CN105987667B - 三角螺纹牙尖宽测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种三角螺纹牙尖宽测量方法及装置。该三角螺纹牙尖宽测量方法包括：S1.获取一待测量三角螺纹的图像；S2.提取所述待测量三角螺纹的轮廓线；S3.沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述轮廓线逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数；所述轮廓点为位于所述轮廓线上的像素点；S4.以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。本公开可以更准确的获取待测量三角螺纹的牙尖宽。

Description

三角螺纹牙尖宽测量方法及装置

技术领域

本公开涉及机械零件技术领域，具体涉及一种三角螺纹牙尖宽测量方法及三角螺纹牙尖宽测量装置。

背景技术

三角螺纹广泛应用于螺钉以及螺丝等连接部件。如图1中所示，为一段三角螺纹的剖面结构示意图。其中，三角螺纹10的螺纹部主要包括螺纹槽11和牙尖宽12，为满足工程需求，螺纹槽11和牙尖宽12的外观必须符合一定的标准；例如三角螺纹10的牙尖宽12需处于预定的范围。然而，在三角螺纹加工过程中，如果刀具刃口不够锋利，则可能导致三角螺纹表面粗糙度，出现异形角，进而使的三角螺纹牙尖宽不符合要求。在骨科创伤手术中，利用螺钉固定骨板时需将螺钉拧入骨中，正常的牙尖宽可以提供良好的把持，增加骨质与螺钉之间的把持力，但是有异形角的螺钉把持力会大大降低，所以排除牙尖宽有异形角的螺纹是十分必要的。

传统技术中，三角螺纹牙尖宽多由人工测量。但是从省力、抑制人为误差、测量的高速化和高精度化的角度出发，基于机器视觉进行三角螺纹牙尖宽测量的技术也逐渐被普及。

如图2A-2D中所示，为现有技术中基于机器视觉进行三角螺纹牙尖宽测量的流程示意图。其主要是在通过机器视觉技术获取三角螺纹之后，执行以下步骤：

1)如图2A中所示，在待测量三角螺纹的顶部边界(即牙尖宽部位)采集两个点，并基于采集到的两个点拟合出一第一直线L1；

2)如图2B中所示，在待测量三角螺纹的右侧边界(或左侧边界)采集两个点，并基于采集到的两个点拟合出一第二直线L2；

3)如图2C中所示，在待测量三角螺纹的左侧边界(或右侧边界)采集两个点，并基于采集到的两个点拟合出一第三直线L3；

4)如图2D中所示，获取第一直线和第二直线及第三直线的交点A、B，则交点A、B之间的距离即为待测量三角螺纹的牙尖宽。

然而，一方面仅用三角螺纹边界上的两点拟合直线，可能会存在误差；另一方面，如果刀具刃口不够锋利，则可能导致三角螺纹表面粗糙度，出现异形角，上述方法会导致三角螺纹牙尖宽测量错误。例如，如图3A和图3B中所示，基于现有技术中的方法并无法准确获取三角螺纹牙尖宽。

因此，如何提供一种可进一步改善上述缺陷的技术方案，实为目前迫切需要解决的课题。

发明内容

本公开的目的在于提供一种三角螺纹牙尖宽测量方法及三角螺纹牙尖宽测量装置，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供一种三角螺纹牙尖宽测量方法，包括：

S1.获取一待测量三角螺纹的图像；

S2.提取所述待测量三角螺纹的轮廓线；

S3.沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述轮廓线逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数；所述轮廓点为位于所述轮廓线上的像素点；

S4.以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。

在本公开的一种示例性实施例中，所述步骤S1还包括：

在所述图像上确定至少包括待测量三角螺纹牙尖宽的感兴趣区域；

所述步骤S3包括：

沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述感兴趣区域逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述步骤S1中通过一机器视觉面阵CCD获取所述待测量三角螺纹的图像。

在本公开的一种示例性实施例中，所述步骤S2中基于梯度算子或者SUSAN算法提取所述待测量三角螺纹的轮廓线。

在本公开的一种示例性实施例中，所述三角螺纹牙尖宽测量方法还包括：

S5.将所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离与一标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离进行比较，并根据比较结果判断所述待测量三角螺纹的牙尖宽质量。

根据本公开的第二方面，提供一种三角螺纹牙尖宽测量装置，包括：

图像采集单元，用于获取一待测量三角螺纹的图像；

轮廓提取单元，用于提取所述待测量三角螺纹的轮廓线；

扫描记录单元，用于沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述轮廓线逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数；所述轮廓点为位于所述轮廓线上的像素点；

牙尖宽计算单元，用于以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。

在本公开的一种示例性实施例中，所述三角螺纹牙尖宽测量装置还包括：

感兴趣区域确定单元，用于在所述图像上确定至少包括待测量三角螺纹牙尖宽的感兴趣区域；

所述扫描记录单元用于沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述感兴趣区域逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述图像采集单元包括一机器视觉面阵CCD。

