CN105403568A - 喷嘴检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷嘴检测系统和方法，该系统位于工作仓体内，用于对喷嘴进行喷雾检测，包括处于工作仓体中心，用于固定喷嘴的夹具；设置于工作仓体周边，用于拍摄固定在夹具上的喷嘴喷射出来的喷雾锥角的摄像机；安装于工作仓体顶部，用于发出白色光源并对摄像机补光的LED灯源，用于获取工作仓体内的光照环境，并根据工作仓体内的光照环境，适时调节LED灯源的光源强度以及利用LED灯源的光源强度，对摄像机拍摄的喷雾锥角进行灰度处理以确定喷雾锥角大小的处理器。本发明有效解决了目视观测问题，减轻操作者的劳动强度；且能避免照明光源对仓体内的照明环境的影响。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种喷嘴检测系统和方法。
背景技术
航空煤油为透明液体，若要获取航空煤油流经喷嘴喷出的油雾锥角的大小，如图1所示，传统方式采用试验箱安装机械标尺80的方式，通过机械标尺80靠近油雾锥角，然后数出单位时间内溅射到机械标尺80上油滴的数量，从而确定零件孔喷出的油雾锥角的角度，每个操作者观测角度不同，读出的锥角的大小也不一样，这种方式受人为因素的干扰较大，测量数据不准确。若采用机器视觉系统分析喷嘴喷出油雾锥体角度的方法，均要求拍摄出来的图像与背景的灰度差异明显，图像上噪声尽量小，锥体边界与背景之间的界限分明。一般测试环境要求仓体尽量密封，屏蔽外界光线对仓体内光照的影响。为了将图像在软件分析时尽量明显，避免出现背景噪声过大，通常使用的方法是采用红光或蓝光等差异较大的光源，可以使图像明显，便于分析。但是采用的背景光源为红色或者其他光源，会使仓体内部光线强度过亮或者偏暗。而操作者为了目视油雾锥体，确认油雾锥体的正确性，或者零件安装的准确性，需要从工作仓体外部进行观看作为初步检查；另外，以上红光等光源很容易使操作者目视检测喷雾时产生视觉疲劳，刺激操作者的眼睛，使观测困难。同时工作仓体需工作在光线照明的环境下，所以不能避免外界光线对工作仓体内部的光线的影响，使工业相机拍摄的图像不理想，造成分析软件对图像处理时出现偏差。
因此，如何设计一种能够避免外界光线干涉且对喷嘴喷出的油雾锥角大小进行精确检测，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种喷嘴检测系统和方法，以达到避免外界光线干涉并对喷嘴喷出的油雾锥角大小进行精确检测的目的。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种喷嘴检测系统，位于工作仓体内，用于对喷嘴进行喷雾检测，包括：
处于工作仓体中心，用于固定喷嘴的夹具；
设置于工作仓体周边，用于拍摄固定在夹具上的喷嘴喷射出来的喷雾锥角的摄像机；
安装于工作仓体顶部，用于发出白色光源并对摄像机补光的LED灯源；
用于获取工作仓体内的光照环境，并根据工作仓体内的光照环境，适时调节LED灯源的光源强度以及利用LED灯源的光源强度，对摄像机拍摄的喷雾锥角进行灰度处理以确定喷雾锥角大小的处理器。
进一步地，喷雾锥角检测系统还包括：
与摄相机和夹具位于同一轴线上，用于设定摄像机的拍摄背景的背景暗盒。
进一步地，背景暗盒的横截面呈梯形。
进一步地，背景暗盒的底板上设置有漏油孔。
进一步地，喷雾锥角检测系统，还包括：
套设在夹具上，用于吸附喷嘴喷射出来的油雾的滤网。
进一步地，摄像机包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头和第二摄像头呈夹角设置。
进一步地，LED灯源的数量为多个，且在仓体顶部呈周向分布。
根据本发明的另一方面，还提供了一种喷嘴检测方法，包括步骤：
获取工作仓体内的光照环境，并根据工作仓体内的光照环境，适时调节LED灯源的光源强度；
利用LED灯源的光源强度，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，对喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，显示喷雾锥角的边界直线，并计算出边界直线呈现的夹角大小以确定喷雾锥角大小。
