[发明专利]一种基于机器视觉的活塞角向测量系统及方法

说明书

本发明的一种基于机器视觉的活塞角向测量系统及方法，通过使用机器视觉技术达到活塞的角向测量，可实现活塞的上料功能。其中系统包括：工控机、工业相机、光源、变焦镜头、控制平台、图像采集模块、运动控制模块、图像处理模块、算法模块；所述工业相机将模拟图像转换为数字图像；所述光源位于活塞检测位置两侧；所述变焦镜头垂直朝向活塞表面，位于活塞检测位的正上方；所述图像采集模块电性连接所述的工业相机与工控机；所述运动控制模块电性连接控制平台与运动控制模块；所述图像处理模块优化算法模块所需数据；所述算法模块运行算法并反馈给工控机结果。本发明通过使用系统可替代传统人工方法，实现高效率，更稳定的测量功能，并节约劳动成本。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及一种基于机器视觉的活塞角向测量系统及方法。

背景技术

在工业领域内，活塞表面一般都为圆形。此表面特征常常用于实现定位、上料，取料等功能。目前，对于活塞的上料往往依赖于人工上料。即通过活塞定位点，将活塞放在固定位置，等待下一步的处理。但如今，随着人工智能的兴起，只要输出一个旋转角向，完全可以用机器视觉代替人工方法。

人工测量只能满足一定范围内的精度要求，但满足精度要求的同时不能满足测量效率。激光测量可以生成活塞的三维结构图，但并不能进行质检(如表面缺陷)，且造价昂贵。机械的测量方法往往使用“限位”方法，但容易造成活塞磨损，长期工作更容易造成精度上的丢失。所以，采取机器视觉来实现上料是最有效的手段之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有上述技术的缺陷，提供一种用于活塞上料的机器视觉系统以及检测方法，能精准保证活塞角向的测量，从而实现替代传统人工方法，提高效率，提供更稳定的测量功能，并节约劳动成本。

本发明的技术方案是：提供一种基于机器视觉的活塞角向测量系统，包括：工控机、工业相机、光源、变焦镜头、控制平台、图像采集模块、运动控制模块、图像处理模块、算法模块；所述工业相机将模拟图像转换为数字图像；所述光源位于活塞检测位置两侧；所述变焦镜头垂直朝向活塞表面，位于活塞检测位的正上方；所述图像采集模块电性连接所述的工业相机与工控机；所述运动控制模块电性连接控制平台与运动控制模块；所述图像处理模块优化算法模块所需数据；所述算法模块运行算法并反馈给工控机结果。

作为对本发明的改进，所述工控机用于接收图像，所述工控机用于接收图像，计算图像处理模块数据和计算算法模块数据；所述计算图像处理模块数据过程为：将灰度图像转化为二值图像；对二值图像进行高斯滤波平滑处理；对经过高斯滤波平滑处理过后的图像进行数字形态学操作运算；所述计算基于圆拟合的活塞角向测量方法数据过程为：构造所有边缘点坐标集合，公式为：

其中，s₁以及s₂分别为Sobel算子的3×3的沿水平和垂直方向卷积核,A为原图像；I_x与I_y分别为图像沿着水平方向，垂直方向计算出的梯度，I为归一化结果；将得到的边缘坐标点记为(x_i,y_i),i∈O,O为边缘坐标点集合；计算边缘点坐标集合对于圆心、半径的影响，公式为：

其中，e_i为拟合误差，(x_i,y_i)为边缘点坐标，Q为平方和函数，(a,b)为圆心，r为半径；筛选拟合结果；计算并输出角向，公式为：