專利名稱：一種基于機(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種裝配間隙檢測(cè)方法及裝置，特指高精度裝配間隙的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)分級(jí)方法及裝置。
背景技術(shù)：
裝配的間隙是指エ件進(jìn)行裝配時(shí)，エ件與エ件之間的間隙，正常的エ件為了滿足裝配要求，對(duì)エ件進(jìn)行加工時(shí)加入了合適的公差，但是由于加工精度和檢測(cè)的原因，有時(shí)エ件的裝配并不能滿足產(chǎn)品外觀和使用性能的要求。因此，我們需要對(duì)裝配后的エ件間的間隙進(jìn)行檢測(cè)，使其不影響產(chǎn)品外觀和使用性能。傳統(tǒng)的間隙檢測(cè)主要采用手動(dòng)測(cè)量，測(cè)量工具有卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)、塞尺、針規(guī)和激光。上述測(cè)量方法存在以下缺陷1、使用者測(cè)量手法和技術(shù)都會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定的影響；2、測(cè)量后管理者無(wú)法獲知數(shù)據(jù)的測(cè)量方法和測(cè)量定義，數(shù)據(jù)的人手記錄分析容易產(chǎn)生 人為錯(cuò)誤；3、測(cè)量界面輪廓無(wú)法記錄；4、測(cè)量方式為接觸式容易造成表面移動(dòng)或變形，甚至損壞被測(cè)表面；5、測(cè)量需定期性的清潔和保養(yǎng)，避免金屬工具氧化；6、測(cè)量每一個(gè)エ件都會(huì)受到它的類別、大小、形狀限制，而且在測(cè)量不規(guī)則的表面會(huì)有影響；7、激光測(cè)量除了以上6個(gè)缺陷外，還無(wú)法測(cè)量極微小的間隙(O. Imm以下)。機(jī)器視覺(jué)技術(shù)采用高分辨率攝像設(shè)備、對(duì)裝配間隙圖像進(jìn)行采集，處理和分析。對(duì)間隙進(jìn)行測(cè)量時(shí)不會(huì)因使用者的測(cè)量技術(shù)影響數(shù)據(jù)的重復(fù)性，且智能化的識(shí)別軟件可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄和分析，并可對(duì)測(cè)量的截面輪廓的圖片進(jìn)行記錄，方便日后數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析?；跈C(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)技術(shù)采用非接觸式測(cè)量，不會(huì)對(duì)被測(cè)エ件表面造成影響。但是現(xiàn)有的機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法采用一次成像，由于光照條件和檢測(cè)參數(shù)的制約，受檢測(cè)エ件的類別、大小和形狀影響較大，對(duì)測(cè)量不規(guī)則表面時(shí)無(wú)法取得正確的間隙邊緣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速無(wú)損的間隙檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述的不足，提供一種準(zhǔn)確快速、高精度的裝配間隙檢測(cè)方法。該方法采用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，對(duì)裝配間隙進(jìn)行二次成像，分別提取間隙兩端邊緣信息，消除了一次成像時(shí)間隙兩端不規(guī)則表面對(duì)成像的影響，獲取清晰而準(zhǔn)確的間隙邊緣圖像。并對(duì)圖像進(jìn)行處理，得出間隙測(cè)量值。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)措施
I、通過(guò)光源控制系統(tǒng)控制光源系統(tǒng)的打光方式，其中第一種打光方式可以清晰地獲取間隙的一端的邊界圖像，第二種打光方式可以清晰地獲取間隙的另一端的邊界圖像。在不同的光照條件下采用攝像設(shè)備分別采集兩幅裝配間隙圖像，采集圖像通過(guò)圖像采集設(shè)備傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)從所采集到的兩幅圖像中分別獲取間隙的兩端的邊緣信息，通過(guò)智能識(shí)別軟件，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出間隙的測(cè)量值，對(duì)間隙的大小進(jìn)行判定，給出判定結(jié)果。
