CN108050944A - 一种基于图像处理的汽车管梁测量装置和方法 - Google Patents

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车凯
向郑涛
张金亮
贾蓉
江学焕
张涛
周鹏
简炜
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Abstract

本发明公开了一种基于图像处理的汽车管梁测量装置和方法，所述测量装置包括2个相机、2个镜头、2个高准直平行背光源、机架、图像处理单元、2个步进传送单元；所述机架用于放置汽车管梁；所述步进传送单元用于传送汽车管梁；所述相机、镜头、高准直平行背光源组成图像采集单元，用于采集汽车管梁的图片；所述图像处理单元用于处理采集到的图片并得到处理的结果，所得结果包括汽车管梁的长度、汽车管梁两侧边缘的平行度。该装置将图像处理和工业测量相结合，采用图像处理与自动化相结合的方式测量汽车管梁的长度和平行度，具备较好的通用性，提高了测量效率，降低了维护成本。

Description

一种基于图像处理的汽车管梁测量装置和方法
技术领域
本发明属于工业测量技术领域，具体涉及一种基于图像处理的汽车管梁测量装置和方法。
背景技术
汽车管梁是汽车底盘的重要部件之一，起着固定底盘和提供准直面的作用。由于汽车型号存在较大区别，不同的汽车管梁尺寸大小不一。在一些汽车制造厂中，对生产的成品汽车管梁都需要按照标准进行严格地尺寸以及平行度的测量，并记录测量的结果。这些结果用于分析提高后续生产质量和效率。
对汽车管梁而言，传统的测量方式是人工测量，就目前而言，这仍然是很多汽车制造厂所采用的基本方式。这项工作既繁琐又耗费大量的人力，尤其是对于不同类型的汽车管梁而言，测量难度极大。而且由于传统的测量采用接触式的方式，容易造成测量设备的损坏，导致维护成本较高且通用性较差，针对不同的测量对象需要设计特定的测量***。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于图像处理的汽车管梁测量装置和方法，该装置将图像处理和工业测量相结合，采用图像处理与自动化相结合的方式测量汽车管梁的长度和平行度，具备较好的通用性，提高了测量效率，降低了维护成本。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，包括2个相机、2个镜头、2个高准直平行背光源、机架、图像处理单元、2个步进传送单元；所述机架用于放置汽车管梁；所述步进传送单元用于传送汽车管梁；所述相机、镜头、高准直平行背光源组成图像采集单元，用于采集汽车管梁的图片；所述图像处理单元用于处理采集到的图片并得到处理的结果，所得结果包括汽车管梁的长度、汽车管梁两侧边缘的平行度。
进一步地，所述机架的纵向轴线与汽车管梁的放置方向一致。
进一步地，所述2个步进传送单元分别位于机架的两端，包括步进电机、传送带和传送控制单元；所述步进电机用于提供传送的动力，所述传送带用于传送汽车管梁，所述传送控制单元用于控制传送过程。
进一步地，所述2个步进传送单元集成在所述机架上，并位于相同的一侧。
进一步地，所述机架上还集成了2个准直柱，所述准直柱位于与步进传送单元相对的一侧，其轴线与机架的轴线垂直，用于保证汽车管梁的传送方向与机架的轴线方向平行。
作为一种优选，所述2个相机分别位于机架的左右两端相同的一侧，相机上分别设有镜头；所述2个镜头分别正对汽车管梁的左右侧端口；所述2个高准直平行背光源分别位于机架的左右两端，与镜头相对；所述图像处理单元与2个相机相连。
一种基于图像处理的汽车管梁测量方法，包括如下步骤：
步骤一，固定2个相机、2个高准直平行背光源；
步骤二，调节2个镜头的焦距，使图片由模糊到清晰再到模糊；
步骤三，根据步骤二调节镜头，记录使图片最清晰的变焦环对应的点，在对应点附近不断重复上述过程，直至调节到图片最清晰为止；
步骤四，校准2个相机的视场中心间距T；
步骤五，调节2个准直柱，确保其轴线与机架的轴线垂直；
步骤六，拍摄汽车管梁首、末端面的图像，通过处理得到汽车管梁的长度L和平行度ψ。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)采用图像处理与自动化相结合的方法测量汽车管梁，提高了测量效率，降低了劳动强度。
(2)测量采用非接触的方式，不会对测量设备造成任何损坏。
(3)操作简便，通用性良好，维护成本低。
附图说明
图1是本发明所提供的一种基于图像处理的汽车管梁测量装置的组成结构示意图。
附图标记说明：1、相机；2、相机；3、镜头；4、镜头；5、高准直平行背光源；6、高准直平行背光源；7、机架；8、图像处理单元；9、准直柱；10、准直柱；11、步进传送单元；12、步进传送单元；13、汽车管梁。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明公开了一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，包括2个相机1和2、2个镜头3和4、2个高准直平行背光源5和6、机架7、图像处理单元8、2个步进传送单元11和12；所述机架7用于放置汽车管梁13；所述步进传送单元11和12用于传送汽车管梁13；所述相机1和2、镜头3和4、高准直平行背光源5和6组成图像采集单元，用于采集汽车管梁13的图片；所述图像处理单元8用于处理采集到的图片并得到处理的结果，所得结果包括汽车管梁13的长度、汽车管梁13两侧边缘的平行度。
具体地，所述机架7的纵向轴线与汽车管梁13的放置方向一致。
