本發(fā)明涉及先進(jìn)制造與自動化領(lǐng)域，具體而言，涉及一種校準(zhǔn)點深度檢測方法及溫控器外觀檢測方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的溫控器終檢工序過程中對產(chǎn)品的外觀進(jìn)行檢查，主要是通過人工目測，這種檢測方法受人為因素的影響很大，使得整個溫控器生產(chǎn)線的生成水平、工作效率以及準(zhǔn)確性都比較低。目前，將自動視覺檢測系統(tǒng)運用到溫控器智能視覺終檢系統(tǒng)中，在溫控器終檢工序過程中對產(chǎn)品的外觀進(jìn)行檢查，通過影像識別的方式對產(chǎn)品外觀進(jìn)行自動化的檢測。然而，現(xiàn)有技術(shù)中溫控器外觀檢測設(shè)備只是針對二維平面信息的檢測，如印字的有無、方向，識別標(biāo)簽頁面的內(nèi)容，底面有無明顯缺損等，對三維信息的檢測沒有涉及，如校準(zhǔn)點的深淺、有無等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種校準(zhǔn)點深度檢測方法，其能夠?qū)乜仄鞯娜S信息，如校準(zhǔn)點的深淺進(jìn)行檢測。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種溫控器外觀檢測方法，其能夠更加全面的檢測溫控器的外觀信息。

本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種校準(zhǔn)點深度檢測方法，其包括以下步驟：

利用低頻光柵和高頻光柵的條紋對溫控器進(jìn)行投影測量；

運用光強差值自判定法對投影盲區(qū)進(jìn)行判定與處理；

利用雙頻解相的方法計算待測型面的高度。

在本發(fā)明較佳的實施例中，進(jìn)行投影測量是通過控制數(shù)字投影儀投射標(biāo)準(zhǔn)光柵圖像，按照0，π/2，π，3π/2的偏移量進(jìn)行相移操作，同步采集四幅變形光柵條紋圖像，并利用變形光柵條紋圖像進(jìn)行計算。

在本發(fā)明較佳的實施例中，進(jìn)行計算時，包括以下步驟：

計算四幅變形光柵條紋圖像的光強和相位主值；

計算全幅面中的各像素點的最大光強值與最小光強值，得到最大光強值與最小光強值兩者的差值分布，并計算整個差值圖的平均值；判定投影盲區(qū)和非盲區(qū)；

計算低頻光柵的絕對相位主值和高頻光柵的絕對相位主值之差。

在本發(fā)明較佳的實施例中，四幅變形光柵條紋圖像的光強均通過以下公式計算得到：

式中I_i(x,y)為第i幅相移灰度圖，

I_b(x,y)——背景光強

I_m(x,y)——調(diào)制光強

——待求相位場

δ_i——第i幅圖的相移值。

在本發(fā)明較佳的實施例中，聯(lián)立四幅變形光柵條紋圖像的光強，解得中間值：

在本發(fā)明較佳的實施例中，對上述中間值求反正切，可得相位主值

在本發(fā)明較佳的實施例中，最大光強值與最小光強值是通過縱向?qū)Ρ人姆冃喂鈻艞l紋圖像得出的。

在本發(fā)明較佳的實施例中，投影盲區(qū)和非盲區(qū)的判定是以平均值的1/3倍值為判定標(biāo)準(zhǔn)掃描整個差值圖得到的。

在本發(fā)明較佳的實施例中，低頻光柵的絕對相位主值是按照原始解相位的方法展開，高頻光柵在去包裹時以展開的低頻光柵的絕對相位主值為參考的，得到高頻光柵的絕對相位主值。

在本發(fā)明較佳的實施例中，

一種基于機器視覺的溫控器外觀檢測方法，其包括以下步驟：

拍攝溫控器的正面圖像；

對正面圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到溫控器的二值圖像；

檢測溫控器的表面是否存在校準(zhǔn)點以及存在校準(zhǔn)點時校準(zhǔn)點的位置；檢測校準(zhǔn)點位置周圍灰度值變化規(guī)律，確定校準(zhǔn)點位置是否正確；

使用上述的校準(zhǔn)點深度檢測方法檢驗溫控器的校準(zhǔn)點的深淺。

本發(fā)明實施例的有益效果是：

本發(fā)明提供的校準(zhǔn)點深度檢測方法及溫控器外觀檢測方法，其利用低頻光柵和高頻光柵的條紋對溫控器進(jìn)行投影測量，運用光強差值自判定法對投影盲區(qū)進(jìn)行判定與處理，利用雙頻解相的方法計算待測型面的高度。并利用待測高度值來對溫控器外觀進(jìn)行自動化的檢測。不僅能夠檢測溫控器外觀的印字、標(biāo)簽、等二維平面信息，還能對校準(zhǔn)點的深淺、有無等三維信息進(jìn)行檢測，增強了溫控器產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的校準(zhǔn)點深度檢測方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