进一步地，利用LED灯源的光源强度，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，对喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，显示喷雾锥角的边界直线，并计算出边界直线呈现的夹角大小以确定喷雾锥角大小的步骤之后还包括：
在设定的压力值下，采用摄像机在不同位置拍摄喷雾锥角，获得不同位置的喷雾锥角值，将不同位置的喷雾锥角值分别与预设的角度阈值比对，若不同位置的喷雾锥角值均在预设的角度阈值内，则喷嘴检测合格。
进一步地，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，对喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，显示喷雾锥角的边界直线，并计算出边界直线呈现的夹角大小以确定喷雾锥角大小的步骤之后还包括：
在设定的压力值下，采用互成夹角设置的第一摄像头和第二摄像头分别对喷雾锥角进行拍摄，以获得第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值；将第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值与预设的角度阈值比对，若第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值均在预设的角度阈值范围内，则喷嘴检测合格。
本发明具有以下有益效果：
1、采用的背景光源为普通的白色LED灯源，色温与自然光接近，有效解决了目视观测问题，减轻操作者的劳动强度。
2、白色光源和日常照明光源或自然光接近，能避免照明等其他光源对仓体内的照明环境的影响。
3、使用机器视觉系统，避免了人工检测时的人为干涉因素。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是现有技术中机械标尺检测示意图；
图2是本发明喷嘴检测系统优选实施例的结构示意图；
图3是图2中所述背景暗盒的结构示意图；
图4是本发明喷嘴检测方法第一实施例的流程示意图；
图5是本发明喷嘴检测方法中摄像头拍摄的喷雾锥角实际图像；
图6是本发明喷嘴检测方法中灰度处理后的喷雾锥角效果图像；
图7是发明喷嘴检测方法中喷雾边界直线确定图；
图8是本发明喷嘴检测方法第二实施例的流程示意图；以及
图9是本发明喷嘴检测方法第三实施例的流程示意图。
附图标注说明：
10、夹具；20、摄像机；30、LED灯源；40、背景暗盒；50、滤网。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图2，本发明的优选实施例提供了一种喷嘴检测系统，位于工作仓体内，用于对喷嘴进行喷雾检测，包括处于工作仓体中心，用于固定喷嘴的夹具10；设置于工作仓体周边，用于拍摄固定在夹具10上的喷嘴喷射出来的喷雾锥角的摄像机20；安装于工作仓体顶部，用于发出白色光源并对摄像机20补光的LED灯源30。喷嘴竖直安装在夹具10上。LED灯源30根据仓体内的光照环境，适时进行亮度调整，以达到在摄像机20拍摄的图像中能迅速分析出喷雾锥角的大小。
本实施例提供的喷嘴检测系统，位于工作仓体内，用于对喷嘴进行喷雾检测，包括处于工作仓体中心，用于固定喷嘴的夹具；设置于工作仓体周边，用于拍摄固定在夹具上的喷嘴喷射出来的喷雾锥角的摄像机；安装于工作仓体顶部，用于发出白色光源并对摄像机补光的LED灯源，用于获取工作仓体内的光照环境，并根据工作仓体内的光照环境，适时调节LED灯源的光源强度以及利用LED灯源的光源强度，对摄像机拍摄的喷雾锥角进行灰度处理以确定喷雾锥角大小的处理器。本实施例有效解决了目视观测问题，减轻操作者的劳动强度；且能避免照明光源对仓体内的照明环境的影响。
进一步地，参见图2和图3，喷雾锥角检测系统还包括与摄相机20和夹具10位于同一轴线上，用于设定摄像机20的拍摄背景的背景暗盒40。具体地，背景暗盒40的横截面呈梯形。采用梯形结构，在保证LED灯源30亮度的基础上，减少进入背景暗盒40灯光的强度。同时，进入背景暗盒40内的光线在反射后将进一步减弱光线的强度，摄相机20以背景暗盒40设定的背景进行拍摄，从而拍出黑色背景。拍摄的黑色背景与油雾锥角图像本身构成鲜明的对比，从而能快速分析出雾锥角图像中喷嘴喷射出来的喷雾锥角。同时背景暗盒40底板上设有漏油孔，以防止喷嘴喷射出来的油在背景暗盒40上累积而产生集油。