2、在相同的光照條件下，通過(guò)智能識(shí)別軟件控制攝像設(shè)備的圖像采集條件，如快門(mén)速度，圖像增益等，其中第一種圖像采集條件可以清晰地獲取間隙的一端的邊界圖像，第ニ種圖像采集條件可以清晰地獲取間隙的另一端的邊界圖像。在不同的圖像采集方式下采集兩幅裝配間隙圖像，采集圖像通過(guò)圖像采集設(shè)備傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)從所采集到的兩幅圖像中分別獲取間隙的兩端的邊緣信息，通過(guò)智能識(shí)別軟件，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出裝配間隙的檢測(cè)值，對(duì)間隙的大小進(jìn)行判定，給出判定結(jié)果。本發(fā)明的裝置由圖像獲取硬件和圖像識(shí)別軟件組成。圖像獲取硬件由光源、光源控制系統(tǒng)、攝像設(shè)備、圖像采集設(shè)備、計(jì)算機(jī)組成。光源為16等分的環(huán)狀LED光源組，光源控制系統(tǒng)由可編程控制器或者輸入輸出卡進(jìn)行控制，光源控制系統(tǒng)可分別調(diào)節(jié)16組LED光源的亮度和開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)多種組合打光方式。高精度智能識(shí)別軟件可以控制輸入輸出卡進(jìn)行工作實(shí)現(xiàn)光源控制，同時(shí)可以發(fā)送指令控制攝像設(shè)備圖像采集參數(shù)，接收攝像設(shè)備采集到的間隙圖像，利用圖像處理算法對(duì) 采集圖像進(jìn)行處理，獲取間隙邊緣信息，記錄間隙的邊緣位置坐標(biāo)，綜合兩幅圖像的邊緣位置得出間隙的測(cè)量值。將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，給出判定結(jié)果。


圖I為本發(fā)明基于機(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為16等分光源結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為智能識(shí)別軟件處理流程圖。圖4為不同光照條件下裝配間隙采集圖像變化圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明
1——載物臺(tái)、
2——測(cè)試物料、
3——光源、
4——光源控制系統(tǒng)、
5——攝像設(shè)備、
6——圖像采集系統(tǒng)、
7-計(jì)算機(jī)、
8——光源底座、
9——LED燈組、
10——光源中心通孔、
11——第一幅間隙圖像間隙一端邊界、
12——第二幅間隙圖像間隙另一端邊界。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。本發(fā)明由圖像獲取硬件和智能識(shí)別軟件組成，圖像獲取硬件由光源(3)、光源控制系統(tǒng)(4)、攝像設(shè)備(5)、圖像采集系統(tǒng)(6)、計(jì)算機(jī)(7)組成；智能識(shí)別軟件包括光源控制、圖像采集控制、圖像處理、數(shù)據(jù)記錄與分析、判定結(jié)果輸出。如圖I所示測(cè)試物料(2)置于載物臺(tái)(I)上，光源(3)位于測(cè)試物料(2)正上方，攝像設(shè)備(5)位于光源(3)上方，與光源(3)中心孔同心。智能識(shí)別軟件通過(guò)控制光源控制系統(tǒng)(4)對(duì)光源(3)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同的打光方式。智能識(shí)別軟件通過(guò)控制圖像采集系統(tǒng)
(6)進(jìn)行圖像采集參數(shù)設(shè)置，同時(shí)控制其對(duì)圖像進(jìn)行采集，將圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)(7)中，對(duì)采集圖像進(jìn)行圖像處理分析，得出識(shí)別結(jié)果。圖2為上述所述光源(3)，光源(3)中心開(kāi)有光源中心通孔(10)，光源底座(8)被等分為16份，16組LED燈組(9)安裝在光源底座(8)上，LED燈組(9)安裝與水平面呈60°夾角。光源控制系統(tǒng)(4)可以對(duì)16組LED燈組(9)亮度和開(kāi)關(guān)分別進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同組合的打光方式。上述所述智能識(shí)別軟件處理流程如圖3所示