在本公开的一种示例性实施例中，轮廓提取单元基于梯度算子或者SUSAN算法提取所述待测量三角螺纹的轮廓线。

在本公开的一种示例性实施例中，所述三角螺纹牙尖宽测量装置还包括：

质量评估单元，用于将所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离与一标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离进行比较，并根据比较结果判断所述待测量三角螺纹的牙尖宽质量。

本公开示例实施方式中，通过提取待测量三角螺纹的轮廓线，并沿垂直于牙尖宽的方向对轮廓线逐行扫描，得到每一行所包含的轮廓点数，进而以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离即可准确计算三角螺纹的牙尖宽；而且即使对于异形牙尖宽，本公开也可以准确的获取其牙尖宽。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是一段螺纹的剖面结构示意图。

图2A-图2D为现有技术中测量三角螺纹牙尖宽的流程示意图。

图3A-图3B为通过图2中方法对异形牙尖宽的测量结果示意图。

图4是本示例实施方式中一种三角螺纹牙尖宽测量方法的流程示意图。

图5是本示例实施方式中一种感兴趣区域的示意图。

图6A-图6C为本示例实施方式中提取到的三角螺纹轮廓线示意图。

图7是本示例实施方式中另一种三角螺纹牙尖宽测量方法的流程示意图。

图8A-图8C为本示例实施方式中三角螺纹牙尖宽质量评估示意图。

图9是本示例实施方式中一种三角螺纹牙尖宽测量装置的模块示意图。

附图标记说明：

10 三角螺纹

11 螺纹槽

12 牙尖宽

L1 第一直线

L2 第二直线

L3 第三直线

20 图像采集单元

30 轮廓提取单元

40 扫描记录单元

50 牙尖宽计算单元

S1-S5 步骤

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，步骤编号S1-S5并不用于限定本公开中方法步骤的实施顺序。

此外，所描述的特征或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而示出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、步骤、设备等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、步骤或者操作以避免模糊本公开的各方面。

本示例实施方式中首先提供了一种三角螺纹牙尖宽测量方法。如图4中所示，该三角螺纹牙尖宽测量方法主要包括：

S1.获取一待测量三角螺纹的图像；

S2.利用边缘轮廓提取算法，提取所述待测量三角螺纹的轮廓线；

S3.沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述轮廓线逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数；所述轮廓点为位于所述轮廓线上的像素点；

S4.以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。

下面对上述各步骤分别加以详细说明。

本示例实施方式中，所述步骤S1中可以通过一机器视觉面阵CCD(Charge-coupledDevice，电荷耦合元件)获取所述待测量三角螺纹的图像。在本公开的其他示例性实施例中，其也可以通过其他取像设备获取所述待测量三角螺纹的图像，本示例实施方式中并不以此为限。

为了便于后续处理，本示例实施方式中可以首先将待测量三角螺纹的图像转换为灰度图。为了减少后续运算量，所述步骤S1还可以包括：在所述图像上确定至少包括所述待测量三角螺纹牙尖宽的感兴趣区域。例如，以所述待测量三角螺纹牙尖宽部位为中心确定一个矩形区域为所述感兴趣区域，即如图5中的方格区域，其中每一方格代表一个像素点。

本示例实施方式中，所述步骤S2中可以采用简单有效的梯度算子在所述感兴趣区域内进行边缘检测而获取待测量三角螺纹的轮廓线，也可以采用准确度更高的SUSAN算子在所述感兴趣区域内进行边缘检测而获取待测量三角螺纹的轮廓线，本示例实施方式中对此不做特殊限定。

此外，为了便于后续的统计计算，本示例实施方式中所述轮廓线的宽度优选为所述待测量三角螺纹的图像中单个像素的宽度。如图6A-6C中所示，即为在所述感兴趣区域内提取到的一种轮廓线的示意图。

本示例实施方式中，所述步骤S3可以包括沿垂直于所述牙尖宽的方向在所述感兴趣区域逐行扫描，即对所述轮廓线进行逐行扫描，并记录扫描到的每一行所包含的轮廓点数。

所述步骤S4中以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。例如，计算得出牙尖宽所在像素行所有轮廓点像素位置横坐标的最大值与最小值的差值，再结合每个像素点所对应的实际宽度，即可准确计算首尾轮廓点间的距离从而得到所述待测量三角螺纹的牙尖宽。

容易看出，即使对于图6B和图6C中的异形角，通过本示例实施方式中所提供的三角螺纹牙尖宽测量方法，也可以准确的得到其牙尖宽。

为了对所述待测量三角螺纹牙尖宽质量进行评估，如图7中所示，本示例实施方式中所述三角螺纹牙尖宽测量方法还可以包括：

S5.将所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离与一标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离进行比较，并根据比较结果判断所述待测量三角螺纹的牙尖宽质量。

例如，如图8A-8C中所示，以所述步骤S3中所扫描的像素行为横坐标，以被扫描行所包含的轮廓点数为纵坐标，建立坐标系，并得到轮廓点分布图。图8A对应的为符合标准的牙尖宽(如图6A中所示)所对应的轮廓点分布图，其中所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离等于标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离。图8B为齿尖堆积异形牙尖宽(如图6B中所示)所对应的轮廓点分布图，其中所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离小于标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离，并且在牙尖宽所在行的左侧，存在轮廓点数第二多的一像素行。图8C为齿尖撕裂异形牙尖宽(如图6C中所示)所对应的轮廓点分布图，其中所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离小于标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离。由此可知，轮廓点的分布越向牙尖宽所在行集中，则牙尖宽角的质量越高。而且，根据轮廓点分布图，还可以在一定程度上得知牙尖宽缺陷的类型。