本实施例提供的喷嘴检测系统，采用背景暗盒设定拍照的背景，从而能快速分析出雾锥角图像中喷嘴喷射出来的喷雾锥角，提高测试效率。
进一步地，图2所示，喷雾锥角检测系统还包括套设在夹具10上，用于吸附喷嘴喷射出来的油雾的滤网50。滤网50用于减少外部因素的干涉，以保证喷嘴喷射出来的喷雾锥角的形成。
进一步地，摄像机20包括第一摄像头和第二摄像头，第一摄像头和第二摄像头呈夹角设置，本实施例优选实施例将第一摄像头和第二摄像头呈直角设置。通过呈夹角设置的摄像头，获取不同方向的喷嘴喷射出来的喷雾锥角，然后对获取的不同方向的喷雾锥角进行对比分析，以确定喷嘴是否合格。若从各个方向测得的喷雾锥角相同，则说明喷嘴呈圆形，喷嘴测试合格。若在各个方向喷射出来的喷雾锥角不相同，则说明喷嘴呈椭圆或是其他形状，喷嘴测试不合格。
进一步地，如图2所示，LED灯源30的数量为多个，且在仓体顶部呈周向分布。在本实施例中，LED灯源30环绕喷嘴安装，四个LED灯源30在仓体顶部呈周向分布，使光源形成类似圆环状分布，均匀照射在喷嘴喷射出来的喷雾锥角上，从而消除拍摄出来图片上的亮点或者暗斑。
本实施例还提供了一种喷嘴检测方法，参照图4，其包括步骤：
步骤S100、获取工作仓体内的光照环境，并根据工作仓体内的光照环境，适时调节LED灯源的光源强度。
喷嘴检测系统获取工作仓体内的光照环境，对工作仓体内的LED灯源的强度进行调节，在光照环境为强光模式下和弱光模式下分别调节LED灯源的强度，并结合摄像头拍摄的图像处理效果做预调试，以找出最佳的LED灯源强度，一旦LED灯源强度确定就不再进行修改调整。
步骤S200、利用调节的LED灯源的光源强度，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，对喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，显示喷雾锥角的边界直线，并计算出边界直线呈现的夹角大小以确定喷雾锥角大小。
利用调节的LED灯源的光源强度，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，摄像机可过滤除LED灯源发出的白色光源中的某些波长的光线，使进入摄像机的光只保留部分有利于采集和分析的光线，以便于获取灰度明显的图像，同时可以调节镜头的焦距，使摄像机获取的图像清晰，采用的LED灯源为普通的白色LED灯源，色温与自然光接近，有效解决了目视观测问题。具体地，如图5所示，图5为摄像头拍摄的喷雾锥角实际图像。在此图像中，图像的边缘界限清晰。然后对喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，直接得出效果图像，如图6所示。再将效果图像中喷雾的边界用切线法和弦长法进行确定，得出雾边界直线确定图，如图7所示。最后计算两条边界直线呈现的夹角大小，从而确定喷雾锥角大小。
进一步地，如图8所示，图8是本发明喷嘴检测方法第二实施例的流程示意图，在第一实施例的基础上，步骤S200之后还包括：
步骤S300、在设定的压力值下，采用摄像机在不同位置拍摄喷雾锥角，获得不同位置的喷雾锥角值，将不同位置的喷雾锥角值分别与预设的角度阈值比对，若不同位置的喷雾锥角值均在预设的角度阈值内，则喷嘴检测合格。
在设定的压力值下，喷嘴检测系统采用摄像机在360度不同位置拍摄喷雾锥角，获得不同位置的喷雾锥角值，将不同位置的喷雾锥角值分别与预设的角度阈值比对，若不同位置的喷雾锥角值均在预设的角度阈值内，则喷嘴检测合格。
进一步地，如图9所示，图9是本发明喷嘴检测方法第三实施例的流程示意图，在第一实施例的基础上，步骤S200之后还包括：
步骤S400、在设定的压力值下，采用互成夹角设置的第一摄像头和第二摄像头分别对喷雾锥角进行拍摄，以获得第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值；将第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值与预设的角度阈值比对，若第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值均在预设的角度阈值范围内，则喷嘴检测合格。
