[发明专利]一种用于干电池浆层纸卷绕缺陷检测的视觉传感器系统及方法

权利要求书

1.一种用于干电池浆层纸卷绕缺陷检测方法，应用于视觉传感器系统，其特征在于，所述的视觉传感器系统包括视觉传感器、环形光源、支架、转盘和若干个同步触发传感器，待检测的干电池正立放置在所述的转盘中心，所述的转盘保持绕中轴线匀速旋转，若干个同步触发传感器等间隔均匀分布在所述的转盘侧面；所述的环形光源置于所述的视觉传感器前端，所述的视觉传感器安装在所述的支架上，所述的支架末端的轴线与竖直方向成固定夹角且其延长线与正立放置的干电池的轴线相交于干电池的顶端；所述的视觉传感器与若干个同步触发传感器电连接，根据同步触发传感器的数字量信号精确控制干电池图像的拍摄位置；所述的视觉传感器还与所述的环形光源电连接，用于在采集图像时提供照明；

所述的检测方法包括下列步骤：

S1、视觉传感器初始化，同步触发模块、光源驱动模块、图像处理模块依次进行默认值设定；

S2、视觉传感器循环判断若干个同步触发传感器是否已产生开关量信号，若任一同步触发传感器已触发则转至下一步，否则继续等待开关量信号；

S3、视觉传感器的同步触发模块处理同步触发传感器获取的位置信息，产生光源触发信号控制光源驱动模块，实现环形光源的高速频闪；

S4、上述光源触发信号经延时后产生图像采集触发信号，视觉传感器控制图像处理模块利用全局电子快门进行高速图像采集；

S5、图像采集完毕后，视觉传感器的光源驱动模块停止工作，与之连接的环形光源随即熄灭；

S6、视觉传感器的图像处理模块针对采集到的图像进行缺陷检测，待检测完毕后通过外部通讯接口输出最终结果；所述的步骤S6过程如下：

S601、采用直方图均衡化对采集到的干电池图像进行图像增强，改善图像的对比度并突出特征区域；

S602、利用邻域平均法实现滤波处理，消除图像的干扰噪声；

S603、联合携带灰度方向的快速特征点检测和基于多像素块比较的二进制描述向量对具有明显特征的干电池外筒进行粗定位，找出浆层纸边缘所在的感兴趣区域，缩小搜索范围以便于后续缺陷判定的开展；

S604、采用基于自适应阈值的改进最大类间方差法对所述的感兴趣区域进行阈值分割，得到二值图像；

S605、在所述的二值图像中利用Canny算子提取边缘，再根据浆层纸的边缘特征进行筛选，从而得到目标轮廓；

S606、以像素为单位遍历所述的目标轮廓，基于梯度响应计算判断其是否存在突变，若响应值大于指定阈值则判定为缺陷，否则即视为正常；

其中，所述的步骤S603中对干电池外筒进行粗定位过程如下：

S6031、先检测特征点，其判定公式为

式中：I(m)是中心像素点的灰度值，I(x)是圆形区域上任意一点的灰度值，ε_I是灰度值之差的阈值，N是所有圆形区域上的点与中心点的响应函数值之和，当N大于一定阈值时可判定该中心点为特征点；

S6032、进而求出各特征点的灰度方向，其计算公式为：

式中：m₀₁,m₁₀是该特征点邻域的1阶不变矩；

S6033、在各特征点的邻域内随机选取n对位置(x_i,y_i)，组成一个无向的2×n描述矩阵，记为：

然后采用经灰度方向θ确定的仿射变换矩阵R_θ对S进行旋转，从而得到新的有向位置矩阵：

根据上述位置矩阵进行各像素块的逐一比较，可生成一个n维二进制描述向量；

S6034、待所有特征点的二进制描述向量计算完毕后，利用暴力搜索的方式得到粗匹配对，然后基于近邻比值、双向匹配、夹角余弦的约束联合进行匹配提纯，最终通过反复迭代的方法获得模板图像相对于目标图像的变换矩阵，从而实现干电池外筒的粗定位。

2.根据权利要求1所述的一种用于干电池浆层纸卷绕缺陷检测方法，其特征在于，同步触发传感器的数量为3个，3个同步触发传感器按120度的间隔均匀分布在所述的转盘侧面。