一種溫控器外觀檢測方法：

S1、拍攝溫控器的正面圖像；

傳送帶傳送溫控器到指定的位置，利用連接于物料臺面上的檢測相機，從物料臺面的正上方拍攝溫控器正面圖像，同時檢測相機和光柵投影儀相互配合對溫控器進(jìn)行檢測，從而采集溫控器產(chǎn)品的外觀信息，并將信息傳遞給相應(yīng)的控制系統(tǒng)，對其所檢測到的信息進(jìn)行處理，并做出判斷，從而判定哪些溫控器產(chǎn)品的外觀不合格，哪些是合格的。

S2、對檢測相機拍攝到的溫控器正面圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到溫控器的二值圖像,從而對溫控器的表面的外觀特征進(jìn)行檢測。

需要說明的是，此時，檢測到的是溫控器產(chǎn)品的二維圖象信息，主要包括：溫控器上各種外觀字符、編碼型號是否錯誤、位置是否有偏移；絕緣紙是否過短、是否有傾斜；端子是否不對齊。

具體地，檢測相機對溫控器進(jìn)行拍照，得到的照片，由于存在周圍環(huán)境背景，就會存在溫控器與背景的顏色差異，此時，需要對圖像進(jìn)行預(yù)處理，在相應(yīng)的特定的色彩空間中選取閾值以識別出溫控器，得到溫控器產(chǎn)品的二值圖像。以減少圖像信號在采集和傳輸過程中受到的噪音污染，從而提高數(shù)字圖像的質(zhì)量。這種對其做圖像預(yù)先處理，具體地，包括：比如對其進(jìn)行去除或者減少噪音處理，以增強圖像中有利用價值的部分。

具體地，首先，采用多階梯選擇濾波法，以標(biāo)記點為中心，首先在3×3模板區(qū)域內(nèi)計算中值來替代原值，這樣可以保證恢復(fù)后的面型不會形成突變，確保面型的連續(xù)性。用于替代的中值的計算是剔除模板內(nèi)所有標(biāo)志點對應(yīng)之后剩下的所有值取中值，這樣可以很好的消除奇異點對結(jié)果的影響。當(dāng)整個3×3模板內(nèi)均為奇異點時，擴大模板至5×5重復(fù)上述操作。

然后，利用灰度閾值分割法實現(xiàn)圖像分割，得到溫控器產(chǎn)品的二值圖像。

具體地，圖像閾值化分割，是一種傳統(tǒng)的最常用的圖像分割方法，因其實現(xiàn)簡單、計算量小、性能較穩(wěn)定而成為圖像分割中最基本和應(yīng)用最廣泛的分割技術(shù)。它特別適用于目標(biāo)和背景占據(jù)不同灰度級范圍的圖像。它不僅可以極大的壓縮數(shù)據(jù)量，而且也大大簡化了分析和處理步驟，因此在很多情況下，是進(jìn)行圖像分析、特征提取與模式識別之前的必要的圖像預(yù)處理過程。圖像閾值化的目的是要按照灰度級，對像素集合進(jìn)行一個劃分，得到的每個子集形成一個與現(xiàn)實景物相對應(yīng)的區(qū)域，各個區(qū)域內(nèi)部具有一致的屬性，而相鄰區(qū)域布局有這種一致屬性。這樣的劃分可以通過從灰度級出發(fā)選取一個或多個閾值來實現(xiàn)。

S3、檢測溫控器的表面是否存在校準(zhǔn)點以及存在校準(zhǔn)點時校準(zhǔn)點的位置；檢測校準(zhǔn)點位置周圍灰度值變化規(guī)律，確定校準(zhǔn)點位置是否正確；

具體地，方法為檢驗校準(zhǔn)點位置的灰度值，利用邊緣檢測實現(xiàn)校準(zhǔn)點的分割，得到溫控器產(chǎn)品校準(zhǔn)點的位置。校準(zhǔn)點邊緣部分灰度值會發(fā)生劇烈的變化，使用特定的梯度算子來對圖像進(jìn)行運算，以判斷圖像邊緣，梯度算子的數(shù)學(xué)定義式為：

式中，代表圖像的灰度數(shù)值，檢測校準(zhǔn)點位置周圍灰度值變化規(guī)律，確定是否該位置是否有校準(zhǔn)點。

需要說明的是，上述檢測過程中，溫控器的校準(zhǔn)點的有無以及校準(zhǔn)點的位置是同時合并檢測的。

S4、校準(zhǔn)點深度檢測方法：

具體地，檢測流程請參照圖1。

(1)、利用低頻光柵和高頻光柵的條紋對溫控器進(jìn)行投影測量；

具體地，控制光柵投影儀投射標(biāo)準(zhǔn)光柵圖像按照0，π/2，π，3π/2的偏移量進(jìn)行相移操作，并使用檢測相機同步采集變形光柵條紋圖像，就可以得到四幅有相同相位增量的光柵投影的條紋圖像。進(jìn)而得到低頻光柵和高頻光柵的條紋圖像，進(jìn)而就可以利用標(biāo)準(zhǔn)四步相移算法計算光柵圖像的相位主值，從而計算待測型面的高度，即可計算出檢驗出溫控器產(chǎn)品的校準(zhǔn)點的深度。標(biāo)準(zhǔn)四步相移法具有對稱的相移量，因此運算簡單，并且可以有效的消除相移產(chǎn)生的校正誤差影響，測量精度可以保證。