进一步的，本示例实施方式中还提供了一种三角螺纹牙尖宽测量装置。如图9中所示，所述三角螺纹牙尖宽测量装置主要包括图像采集单元、轮廓提取单元、扫描记录单元以及牙尖宽计算单元。其中：

所述图像采集单元用于获取一待测量三角螺纹的图像。

所述轮廓提取单元用于提取所述待测量三角螺纹的轮廓线。

所述扫描记录单元用于沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述轮廓线逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数；所述轮廓点为位于所述轮廓线上的像素点。

所述牙尖宽计算单元用于以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。

本示例实施方式中，所述三角螺纹牙尖宽测量装置还包括：

感兴趣区域确定单元，用于在所述图像上确定至少包括所述待测量三角螺纹牙尖宽的感兴趣区域；

所述扫描记录单元用于沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述感兴趣区域逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数。

本示例实施方式中，所述图像采集单元包括一机器视觉面阵CCD。

本示例实施方式中，轮廓提取单元基于梯度算子或者SUSAN算法提取所述待测量三角螺纹的轮廓线。

本示例实施方式中，所述三角螺纹牙尖宽测量装置还包括：

质量评估单元，用于将所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离与一标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离进行比较，并根据比较结果判断所述待测量三角螺纹的牙尖宽质量。

关于上述示例实施方式中的三角螺纹牙尖宽测量装置，其中各个组成单元的具体运作方式已经在有关三角螺纹牙尖宽测量方法的示例实施方式中进行了详细描述，因此此处将不做详细阐述说明。

综上所述，本公开示例实施方式中，通过提取待测量三角螺纹的轮廓线，并沿垂直于牙尖宽的方向对轮廓线逐行扫描，得到每一行所包含的轮廓点数，进而以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离即可准确计算三角螺纹的牙尖宽；而且即使对于异形牙尖宽，本公开也可以准确的获取其牙尖宽。

本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反地，在不脱离本公开的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种三角螺纹牙尖宽测量方法，其特征在于，包括：

S1.获取一待测量三角螺纹的图像；

S2.提取所述待测量三角螺纹的轮廓线；

S3.沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述轮廓线逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数；所述轮廓点为位于所述轮廓线上的像素点；

S4.以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。

2.根据权利要求1所述的三角螺纹牙尖宽测量方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

在所述图像上确定至少包括待测量三角螺纹牙尖宽的感兴趣区域；

所述步骤S3包括：

沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述感兴趣区域逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数。

3.根据权利要求2所述的三角螺纹牙尖宽测量方法，其特征在于，所述步骤S1中通过一机器视觉面阵CCD获取所述待测量三角螺纹的图像。

4.根据权利要求2所述的三角螺纹牙尖宽测量方法，其特征在于，所述步骤S2中基于梯度算子或者SUSAN算法提取所述待测量三角螺纹的轮廓线。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的三角螺纹牙尖宽测量方法，其特征在于，所述三角螺纹牙尖宽测量方法还包括：

S5.将所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离与一标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离进行比较，并根据比较结果判断所述待测量三角螺纹的牙尖宽质量。

6.一种三角螺纹牙尖宽测量装置，其特征在于，包括：

图像采集单元，用于获取一待测量三角螺纹的图像；

轮廓提取单元，用于提取所述待测量三角螺纹的轮廓线；

扫描记录单元，用于沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述轮廓线逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数；所述轮廓点为位于所述轮廓线上的像素点；

牙尖宽计算单元，用于以包含最多轮廓点的像素行为牙尖宽所在行，根据所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离计算所述待测量三角螺纹的牙尖宽。

7.根据权利要求6所述的三角螺纹牙尖宽测量装置，其特征在于，所述三角螺纹牙尖宽测量装置还包括：

感兴趣区域确定单元，用于在所述图像上确定至少包括待测量三角螺纹牙尖宽的感兴趣区域；

所述扫描记录单元用于沿垂直于所述牙尖宽的方向对所述感兴趣区域逐行扫描，并记录每一行所包含的轮廓点数。

8.根据权利要求7所述的三角螺纹牙尖宽测量装置，其特征在于，所述图像采集单元包括一机器视觉面阵CCD。

9.根据权利要求7所述的三角螺纹牙尖宽测量装置，其特征在于，轮廓提取单元基于梯度算子或者SUSAN算法提取所述待测量三角螺纹的轮廓线。

10.根据权利要求6-9任意一项所述的三角螺纹牙尖宽测量装置，其特征在于，所述三角螺纹牙尖宽测量装置还包括：

质量评估单元，用于将所述牙尖宽所在行首尾轮廓点间的距离与一标准牙尖宽首尾轮廓点间的距离进行比较，并根据比较结果判断所述待测量三角螺纹的牙尖宽质量。