I、智能識(shí)別軟件通過(guò)光源控制系統(tǒng)(4)控制光源(3)打光方式,其中第一種打光方式可以清晰地獲取間隙的一端的邊界圖像，第二種打光方式可以清晰地獲取間隙的另一端的邊界圖像。在不同的光照條件下采用攝像設(shè)備(5)分別采集兩幅裝配間隙圖像，采集圖像通過(guò)圖像采集系統(tǒng)(6)傳送到計(jì)算機(jī)(7)，計(jì)算機(jī)(7)從所采集到的兩幅圖像中分別獲取間隙的兩端的邊緣信息，通過(guò)智能識(shí)別軟件，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出間隙的測(cè)量值，對(duì)間隙的大小進(jìn)行判定，給出判定結(jié)果。2、在相同的光照條件下，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制攝像設(shè)備(5)的圖像采集條件，如快門(mén)速度，圖像增益等，其中第一種圖像采集條件可以清晰地獲取間隙的一端的邊界圖像，第二種圖像采集條件可以清晰地獲取間隙的另一端的邊界圖像。在不同的圖像采集方式下采集兩幅裝配間隙圖像，采集圖像通過(guò)圖像采集系統(tǒng)(6)傳送到計(jì)算機(jī)(7)，計(jì)算機(jī)(7)從所采集到的兩幅圖像中分別獲取間隙的兩端的邊緣信息，通過(guò)智能識(shí)別軟件，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出裝配間隙的檢測(cè)值，對(duì)間隙的大小進(jìn)行判定，給出判定結(jié)果。圖4為不同的光照條件下采集的兩幅裝配間隙圖像，從圖像中可以看出，裝配エ件A輪廓呈現(xiàn)不規(guī)則變化，裝配エ件B較規(guī)則，無(wú)法在同樣的光照條件下同時(shí)取到二者的邊界，本實(shí)施例在第一種打光方式下取得第一幅間隙圖像間隙一端邊界(11)、在第二種打光方式下取得第二幅間隙圖像間隙另一端邊界(12)。在第二幅間隙圖像中可以看到部份裝配エ件B的邊界，但是邊界不連續(xù)、不完整，這也正是二次成像進(jìn)行間隙檢測(cè)的意義所在。以上實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式
之一，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的方案范圍內(nèi)的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于機(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)裝置，其特征在于，該裝置由圖像獲取硬件和智能識(shí)別軟件組成，其中，圖像獲取硬件由光源(3)、光源控制系統(tǒng)(4)、攝像設(shè)備(5)、圖像采集系統(tǒng)(6)和計(jì)算機(jī)(7)組成；智能識(shí)別軟件包括光源控制、圖像采集控制、圖像處理、數(shù)據(jù)記錄與分析和判定結(jié)果輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于機(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)裝置，其特征在于， 智能識(shí)別軟件可以控制光源控制系統(tǒng)(4)實(shí)現(xiàn)光源(3)進(jìn)行組合打光，同時(shí)可以發(fā)送指令對(duì)攝像設(shè)備(5)圖像采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，接收攝像設(shè)備采集到的間隙圖像，利用圖像處理算法對(duì)采集圖像進(jìn)行處理，獲取間隙邊緣信息，記錄間隙的邊緣位置坐標(biāo)，綜合兩幅圖像的邊緣位置得出間隙的測(cè)量值，將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析，給出判定結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于機(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)裝置，其特征在于，測(cè)試物料(2)置于載物臺(tái)(I)上，光源(3)位于測(cè)試物料(2)正上方，攝像設(shè)備(5)位于光源(3)上方，與光源(3)中心孔同心，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制光源控制系統(tǒng)(4)對(duì)光源(3)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同的打光方式，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制圖像采集系統(tǒng)(6)進(jìn)行圖像采集參數(shù)設(shè)置，同時(shí)控制其對(duì)圖像進(jìn)行采集，將圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)(7)中，對(duì)采集圖像進(jìn)行圖像處理分析，得出識(shí)別結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)裝置，光源(3)中心開(kāi)有光源中心通孔(10)，光源底座(8)被等分為16份，16組LED燈組(9)安裝在光源底座(8)上，LED燈組(9)安裝與水平面呈60°夾角，光源控制系統(tǒng)(4)可以對(duì)16組LED燈組(9)亮度和開(kāi)關(guān)分別進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)不同組合的打光方式。
