[发明专利]基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统，包括有光学成像子系统(1)、数字图像处理子系统(2)、运动控制子系统(3)、音膜剔除子系统(4)、图像采集卡(5)、运动控制卡(6)，其中光学成像子系统(1)的信号通过接口送到图像采集卡(5)，图像采集卡(5)采集到一帧音膜灰度图像数据送出到数字图像处理子系统(2)进行处理和判断，数字图像处理子系统(2)的信号输出端与运动控制卡(6)的信号输入端连接，运动控制卡(6)的信号端口分别与运动控制子系统(3)、音膜剔除子系统(4)连接，运动控制子系统(3)及音膜剔除子系统(4)由运动控制卡(6)集中控制。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统，其特征在于上述光学成像子系统(1)包括有高分辨率CCD摄像机(11)、镜头(12)、LED光源(13)，其中LED光源(13)照射在音膜上，镜头(12)装设在CCD摄像机(11)上，CCD摄像机(11)装设在能拍摄到置于传输带中的音膜边缘与振膜特征的位置上。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统，其特征在于上述CCD摄像机(11)采用具有中高分辨率的百万像素级带IEEE1394b接口的高速相机，LED光源(13)采用蓝色LED光源，并采用白色作为背景。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统，其特征在于上述运动控制子系统(3)包括有步进电机(31)、伺服电机(32)、传感器(33)，其中传感器(33)的信号输出端与运动控制卡(6)的信号输入端连接，运动控制卡(6)的信号输出端分别与驱动CCD摄像机(11)实现前后上下位置移动的步进电机(31)连接及与驱动传输带转动的伺服电机(32)连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统，其特征在于上述音膜剔除子系统(4)为喷气剔除装置，包括有压缩机(41)、电磁阀(43)，压缩机(41)的出口通过管道与能吹除流水线上不合格产品的喷嘴连接，电磁阀(43)装设在压缩机(41)与喷嘴连接的管道上，运动控制卡(6)的信号输出端与控制管道能否通气的电磁阀(43)连接。

6.根据权利要求5所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统，其特征在于上述音膜剔除子系统(4)中的压缩机(41)的出口压力为0.6MPa，电磁阀(43)的开启时间为200ms。

7.根据权利要求5所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统，其特征在于上述压缩机(41)与电磁阀(43)连接的管道上还装设有空气过滤器(42)。

8.一种根据权利要求1所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统的检测方法，其特征在于包括如下步骤：

1)配置好光学成像子系统(1)中CCD摄像机(11)的参数，并把CCD摄像机(11)复位到固定点，当传感器(33)检测到音膜到位便进行图像采集；

2)数字图像处理子系统(2)对采集的图像进行处理，分别提取出音膜的内外圆边缘并进行内外圆的拟合，得到内外圆的半径和圆心坐标，根据得到的参数计算出音膜同心度；

3)运动控制子系统(3)控制传输带的启停；

4)音膜剔除子系统(4)根据数字图像处理子系统(2)运算得到的同心度进行判断，启动喷嘴剔除不合格产品。

9.根据权利要求8所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统的检测方法，其特征在于上述光学成像子系统(1)图像采集的步聚如下：

第1步：对CCD摄像机(11)进行标定，使音膜与CCD摄像机(11)的光轴垂直；

第2步：对CCD摄像机(11)的图像格式、分辨率、帧频参数进行设定，如等，初始化CCD摄像机(11)，并把CCD摄像机(11)复位到固定点；

第3步：用CCD摄像机(11)采集音膜图像。

10.根据权利要求8所述的基于机器视觉的微型音膜同心度在线检测系统的检测方法，其特征在于上述数字图像处理子系统(2)的音膜内外圆提取与同心度的计算方法是针对音膜内外圆的特点，采用分步提取内外圆参数，最后计算出音膜同心度参数的方法，具体步骤如下：

1)外圆的提取

第1步：对音膜灰度图进行阈值分割，得到二值化图像；

第2步：对音膜二值图像进行中值滤波，并进行轮廓跟踪，得到音膜的外圆轮廓；

第3步：采用改进的随机Hough变换对轮廓跟踪后的图像进行外圆检测，得到音膜的外圆轮廓；

第4步：采用最小二乘法算法对Hough变换检测出的外圆边缘数据进行拟合，从而得到精确的外圆的圆心坐标与半径；

2)内圆的提取

第1步：确定内圆局部区域：设音膜外圆半径和内圆半径的理论值分别为R₀，r₀，外圆的实际半径为R₁，圆心为(A₁，B₁)，同心度参数为Δr；首先根据R₀和r₀求出音膜内圆与外圆半径比率t＝r₀/R₀，然后由外圆的实际半径R₁和t估算出内圆的估算半径为r′＝R₁*t，由此来确定内圆的范围，必定在以(A₁，B₁)为圆心，外径为r′+Δr，内径为r′-Δr的圆环上；切割以(A₁，B₁)为中心，半径为r′+Δr+δ的圆和以(A₁，B₁)为中心，半径为r′-Δr-δ的圆之间的区域作为内圆局部区域；

第2步：采用Canny算子对确定的内圆局部区域进行边缘检测；

第3步：在半径约束的条件下，采用改进的随机Hough变换进行内圆检测，得到的音膜内圆轮廓；

第4步：采用最小二乘法算法对Hough变换检测出的内圆边缘数据进行拟合，从而得到精确的内圆的圆心坐标与半径；

3)音膜同心度的计算

音膜同心度的计算公式为：

Φ=|oo′|/r=(x1-x2)2+(y1-y2)2r]]>

(其中r为内圆半径，(x₁，y₁)为外圆圆心坐标，(x₂，y₂)为内圆圆心坐标)。