CN108362327A - 一种环形体内壁结构视觉检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环形体内壁结构视觉检测方法，所采用的检测***，包括相机、计算机和锥面反射镜，所述的锥面反射镜与相机位于环形体内壁的两侧，并正对相机，环形体内壁通过锥面反射镜成的像被相机所采集。检测方法为：通过边缘提取和椭圆拟合定位内壁下边界和上边界，位于两边界内的即为环形体内壁对应的图像位置；根据识别到的图像位置建立极坐标系，极径和极角分别对应原始环形体内壁的高度以及方位角；通过标定得到极径与实际内壁高度之间的对应关系；通过特征提取手段识别环形体内壁结构，并根据之前标定结果计算其位置信息；判断该内壁结构是否合格。

Description

一种环形体内壁结构视觉检测方法

技术领域

本发明涉及一种环形体内壁结构视觉检测***。

背景技术

内壁带有结构的环形体是一种常见的机械零件，被广泛应用在诸如行星齿轮传动结构等诸多机械传动邻域。随着其应用需求的不断增加，已进入大批量生产装配的时代。内壁带有结构的环形体根据其应用场合不同，往往在一些内壁表面位置处具有诸如滑块槽等不同的结构。考虑到在大批量生产过程中，难免会发生加工漏序或错位等情况，因此，在对其进行自动化装配之前，往往需要首先对关键结构进行检测，以避免由于加工漏序或错位引起机械结构碰撞，最终造成机械装置的严重损坏。

以往检测往往通过人工检测实现，但是人工检测具有以下明显不足：

(1)从生产工艺与成本的角度考虑，人工检测会给环形体生产装配引入不必要的额外环节，不利于全自动生产装配的实现，同时也会增加人工成本；

(2)从生产效率的角度考虑，人工检测速度较慢，难以实现在线检测；

(3)从检测结果的角度考虑，人工检测可靠性无法保证，容易引入人为误差或误判。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种快速可靠的环形体内壁检测方法，实现诸如内齿轮等内壁结构的在线检测，从而提高生产效率，降低成本。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种环形体内壁结构视觉检测方法，所采用的检测***包括相机和计算机，相机所采集的待测环形体内壁的图像被传送至计算机，由计算机根据图像检测环形体内壁结构，其特征在于，所述的视觉检测***还包括锥面反射镜，所述的锥面反射镜与相机位于环形体内壁的两侧，并正对相机，环形体内壁通过锥面反射镜成的像被相机所采集，检测方法如下：

(1)通过边缘提取和椭圆拟合定位内壁下边界和上边界，位于两边界内的即为环形体内壁对应的图像位置；

(2)根据识别到的图像位置建立极坐标系，极径和极角分别对应原始环形体内壁的高度以及方位角；

(3)通过标定得到极径与实际内壁高度之间的对应关系；

(4)通过特征提取手段识别环形体内壁结构，并根据之前标定结果计算其位置信息；

(5)判断该内壁结构是否合格。

本发明通过锥面反射镜进行环形体内壁的全景成像，将内壁结构成像至传感器像面，从而便于相机采集。同时，通过该方法还扩展了相机的成像区域，使相机可以通过单次拍摄采集到整个内壁结构的全面信息。具有以下优点：

(1)本发明通过锥面反射镜成像的方法，利用单张图片即可以全面获取环形体内壁信息，能够实现高速可靠的检测；

(2)本发明可通过优化锥面反射镜参数，扩大成像视场区域，能够更加全面的获取内壁信息；

(3)本发明结构简单，可实现低成本检测。

附图说明

图1是本发明所提到的环形体内壁结构检测结构图。

图2是本发明所提到的环形体内壁结构检测原理图。

图3是本发明所提到的环形体内壁结构成像示意图。

图4是本发明的图像处理流程图。

图中标号说明：1相机；2被检环形体内壁；3锥面反射镜；4、5、6环形体内壁典型结构；7环形体内壁下边界；8环形体内壁上边界；9被检内壁经过锥面反射镜所成的像；10被检内壁最终在相机所成的像；11图像传感器；12镜头；13透明板；

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行说明。

如图1所示，本发明提供的环形体内壁结构视觉检测***需要的主要结构有相机1和锥面反射镜3，通过该方法可检测环形体测内壁2上结构4、5和6等相关信息。检测原理如图2所示，首先，环形体内壁2通过锥面反射镜成像为9。通过合理的设计锥面反射镜，可以使9尽可能位于同一平面，并正对相机。随后，像9被图像传感器11和镜头12组合成的相机1采集得到像10。如图2所示，图中为内壁带有键槽的环形体结构，将该环形体放置在透明板13上，锥面镜最高点低于环形体最低点，保证两者平动时不会发生干涉。如图3环形体内壁成像示意图所示，其中外圆对应环形体内壁下边界7，内圆对应环形体内壁上边界8，同时，内壁典型结构4、5和6被全面的展开到图像中。最后，由计算机实时处理图片。

计算机图像处理流程如图4所示：第一步首先通过边缘提取和椭圆拟合定位内壁下边界7和上边界8，位于两边界内的即为环形体内壁对应的图像位置。完成内壁位置识别后，即可根据识别到的位置建立坐标系，为使图像坐标系能够更好的匹配实物坐标系，这里选择使用极坐标系，如图3所示，ρ代表极径，θ代表极角，两者分别对应原始内壁的高度以及方位角，为减小锥面反射镜引入的畸变影响，首先可通过简单的标定得到ρ与实际内壁高度较为准确的对应关系。第二步，通过二值化、边缘检测、连通域检测等特征提取手段识别环形体内壁键槽及其所在位置，并根据阈值进行初步筛选。第三步，根据第二步得到的相关结构位置信息，判断是否存在键槽漏序或者错位等问题，以判断该内壁结构是否合格。

Claims (1)

1.一种环形体内壁结构视觉检测方法，所采用的检测***包括相机和计算机，相机所采集的待测环形体内壁的图像被传送至计算机，由计算机根据图像检测环形体内壁结构，其特征在于，所述的视觉检测***还包括锥面反射镜，所述的锥面反射镜与相机位于环形体内壁的两侧，并正对相机，环形体内壁通过锥面反射镜成的像被相机所采集。检测方法如下：

(1)通过边缘提取和椭圆拟合定位内壁下边界和上边界，位于两边界内的即为环形体内壁对应的图像位置；

(2)根据识别到的图像位置建立极坐标系，极径和极角分别对应原始环形体内壁的高度以及方位角；

(3)通过标定得到极径与实际内壁高度之间的对应关系；

(4)通过特征提取手段识别环形体内壁结构，并根据之前标定结果计算其位置信息；

(5)判断该内壁结构是否合格。