5.基于權(quán)利要求4檢測(cè)裝置的間隙檢測(cè)方法，其特征在于，通過(guò)光源控制系統(tǒng)(4)控制光源(3)打光方式，其中第一種打光方式可以清晰地獲取間隙的一端的邊界圖像，第二種打光方式可以清晰地獲取間隙的另一端的邊界圖像，在不同的光照條件下采用攝像設(shè)備(5)分別采集兩幅裝配間隙圖像，采集圖像通過(guò)圖像采集系統(tǒng)(6)傳送到計(jì)算機(jī)(7)，計(jì)算機(jī)(7)從所采集到的兩幅圖像中分別獲取間隙的兩端的邊緣信息，通過(guò)智能識(shí)別軟件，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出間隙的測(cè)量值，對(duì)間隙的大小進(jìn)行判定，給出判定結(jié)果。
6.基于權(quán)利要求5檢測(cè)裝置的間隙檢測(cè)方法，其特征在于，在相同的光照條件下，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制攝像設(shè)備(5)的圖像采集條件，如快門(mén)速度，圖像增益等，其中第一種圖像采集條件可以清晰地獲取間隙的一端的邊界圖像，第二種圖像采集條件可以清晰地獲取間隙的另一端的邊界圖像，在不同的圖像采集方式下采集兩幅裝配間隙圖像，采集圖像通過(guò)圖像采集系統(tǒng)(6)傳送到計(jì)算機(jī)(7)，計(jì)算機(jī)(7)從所采集到的兩幅圖像中分別獲取間隙的兩端的邊緣信息，通過(guò)智能識(shí)別軟件，對(duì)采集圖像進(jìn)行處理，計(jì)算出裝配間隙的檢測(cè)值，對(duì)間隙的大小進(jìn)行判定，給出判定結(jié)果。
7.基于權(quán)利要求6檢測(cè)裝置的間隙檢測(cè)方法，其特征在于，一方面，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制光源控制系統(tǒng)得到不同的光照條件，分別獲取兩幅裝配間隙圖像，對(duì)圖像分別進(jìn)行處理得出裝配間隙的兩端邊緣位置，再通過(guò)計(jì)算裝配間隙邊緣位置的相對(duì)距離得出裝配間隙的測(cè)量值，另一方面，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制圖像采集系統(tǒng)對(duì)圖像采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在不同的采集參數(shù)下分別獲取兩幅裝配間隙圖像，對(duì)圖像分別進(jìn)行處理得出裝配間隙的兩端邊緣位置，再通過(guò)計(jì)算裝配間隙邊緣位置的相對(duì)距離得出裝配間隙的測(cè)量值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的裝配間隙檢測(cè)方法及裝置，由圖像獲取硬件和智能識(shí)別軟件組成。一方面，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制光源控制系統(tǒng)得到不同的光照條件，分別獲取兩幅裝配間隙圖像，對(duì)圖像分別進(jìn)行處理得出裝配間隙的兩端邊緣位置，再通過(guò)計(jì)算裝配間隙邊緣位置的相對(duì)距離得出裝配間隙的測(cè)量值。另一方面，智能識(shí)別軟件通過(guò)控制圖像采集系統(tǒng)對(duì)圖像采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，在不同的采集參數(shù)下分別獲取兩幅裝配間隙圖像，對(duì)圖像分別進(jìn)行處理得出裝配間隙的兩端邊緣位置，再通過(guò)計(jì)算裝配間隙邊緣位置的相對(duì)距離得出裝配間隙的測(cè)量值。該方法提高了檢測(cè)模型的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G01B11/14GK102840836SQ201210357309
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者殷曉平, 李鵬飛 申請(qǐng)人:常熟市曉創(chuàng)光電科技有限公司