在设定的压力值下，喷嘴检测系统采用在零度角方向设置的第一摄像头和在90度角设置的第二摄像头，第一摄像头获得第一喷雾锥角值，第二摄像头获得第二喷雾锥角值，将第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值与预设的角度阈值比对，若第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值均在预设的角度阈值范围内，则喷嘴检测合格。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种喷嘴检测系统，位于工作仓体内，用于对喷嘴进行喷雾检测，其特征在于，包括：
处于工作仓体中心，用于固定喷嘴的夹具(10)；
设置于工作仓体周边，用于拍摄固定在所述夹具(10)上的喷嘴喷射出来的喷雾锥角的摄像机(20)；
安装于工作仓体顶部，用于发出白色光源并对所述摄像机(20)补光的LED灯源(30)；
用于获取工作仓体内的光照环境，并根据所述工作仓体内的光照环境，适时调节LED灯源(30)的光源强度以及利用所述LED灯源(30)的光源强度，对摄像机(20)拍摄的所述喷雾锥角进行灰度处理以确定所述喷雾锥角大小的处理器。
2.根据权利要求1所述的喷雾锥角检测系统，其特征在于，还包括：
与所述摄相机(20)和所述夹具(10)位于同一轴线上，用于设定所述摄像机(20)的拍摄背景的背景暗盒(40)。
3.根据权利要求2所述的喷雾锥角检测系统，其特征在于，
所述背景暗盒(40)的横截面呈梯形。
4.根据权利要求3所述的喷雾锥角检测系统，其特征在于，
所述背景暗盒(40)的底板上设置有漏油孔。
5.根据权利要求4所述的喷雾锥角检测系统，其特征在于，还包括：
套设在所述夹具(10)上，用于吸附喷嘴喷射出来的油雾的滤网(50)。
6.根据权利要求4或5所述的喷雾锥角检测系统，其特征在于，
所述摄像机(20)包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一摄像头和所述第二摄像头呈夹角设置。
7.根据权利要求1至6任一项所述的喷雾锥角检测系统，其特征在于，
所述LED灯源(30)的数量为多个，且在仓体顶部呈周向分布。
8.一种喷嘴检测方法，其特征在于，包括步骤：
获取工作仓体内的光照环境，并根据所述工作仓体内的光照环境，适时调节LED灯源的光源强度；
利用所述LED灯源的光源强度，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，对所述喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，显示所述喷雾锥角的边界直线，并计算出所述边界直线呈现的夹角大小以确定所述喷雾锥角大小。
9.如权利要求8所述的喷嘴检测方法，其特征在于，
所述利用所述LED灯源的光源强度，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，对所述喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，显示所述喷雾锥角的边界直线，并计算出所述边界直线呈现的夹角大小以确定所述喷雾锥角大小的步骤之后还包括：
在设定的压力值下，采用摄像机在不同位置拍摄所述喷雾锥角，获得不同位置的喷雾锥角值，将不同位置的喷雾锥角值分别与预设的角度阈值比对，若不同位置的喷雾锥角值均在预设的角度阈值内，则所述喷嘴检测合格。
10.如权利要求8所述的喷嘴检测方法，其特征在于，
所述利用所述LED灯源的光源强度，采用摄像机拍摄喷嘴喷射出来的喷雾锥角，对所述喷雾锥角的边界按预先设定的灰度阈值进行处理，显示所述喷雾锥角的边界直线，并计算出所述边界直线呈现的夹角大小以确定所述喷雾锥角大小的步骤之后还包括：
在设定的压力值下，采用互成夹角设置的第一摄像头和第二摄像头分别对所述喷雾锥角进行拍摄，以获得第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值；将所述第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值与预设的角度阈值比对，若第一喷雾锥角值和第二喷雾锥角值均在预设的角度阈值范围内，则所述喷嘴检测合格。
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