[发明专利]基于机器视觉的钢球检测方法

说明书

基于机器视觉的钢球检测方法，包括钢球识别检测算法和在线机器视觉系统图像处理，对盐浴电阻炉对钢球进行淬火的过程进行监测，对钢球进行拍摄，利用图像识别技术对拍摄图像中的钢球计数，可以智能控制钢球的淬火流程按规定进行；完成了实时在线检测系统，并对钢球数目不符合规定的情况提出报警。检测系统包括照明装置、摄像头、沥篮、框架、第一支架、第二支架、霍尔传感器，照明装置由相连的LED光源、板型灯组成，LED光源设在板型灯上；沥篮通过拉杆设在框架上并进行上下运动，框架上部设有与开关相连的霍尔传感器，框架上通过第一支架连接设有板型灯，框架上通过第二支架连接设有摄像头，板型灯、摄像头依次位于沥篮上前方且均朝向沥篮设置。

技术领域

本发明属于钢球加工技术领域，具体涉及基于机器视觉的钢球检测方法。

背景技术

目前，钢球可以根据加工工艺、材料、应用等分为不同的种类，其中轴承钢球为工业中重要的基础零部件，需要通过锻打、旋压、轧制和铸造等方式生成的一种球状形铁合金耐磨体。在钢球的制作工艺中，淬火起着至关重要的作用。淬火能增加钢的强度和硬度、弹性和耐磨性，经过淬火的工件可以有效延长其使用寿命，从而降低工业成本。轴承钢球是工业中重要的基础零部件，准确把握生产过程中的淬火工艺，可以有效保证钢球的强度和硬度等。

图像处理是指用计算机对数字图像进行分析和处理，以达到所要求效果和得到所需要信息的技术，常用的图像处理方法有图像增强、图像分割、图像识别和图像分类等。根据某钢球生产厂家的实际需求，研究盐浴淬火后钢球图像识别计数算法，目的是通过采集盐浴炉末端从淬火槽中输出的钢球图像，运用图像识别计数对钢球进行自动识别计数的研究，保证钢球淬火过程按规定进行。

发明内容

有鉴于此，为解决上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了基于机器视觉的钢球检测方法，对盐浴电阻炉对钢球进行淬火的过程进行监测，对钢球进行拍摄，利用图像识别技术对拍摄图像中的钢球计数，可以智能控制钢球的淬火流程按规定进行；完成了实时在线检测系统，并对钢球数目不符合规定的情况提出报警。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于机器视觉的钢球检测方法，该检测方法用到的检测系统包括照明装置、摄像头、沥篮、框架、第一支架、第二支架、霍尔传感器，所述照明装置由相连的LED光源、板型灯组成，LED光源设在板型灯上；

所述沥篮通过拉杆设在框架上并进行上下运动，所述框架上部设有与开关相连的霍尔传感器，框架上通过第一支架连接设有板型灯，框架上通过第二支架连接设有摄像头，板型灯、摄像头依次位于沥篮上前方且均朝向沥篮设置；

该检测方法包括以下步骤：

S1：采用前光照的照射方案，板型灯、摄像头均利用旋转机构设置在装有钢球的沥篮上前方，板型灯从侧面进行照明，摄像头从正前方进行拍照；根据拍摄时的光源不仅需要保证足够的整体亮度照亮物体，还需考虑最大化突出物体在图像中的特征量，增加对比度的要求；

S2：当沥篮通过框架上的拉杆从熔盐中提升至最高点，沥篮上方的篮盖打开至最大角度，触发霍尔传感器，接触开关后摄像头和板型灯开始工作，在设置拍摄间隔和拍摄时长里，沥篮开盖将钢球倒出，从拍摄中选择钢球完整展现的图像并进行后续图像处理和识别；

S3：图像处理：

S31：图像预处理：S311：对原始图像利用抠图算子，裁剪出需要的目标区域，可以有效避免篮盖或边缘的大量反光点造成的干扰；

S312：利用点计算对数字图像进行基本的线性变换，对图像进行增强，伸缩目标区域的像素值，提高目标和背景的对比度；图像增强主要利用灰度变换法，这里利用一种满足识别钢球实际需求的变换函数，直接在空间域中进行，表达式如下：

g(x,y)＝k×f(x,y)+a (1)

其中，f(x,y)表示原图像坐标为(x,y)的像素值，g(x,y)表示变换后的像素值，k代表变换函数的斜率，k＝255/(GMax-GMin)，a＝-k*GMin，GMax为图像最大像素值，GMin为图像最小像素值；