，一共分成八个亮度等级，从暗到亮依次定义为L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7和L8；在进行依次新的测量时，首先将端面识别LED灯的亮度L设置为L4，摄像头拍照后进行图像二值化处理，如果图像清洗完整则拟合图像外圆，将识别的直径和标准件在学习过程中记录的标准外圆直径进行比较，会出现如下三种情况：

a.如果识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差在设定的标准范围内则说明当前的端面识别LED灯的亮度合适，可以进行后面的保持架正反面的判断；

b.如果当前亮度偏暗，则将当前端面识别LED灯亮度L调整为L6，并进行第二次拍照识别；

c.如果识别的外圆直径大于标准外圆直径，说明当前亮度偏亮，则将当前端面识别LED灯亮度调整为L2，然后进行第二次拍照识别；

在b和c两种情况下将第二次拍照识别的直径和标准件在学习过程中记录的标准外圆直径进行比较，如果识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差在设定的标准范围内则说明当前的端面识别LED灯的亮度合适，可以进行后面的保持架正反面的判断；如果识别的外圆直径小于标准外圆直径，说明当前亮度偏暗，则将当前端面识别LED灯的亮度调低一个等级；如果识别的外圆直径大于标准外圆直径，说明当前亮度偏亮，则将当前端面识别LED灯的亮度调高一个等级，然后进行第三次拍照识别，将第三次识别的直径和标准件在学习过程中记录的标准外圆直径进行比较，如果识别的外圆直径和标准外圆直径间的偏差在一个设定的范围内则说明当前光亮度合适，可以进行后面的判断，如果识别的外圆直径超出标准外圆直径有效范围则说明该图像有问题，结束判断，并将该保持架表示为可疑品待人工处理。