CN103438836A

CN103438836A - 折弯件折弯角度测量设备、系统及方法

Info

Publication number: CN103438836A
Application number: CN2013103733796A
Authority: CN
Inventors: 李�昊; 钟懿; 孙国香; 付顺强; 汪志凯
Original assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Zoomlion Heavy Industry Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明公开了一种折弯件折弯角度测量设备、系统以及方法，该设备包括：接收器，用于接收折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；以及控制器，与该接收器连接，该控制器包括：预处理模块，用于将接收到的折弯面图像进行灰度化处理；边缘检测模块，用于对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；直线检测模块，用于检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及折弯角度计算模块，用于根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。本发明具有测量效率高、精度高、稳定性高等优点，并且可以实现动态测量。

Description

折弯件折弯角度测量设备、系统及方法

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体地，涉及一种折弯件折弯角度测量设备、系统及方法。

背景技术

在工程机械领域，起重机吊臂质量直接关系到起重机的整体性能，而吊臂截面形状是影响吊臂承载能力的主要因素。因此，在吊臂成形制造工艺中，对其折弯件的角度控制尤为重要。现有技术中，测量折弯件角度的方法包括机械式测量、电磁式测量、人工测量、和光学测量等。

近年来针对接触式检测方法（机械式测量、电磁式测量、人工测量、和光学测量等方法）存在的局限性，提出了基于图像处理技术的角度检测方法（即非接触式测量方法），这种方法将采集到折弯件的图像数据经过图像处理后得到折弯件弯曲后其左右两侧的边缘线来计算折弯角度。这种方法可以更加方便、直观地对角度进行检测，并且也无需在折弯机上安装角度编码器等检测元件，减少了折弯角度测量的复杂性并增强了灵活性。这种非接触式测量方法目前仅利用最小二乘法将获取的几个点拟合成边缘线，测量到的角度精确性不高。并且，当采集到的图像数据存在干扰时（例如，在工业现场环境中），上述拟合方法无法准确地拟合边缘线，甚至无法完成折弯角度的测量。

发明内容

针对现有的技术中存在的上述问题，本发明提出了一种折弯件折弯角度测量设备、系统及方法。

本发明提供了一种折弯件折弯角度测量设备，该设备包括接收器，用于接收折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；以及控制器，与该接收器连接，该控制器包括：预处理模块，用于将接收到的折弯面图像进行灰度化处理；边缘检测模块，用于对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；直线检测模块，用于检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及折弯角度计算模块，用于根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。

此外，本发明还提供了一种折弯件折弯角度测量系统，该系统包括图像采集装置，用于采集折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；以及根据本发明的折弯件折弯角度测量设备，与所述图像采集装置连接。

相应地，本发明也提供了一种折弯件折弯角度测量方法，该方法包括采集折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；对采集到的折弯面图像进行灰度化处理；对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。

本发明提供的折弯件折弯角度测量设备、系统及方法，通过对采集到的折弯件的折弯面图像采用边缘检测和直线检测技术而获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线，之后可以根据两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。本发明具有测量效率高、精度高、灵活性强、稳定性高、抗干扰性强、对现场环境要求不高等优点，可以实现在短时间内完成测量系统的安装和调试，测量过程中无需人工干预，并且采用本发明提供的折弯件折弯角度测量设备、系统及方法，不但可以测量折弯件折弯成形的角度，还可以实时测量在折弯过程中折弯件受力回弹后的角度，可以实现动态测量。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量系统的示意图；

图2是根据本发明的一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量系统的示意图；

图3是根据本发明的一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量系统测量的折弯角度示意图；

图4是根据本发明的一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量方法的流程图；以及

图5是根据本发明的另一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量方法的流程图。

附图标记说明

100折弯件折弯角度测量设备 200图像采集装置

300折弯机 400折弯件

400a，400b折弯件的折弯边

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1和图2根据本发明的一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量系统的示意图。如图1和图2所示，该系统可以包括：图像采集装置200，用于采集折弯件400的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；以及根据本发明的折弯件折弯角度测量设备100，与所述图像采集装置200连接。

本发明提供的折弯件折弯角度测量设备100可以包括：接收器，用于接收折弯件400的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；以及控制器，与该接收器连接，该控制器包括：预处理模块，用于将接收到的折弯面图像进行灰度化处理；边缘检测模块，用于对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；直线检测模块，用于检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及折弯角度计算模块，用于根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。

具体来说，折弯件折弯角度测量系统进行如下所述的折弯角度测量操作。如图1和图2所示，可以将图像采集装置200安装在折弯机300旁的任何适当的位置，优选地，为了采集包括构成折弯角的两条折弯边的折弯面图像，可以将图像采集装置200安装在折弯机300的侧面，用于监控整个折弯过程。应当理解的是，图像采集装置200可以是任何能够实现采集图像的适当的装置（例如，CCD数字摄像机、数码相机等），本发明对此不进行限定。

在折弯过程中，首先将待折弯的折弯件400水平放置在折弯机300上（如图1所示），之后操作折弯机300开始折弯过程使折弯件400受力开始变形（如图2所示的折弯件400），此时图像采集装置200可以采集折弯件400的折弯面图像（获取连续的图像帧），所采集的折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边。之后，图像采集装置200将采集到折弯面图像传送给与其连接的根据本发明的折弯件折弯角度测量设备100，折弯件折弯角度测量设备100接收采集到的折弯面图像并开始执行下述折弯角测量操作。