在本實施例中，低頻光柵是指，光柵投影儀利用低頻16周期(48像素/周期)的正弦光柵條紋進(jìn)行投影測量；高頻光柵是指，光柵投影儀利用64周期(12像素/周期)的正弦光柵條紋進(jìn)行投影測量。

(2)、計算四幅變形光柵條紋圖像的光強和相位主值；

根據(jù)公式(2)求得相位主值。

標(biāo)準(zhǔn)正弦分布的光柵圖像被投影到三維漫反射物體表面時，從圖像采集裝置中獲取的變形光柵像可表示為：

式中I_i(x,y)——第i幅相移灰度圖；

I_b(x,y)——背景光強；

I_m(x,y)——調(diào)制光強；

——待求相位場；

δ_i——第i幅圖的相移值。

上述光強分布函數(shù)公式(2)，其中也被稱為相位主值，它表示條紋的變形，與物體的三維面形有關(guān)，因此能夠在本實施例中用于表示溫控器表面校準(zhǔn)點的深度。公式(2)中I_b(x,y)、I_m(x,y)和為三個未知量，因此計算時，使用上述檢測相機檢測到的三幅相移圖。

那么，相應(yīng)的四幀條紋圖的光強表達(dá)式分別為:

聯(lián)立(3)(4)(5)(6)式中的四個方程，可得公式：

通過式(7)處理采集的條紋圖像，并對其求反正切，可得相位主值

(3)、計算全幅面中的各像素點的最大光強值與最小光強值，得到最大光強值與最小光強值兩者的差值分布，并計算整個差值圖的平均值；判定投影盲區(qū)和非盲區(qū)；

具體地，通過縱向?qū)Ρ人姆冃螚l紋圖得出全幅面中的各像素點的最大與最小光強值，然后求出兩者的差值分布，并計算整個差值圖的平均值。再以該平均值的1/3倍值為判定標(biāo)準(zhǔn)掃描整個差值圖。當(dāng)差值圖中某點的值小于該判定標(biāo)準(zhǔn)則被判斷為投影盲區(qū)，反之則為非盲區(qū)。

(4)、計算低頻光柵的絕對相位主值和高頻光柵的絕對相位主值之差。

低頻光柵按照原始解相位的方法展開，高頻光柵在去包裹時則是以展開的低頻光柵的絕對相位主值為參考的。

同一點處高頻與低頻的絕對相位應(yīng)該滿足關(guān)系：

式中：(λ為投射光柵的節(jié)距)。

則其折疊相位應(yīng)該滿足關(guān)系：

n₁(x,y)和n₂(x,y)分別為低頻和高頻的解相位修正系數(shù)，令N＝λ₁/λ₂＝f₂/f₁，則：

從而最終得出高頻相位展開后得到的絕對相位主值分布為:

進(jìn)而計算出低頻光柵的絕對相位主值和高頻光柵的絕對相位主值之差：

物點的高度信息就包含在對應(yīng)的相位差值中。從而可以利用相位主值之差判斷溫控器的表面的校準(zhǔn)點的深度，以檢驗溫控器外觀的三維信息。

總的來說，這種溫控器外觀檢測方法是這樣的：溫控器產(chǎn)品被輸送至指定位置后，檢測設(shè)備對其進(jìn)行拍照檢測，控制系統(tǒng)軟件對圖像進(jìn)行預(yù)處理，得到溫控器的二值圖像，同時識別圖像特征，判斷溫控器的二維平面外觀特征是否合格；軟件進(jìn)一步檢測校準(zhǔn)點位置周圍灰度值變化規(guī)律，確定溫控器的表面是否存在校準(zhǔn)點以及存在校準(zhǔn)點時校準(zhǔn)點的位置是否正確；在計算機軟件分析識別二維信息的過程中，光柵投影儀調(diào)整光柵，得到四幅光柵投影的條紋圖像，并將信息傳遞到控制系統(tǒng)，軟件分析信息，并做出計算，并用低頻光柵的絕對相位主值和高頻光柵的絕對相位主值之差作為判斷溫控器的校準(zhǔn)點深淺的判斷標(biāo)準(zhǔn)。

綜上所述，本發(fā)明提供的校準(zhǔn)點深度檢測方法及溫控器外觀檢測方法，通過影像識別的方式對產(chǎn)品外觀進(jìn)行自動化的檢測。不僅能夠檢測溫控器外觀的印字、標(biāo)簽、等二維平面信息，還能對校準(zhǔn)點的深淺、有無等三維信息進(jìn)行檢測，增強了溫控器產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。