[发明专利]固结磨料磨具表面地貌检测方法及装置

摘要

本发明公开了固结磨料磨具表面地貌检测方法及装置,方法包括以下步骤：将CCD相机通过图像采集卡和计算机相连，CCD相机将被测固结磨料磨具画面传输给计算机并在计算机显示器上显示，改变CCD相机的位置并旋转被测固结磨料磨具使得CCD相机镜头对准被测固结磨料磨具的被测表面区域；连续获取磨具被测区域表面地貌图像形成图像序列，并将摄取的被测固结磨料磨具被测区域表面地貌图像传送到计算机中进行图像处理；将获取的固结磨料磨具表面地貌三维信息按照国际标准ISO25178‑2计算表面三维评价参数，实现对固结磨料磨具表面地貌进行评价。本方法和装置不会造成磨具磨损和损坏。

主权项

1.固结磨料磨具表面地貌检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将CCD相机通过图像采集卡和计算机相连，CCD相机将被测固结磨料磨具画面传输给计算机并在计算机显示器上显示，改变CCD相机的位置并旋转被测固结磨料磨具使得CCD相机镜头对准被测固结磨料磨具的被测表面区域；步骤二、连续获取磨具被测区域表面地貌图像形成图像序列，并将摄取的被测固结磨料磨具被测区域表面地貌图像传送到计算机中进行图像处理，具体步骤为：(a)带动CCD相机向远离被测固结磨料磨具方向移动，同时观察计算机显示的固结磨料磨具被测区域表面地貌图像，当获取的表面地貌图像出现完全离焦时停止平移工作台，设定此位置为测量终止位置Pe，从测量终止位置Pe开始驱动CCD相机向靠近被测固结磨料磨具方向移动，同时观察计算机显示的固结磨料磨具表面地貌图像，当获取的表面地貌图像从测量终止位置Pe完全离焦开始，经历了聚焦，然后再次完全离焦时停止工作台，设定此位置为测量开始位置Ps；(b)通过CCD相机获取测量开始位置Ps的固结磨料磨具被测区域表面地貌图像，图像编号设定为I0，图像I0应处于完全离焦状态，然后控制CCD相机从测量开始位置Ps向远离固结磨料磨具方向移动，并每间隔移动δ距离通过CCD相机获取固结磨料磨具被测区域表面图像，同时记载该幅图像对应的CCD相机成像位置，直到搭载了CCD相机的驱动装置移动到步骤(a)中设定的测量终止位置Pe，图像编号依次设定为I1，I2，…In‑1，In，测量终止位置Pe获取的图像对应编号为In，图像I0，I1，…In‑1，In组成图像序列IN，n＝(Pe‑Ps)/δ，其中获取图像的间隔移动距离δ是预先设定值；(c)取固结磨料磨具被测区域表面地貌图像上一图像点(i，j)，取图像点(i，j)在图像序列IN上的全部图像构成该图像点的图像序列Iori，图像点(i，j)的坐标i和j，为在图像坐标系下的二维坐标；分别取从测量开始位置P_s至测量结束位置P_e位置获取的全部完全离焦图像，组成图像点(i，j)的完全离焦图像序列I_b(i，j)，该序列中的图像分别依次标记为其中m为完全离焦图像的数量；按照式(1)所示公式对所述图像序列Ib(i，j)中完全离焦图像进行均值化处理得到图像点(i，j)的背景图像B(i，j)，使用公式(2)将图像序列Iori中所有图像去除背景图像后形成新的图像序列Inew，Inew(i,j)＝Iori(i,j)‑B(i,j) (2)(d)利用公式(3)～(5)计算图像点(i，j)在图像序列各图像中的清晰度F:s＝Nump×Numq (4)F＝∑(i,j)∈Ω(p,q)(Inew(i,j)‑u(i,j))2 (5)式中，(p，q)表示图像点(i，j)所在的八邻域，s表示该邻域的图像点数量总和，Num_p表示图像点(i，j)的八邻域在图像坐标系下x方向上尺寸，Num_q表示图像点(i，j)的八邻域在图像坐标系下y方向上尺寸，表示图像点(i，j)完全离焦图像序列，u(i，j)表示八邻域内灰度均值；(e)由步骤(d)计算出点(i，j)在图像序列Inew各图像上的清晰度F，利用高斯插值拟合算法对F进行拟合计算，能够获得F连续变化曲线，由F连续变化曲线获得该曲线的拐点及拐点对应成像位置，所述的拐点对应成像位置为图像点(i，j)成像最清晰处，且所述的拐点对应的图像点(i，j)在固结磨料磨具表面上的对应点位于相机焦平面上；(f)根据式(6)所示的高斯成像公式，CCD相机焦距f为定值，则此时图像点(i，j)在固结磨料磨具表面上对应点的物距u与聚焦平面位置v满足双映射关系，根据此映射关系计算得到图像点(i，j)在固结磨料磨具表面对应的地貌特征的高度信息，结合该点图像的二维坐标，得到图像点(i，j)对应的固结磨料磨具表面地貌特征三维信息；(g)针对固结磨料磨具被测区域表面地貌图像上所有点执行本步骤(c)～(f)，获取测量区域所有点的高度信息，结合各点图像的二维坐标，得到测量区域所有点的三维坐标，实现测量区域内固结磨料磨具表面地貌特征检测；(h)控制被测固结磨料磨具进行旋转和平移，依次选定被测区域，对每个测量区域重复本步骤二中的(a)‑(g)，最终完成对整个固结磨料磨具表面的扫描，获取固结磨料磨具完整表面地貌特征信息；步骤三、将获取的固结磨料磨具表面地貌三维信息按照国际标准ISO25178‑2计算表面三维评价参数，实现对固结磨料磨具表面地貌进行评价。