图3是根据本发明的一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量系统测量的折弯角度示意图。其中，折弯件折弯角度测量设备100的接收器可以接收采集到的折弯件400的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边，即如图3所示的折弯件的折弯边400a和400b。之后，与该接收器连接的控制器对该折弯面图像进行一系列的图像处理，以从折弯面图像中获得两条折弯边400a和400b的直线的斜率（即两条折弯边400a和400b与水平面的夹角分别为θ₁和θ₂，如图3所示），从而计算出折弯件400的折弯角度θ（例如，θ=180-（θ₁+θ₂））。

根据本发明的一种实施方式，所述控制器包括预处理模块，用于将接收到的折弯面图像进行灰度化处理，将采集到的彩色图像转换为只包含亮度信息的灰度图像；边缘检测模块，用于对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘（例如，利用Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子等）；直线检测模块，用于检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线，所述直线检测模块可以包括：检测单元，用于根据所述图像边缘通过霍夫（Hough）变换来检测图像边缘中的直线；以及合并和筛选单元，用于通过较短距离阈值直线合并和长度阈值分割对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边400a和400b的直线。所述控制器还包括折弯角度计算模块，用于根据获得的两条折弯边的直线的斜率（即两条折弯边400a和400b与水平面的夹角分别为θ₁和θ₂，如图3所示）计算折弯件的折弯角度θ。采用本发明提供的折弯件折弯角度测量设备100，不但可以测量折弯件400折弯成形的角度，还可以实时测量在折弯过程中折弯件400受力回弹后的角度，实现对折弯件400在整个折弯过程中的实时、动态角度测量。

根据本发明的另一种实施方式，为了进一步减少图像处理的复杂度和运行时间，和降低不必要的噪声干扰（例如，采集到折弯面图像中不仅包括构成折弯角的两条折弯边的图像，还包括折弯机300的图像），该控制器的所述预处理模块还可以用于在对折弯面图像进行灰度化处理之前，对折弯面图像进行感兴趣区域（Region Of Interest,ROI）提取，例如提取出折弯面图像中仅包括构成折弯角的两条折弯边的图像，优选地可以采用区块选取（例如矩形框等）或轮廓选取，来去除折弯机300的图像。之后，控制器仅需要对折弯面图像中感兴趣区域进行上述灰度化、边缘检测、霍夫变换、较短距离阈值直线合并、长度阈值分割等图像处理操作。

应当理解的是，虽然在上述描述中控制器包括多个不同功能的独立模块和单元，但是上述示例仅是较为优选的示例性结构，本领域技术人员可以根据实际情况或需要（例如，现场环境、可用资源等）配置控制器包括多个不同功能的模块或单元，或者包括集成多个不同功能的单个模块或单元。

图4是根据本发明的一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量方法的流程图。该方法可以包括：

在步骤1001，采集折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；

在步骤1002，对采集到的折弯面图像进行灰度化处理；

在步骤1003，对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；

在步骤1004，检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及

在步骤1005，根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。

图5是根据本发明的另一种实施方式的示例折弯件折弯角度测量方法的流程图。该方法还可以包括：

在步骤2001，采集折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；

在步骤2002，对采集到的折弯面图像进行感兴趣区域（ROI）提取；

在步骤2003，对提取的折弯面图像的感兴趣区域进行灰度化处理；

在步骤2004，对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；

在步骤2005，检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及

在步骤2006，根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。

上述方法步骤中的折弯面图像的采集、图像处理方法的选择、折弯件的折弯角度的计算等的实施方式如上所述，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种折弯件折弯角度测量设备，该设备包括：

接收器，用于接收折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；以及

控制器，与该接收器连接，该控制器包括：

预处理模块，用于将接收到的折弯面图像进行灰度化处理；

边缘检测模块，用于对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；

直线检测模块，用于检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及

折弯角度计算模块，用于根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。

2.根据权利要求1所述的设备，所述预处理模块还用于在对折弯面图像进行灰度化处理之前，对折弯面图像进行感兴趣区域提取。

3.根据权利要求1所述的设备，所述直线检测模块包括：检测单元，用于根据所述图像边缘通过霍夫变换来检测图像边缘中的直线；以及合并和筛选单元，用于通过较短距离阈值直线合并和长度阈值分割对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线。

4.一种折弯件折弯角度测量系统，该系统包括：

图像采集装置，用于采集折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；以及

根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的折弯件折弯角度测量设备，与所述图像采集装置连接。

5.一种折弯件折弯角度测量方法，该方法包括：

采集折弯件的折弯面图像，该折弯面图像包括构成折弯角的两条折弯边；

对采集到的折弯面图像进行灰度化处理；

对灰度化处理图像进行边缘检测以提取图像边缘；

检测所述图像边缘中的直线并对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线；以及

根据获得的两条折弯边的直线的斜率计算折弯件的折弯角度。

6.根据权利要求5所述的方法，该方法还包括：在对采集到的折弯面图像进行灰度化处理之前，对折弯面图像进行感兴趣区域提取。

7.根据权利要求6所述的方法，其中根据所述图像边缘通过霍夫变换来检测图像边缘中的直线，以及通过较短距离阈值直线合并和长度阈值分割对检测到的直线进行合并和筛选，以获得折弯面图像中构成折弯角的两条折弯边的直线。