[发明专利]一种基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法

说明书

本发明公开一种基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，首先，获取悬浮间隙区域的原始高清图像，处理得到悬浮间隙感兴趣区域的二值化图像；然后通过计算悬浮间隙感兴趣区域二值化图像中二值化结果为1的像素点个数，得到悬浮间隙感兴趣区域的像素面积s；最后将像素面积s与实际间隙距离进行标定，计算实际间隙距离d。本发明根据悬浮间隙感兴趣区域图像像素面积计算实际间隙距离测量精度高，抗干扰能力强，能有效去除悬浮间隙感兴趣区域存在的非对称干扰同时对干扰故障位置进行报警和定位；通过悬浮间隙感兴趣区域图像像素面积变化计算实际悬浮间隙距离变化，跟踪灵敏且线性度高，实时性和精确度均能满足悬浮球控制系统需求。

技术领域

本发明涉及磁悬浮技术和图像处理技术领域，具体为一种基于图像处理的悬浮间隙高精度视觉检测方法。

背景技术

悬浮间隙信号检测是磁悬浮系统进行闭环控制的重要一环，磁悬浮系统通过间隙信号的实时反馈来调整电磁力大小使被控对象克服重力稳定在平衡位置。悬浮间隙信号检测的精确度及实时性直接影响到磁悬浮系统的控制性能好坏。在磁悬浮球系统中，悬浮间隙实际是指悬浮钢球上顶点到电磁铁下表面的距离，因此间隙传感器实质上是一种位移传感器。

常见的位移传感器主要有电涡流式、电容式、光电式和压力式。磁悬浮球系统在悬浮状态时钢球和电磁铁无任何机械接触，属于非接触位移测量，因此磁悬浮应用场景下只能选取非接触式位移传感器，而压力式传感器属于接触式的位移测量传感器，故不适合悬浮测量系统。电容式传感器虽然结构简单、成本低，但它需要较高供电电压、非线性误差较大。电涡流传感器在悬浮测量系统应用广泛，但还存在很多缺点与不足，比如测量精度受温度和被测物体表面粗糙度影响很大，需要进行温度补偿和非线性校正，并且成本较高，电涡流传感器输出值需要经过A/D转换才能接入控制系统。光电式传感器是根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移，最大的缺点是易受干扰，环境适应性差。

计算机视觉的前沿研究一直在不断取得新的突破，数字图像处理技术的发展和完善使得其广泛应用于国防、科研和工业等领域，推动了社会发展进步。通过图像处理技术进行视觉测距作为一个重要的研究方向，在无人机避障，自动驾驶、目标检测定位、非接触测量等领域已经发挥了巨大的作用。图像处理视觉测距重点研究物体的空间位置和几何尺寸，测量方法简单可靠，技术提升空间较大，随着计算能力提高和硬件性能提升未来将会拥有更加广阔的应用场景。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于图像处理技术根据悬浮间隙区域图像像素面积进行悬浮间隙高精度检测的新方法，通过视觉测距实现对悬浮间隙的精确测量，测量结果线性度高，无需A/D转换可直接接入控制系统。技术方案如下：

一种基于图像处理的悬浮间隙视觉检测方法，包括以下步骤：

步骤1：获取悬浮间隙区域的原始高清图像，处理得到悬浮间隙感兴趣区域的二值化图像；

步骤2：通过计算悬浮间隙感兴趣区域二值化图像中二值化结果为1的像素点个数，得到感兴趣间隙区域的像素面积s；

步骤3：将像素面积s与实际间隙距离进行标定，计算实际间隙距离：

步骤31：根据悬浮球系统的悬浮工作间隙范围，通过图像采集和处理得到悬浮球系统的最大工作间隙d_max时对应的悬浮间隙感兴趣区域的像素面积和最小工作间隙d_min=0时对应的悬浮间隙感兴趣区域的像素面积；

步骤32：通过公式，得到实际悬浮间隙距离与像素面积的标定关系，即单位像素面积对应的实际间隙距离大小，P为标定系数；