所述2个步进传送单元11和12分别位于机架7的两端，包括步进电机、传送带和传送控制单元；所述步进电机用于提供传送的动力，所述传送带用于传送汽车管梁13，所述传送控制单元用于控制传送过程。
所述2个步进传送单元11和12集成在所述机架7上，并位于相同的一侧。
所述机架7上还集成了2个准直柱9和10，所述准直柱9和10位于与步进传送单元11和12相对的一侧，其轴线与机架7的轴线垂直，用于保证汽车管梁13的传送方向与机架7的轴线方向平行。
所述2个相机1和2分别位于机架7的左右两端相同的一侧，相机1和2上分别设有镜头3和4；所述2个镜头3和4分别正对汽车管梁13的左右侧端口；所述2个高准直平行背光源5和6分别位于机架7的左右两端，与镜头3和4相对；所述图像处理单元8与2个相机1和2相连。
一种基于图像处理的汽车管梁测量方法，包括如下步骤：
步骤一，固定2个相机1和2、2个高准直平行背光源5和6；
步骤二，调节2个镜头3和4的焦距，使图片由模糊到清晰再到模糊；
步骤三，根据步骤二调节镜头3和4，记录使图片最清晰的变焦环对应的点，在对应点附近不断重复上述过程，直至调节到图片最清晰为止；
步骤四，校准2个相机1和2的视场中心间距T；
步骤五，调节2个准直柱9和10，确保其轴线与机架7的轴线垂直；
步骤六，拍摄汽车管梁13首、末端面的图像，通过处理得到汽车管梁13的长度L和平行度ψ。
实施例
汽车管梁13的首端面图像由图像采集单元获得，在采集的过程中固定相机1、高准直平行背光源5；调节镜头3的焦距，使图片由模糊到清晰再到模糊；记录使图片最清晰的变焦环对应的点，在对应点附近不断重复上述过程，直至调节到图片最清晰为止。对于拍摄的首端面图像处理如下：第一步：通过动态阈值法分割出汽车管梁目标区域(图像中像素值较低点)；第二步：形态学滤波去除杂散噪声的影响；第三步：基于Canny算法拟合出汽车管梁13目标区域的边缘，将封闭的边缘分割成线段，并计算出首端面竖直方向的线段到视场中心的加权像素距离，以及与竖直方向的夹角。
按照上述方法采集汽车管梁13的末端面图像，并计算出末端面竖直方向的线段到视场中心的加权像素距离，以及与竖直方向的夹角。结合首端面和末端面求得的结果并根据相机的标定信息求出汽车管梁13的长度L和平行度ψ。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，包括2个相机(1)和(2)、2个镜头(3)和(4)、2个高准直平行背光源(5)和(6)、机架(7)、图像处理单元(8)、2个步进传送单元(11)和(12)，其特征在于：所述机架(7)用于放置汽车管梁(13)；所述步进传送单元(11)和(12)用于传送汽车管梁(13)；所述相机(1)和(2)、镜头(3)和(4)、高准直平行背光源(5)和(6)组成图像采集单元，用于采集汽车管梁(13)的图片；所述图像处理单元(8)用于处理采集到的图片并得到处理的结果，所得结果包括汽车管梁(13)的长度、汽车管梁(13)两侧边缘的平行度。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，其特征在于：所述机架(7)的纵向轴线与汽车管梁(13)的放置方向一致。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，其特征在于：所述2个步进传送单元(11)和(12)分别位于机架(7)的两端，包括步进电机、传送带和传送控制单元；所述步进电机用于提供传送的动力，所述传送带用于传送汽车管梁(13)，所述传送控制单元用于控制传送过程。
4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，其特征在于：所述2个步进传送单元(11)和(12)集成在所述机架(7)上，并位于相同的一侧。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，其特征在于：所述机架(7)上还集成了2个准直柱(9)和(10)，所述准直柱(9)和(10)位于与步进传送单元(11)和(12)相对的一侧，其轴线与机架(7)的轴线垂直，用于保证汽车管梁(13)的传送方向与机架(7)的轴线方向平行。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于图像处理的汽车管梁测量装置，其特征在于：所述2个相机(1)和(2)分别位于机架(7)的左右两端相同的一侧，相机(1)和(2)上分别设有镜头(3)和(4)；所述2个镜头(3)和(4)分别正对汽车管梁(13)的左右侧端口；所述2个高准直平行背光源(5)和(6)分别位于机架(7)的左右两端，与镜头(3)和(4)相对；所述图像处理单元(8)与2个相机(1)和(2)相连。
7.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的汽车管梁测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，固定2个相机(1)和(2)、2个高准直平行背光源(5)和(6)；
步骤二，调节2个镜头(3)和(4)的焦距，使图片由模糊到清晰再到模糊；
步骤三，根据步骤二调节镜头(3)和(4)，记录使图片最清晰的变焦环对应的点，在对应点附近不断重复上述过程，直至调节到图片最清晰为止；
步骤四，校准2个相机(1)和(2)的视场中心间距T；
步骤五，调节2个准直柱(9)和(10)，确保其轴线与机架(7)的轴线垂直；
步骤六，拍摄汽车管梁(13)首、末端面的图像，通过处理得到汽车管梁(13)的长度L和平行度ψ。
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