CN106441132A - 一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统及方法，包括有上料机构、抓取输送机构、孔径测量机构以及产品分拣机构，各机构顺序连接，其中，所述的孔径测量机构分别由多点投影柱模块、光源模块、图像采集模块、孔径测量模块组成，通过多点投影柱模块，矫正非标准孔径，把与内孔接触的多点投影到二维平面，通过图像采集模块，采集映射的孔径图像，对图像预处理，并通过孔径测量模块计算孔径，达到非接触式在线测量产品孔径目的。本发明具有精度高、测量速度快、自标定、能够实现在线检测等优点。

Description

一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统及 方法

技术领域

本发明涉及测量非标准内孔孔径的技术领域，尤其涉及到一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统及方法。

背景技术

随着中国制造业的快速发展，各种产品的需求日益增长，各种不同规格的零部件的需求量也不断扩大，同时对其质量要求也逐步提高。

目前，许多产品存在内孔孔径检测需求，而内孔检测仍然采用人工利用仪器检测方式，但是，许多产品的内孔具有倾斜、喇叭口(一端开口大，一端开口小)、开口呈现椭圆型等非标准形状，而且内孔内壁通常附着一些细小颗粒，这些因素的存在都对高精度孔径在线检测提出挑战。此外，采用过多人工检测导致生产成本增加，而且人工检测存在着低效率、较高误检率和漏检率等问题，这些问题长期困扰着许多生产制造行业。

虽然一些生产厂家也采用各种孔径测量仪器，但是这些仪器都只能用于实验室，无法用于生产线测量，而且存在诸多不足，如采用机械塞规测量内孔，测量误差大，精度低，测量速度慢；气动测量方式，成本较高，检测速度慢，不适应生产线需要；电传感器测量方式，由于有的内孔壁是非金属材料，无法测量；光学测量方式，由于产品内孔存在椭圆、倾斜、内壁有颗粒干扰等因素，导致测量精度低，无法满足生产要求。

针对上述测量方式不足，希望市场上出现一种能在线、成本较低、检测精度高、检测速度快、可靠地进行非标准内孔检测的系统及方法，较好地解决非标准内孔的检测难题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术不足，提供一种能在线、成本较低、检测精度高、检测速度快、可靠地进行非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：它包括有上料机构、抓取输送机构、孔径测量机构以及产品分拣机构，各机构依次连接，其中，所述的孔径测量机构分别由多点投影柱模块、光源模块、图像采集模块、孔径测量模块组成。

所述多点投影柱模块，控制多点投影柱张开，把待检产品撑起，并自动调整待检产品姿态。

所述光源模块，配合多点投影柱模块，投影内孔多点到二维平面。

所述图像采集模块，采集内孔多点投影图像，并进行图像预处理，包括图像亮度调节，图像分割和滤除噪声，然后提取多点投影柱的轮廓。

所述孔径测量模块，采用自标定孔径测量算法，计算孔径值。

所述的多点投影柱模块由多个投影柱组成，该多个投影柱之间两两夹角相同，投影柱与水平面成90°。

所述多个投影柱的形状均相同，形状为圆柱形、球形、三角形等。

所述孔径测量模块采用自标定孔径计算方法，其利用圆Freeman链码对称性分别计算四方位对应点，在减少运算量的同时快速计算投影柱圆周以及相机自标定比例值，再结合多点投影柱计算得到内孔孔径值。

为实现上述目的，本发明还提供了一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径的测量方法：其包括以下步骤：

1)内孔多点投影图像采集，通过多点投影柱机械结构，映射内孔多点到二维平面，用面阵工业相机采集该投影图像；

2)图像预处理技术，经过图像亮度调节，图像分割以及噪声滤除；

3)投影柱轮廓提取，计算所采集投影图像的感兴趣区域并提取投影柱轮廓；

4)系统自标定比例值计算，分别对投影柱轮廓采用Freeman链码对称四方位快速圆周计算方法，并结合数理统计实现自标定比例值的计算；

5)孔径计算，结合多点投影柱计算待检产品内孔孔径值。

所述步骤1)中的相机为面阵工业相机。

与现有技术相比，本方案综合采用光机电一体化和机器视觉技术，开发非标准内孔光机混合在线测量系统，该系统运用多点投影柱机械结构，结合面阵工业相机，实现非标准内孔图像采集，运用图像处理技术，从而计算产品内孔孔径，即便待检产品内孔存在倾斜、喇叭孔、椭圆以及内壁附着非金属颗粒物等问题，系统也能对该孔径进行测量，最后结合机电设备进行分拣，代替现有人工检测模式；本方案具有测量精度高、检测速度快、自动化程度高，生产成本较低，检测稳定可靠等优点。

附图说明

图1为本发明实施例中系统结构图；

图2为本发明实施例中自标定孔径测量算法流程图；

图中：1-上料机构，2-抓取输送机构，3-孔径测量机构，4-产品分拣机构，5-多点投影柱模块，6-光源模块，7-图像采集模块，8-孔径测量模块。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

参见附图1和2所示，本实施例所述的一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统及方法，它包括有上料机构1、抓取输送机构2、孔径测量机构3以及产品分拣机构4，各机构顺序连接，其中，孔径测量机构3分别由多点投影柱模块5、光源模块6、图像采集模块7、孔径测量模块8组成；所述的多点投影柱模块5由三个形状均为圆柱形的投影柱组成，而且三点投影柱之间两两夹角均为120°，投影柱与水平面成90°；工作时，上料机构1自动排序并输送待检产品至抓取输送机构2，再由抓取输送机构2将待检产品逐个抓取并运送至孔径测量机构3，到达孔径测量机构3的待测量产品先在多点投影柱模块5中进行内孔三点投影，三点投影柱运动控制机构，控制三点投影柱张开，把待检产品撑起，并自动调整产品姿态，同时投影内孔三点到二维平面，然后，图像采集模块7中的面阵工业相机采集三点投影柱图像，通过对得到图像进行亮度调节，图像分割，滤除噪声，计算图像感兴趣区域，最后提取投影柱轮廓，得到轮廓传输给孔径测量模块8，再分别对该轮廓采用基于Freeman链码的对称四方位快速圆检测计算方法，利用数理统计实现自标定比例值计算,并结合三点投影柱计算得到内孔孔径值,再根据孔径检测标准，对比实际孔径测量值，输出分类结果，最后，产品分拣机构4根据检测结果把合格产品和不合格产品分开处理。

本实施例所述的系统运用三点投影柱机械结构，结合面阵工业相机，实现非标准内孔图像采集，运用图像处理技术，从而计算待检产品内孔孔径，即便待检产品内孔存在倾斜、喇叭孔、椭圆以及内壁附着非金属颗粒物等问题，系统也能对该孔径进行测量，最后结合机电设备进行分拣，代替现有人工检测模式；具有测量精度高、检测速度快、自动化程度高，生产成本较低，检测稳定可靠等优点。

本实施例中运用了三点投影柱机械结构，大于等于二点的投影柱机械结构均适用于本发明。

以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统，其特征在于：它包括有上料机构、抓取输送机构、孔径测量机构以及产品分拣机构，各机构顺序连接，其中，所述的孔径测量机构分别由多点投影柱模块、光源模块、图像采集模块、孔径测量模块组成；

所述多点投影柱模块，控制多点投影柱张开，把待检产品撑起，并自动调整待检产品姿态；

所述光源模块，配合多点投影柱模块，投影内孔多点到二维平面；

所述图像采集模块，采集内孔多点投影图像，并进行图像预处理，包括图像亮度调节，图像分割和滤除噪声，然后提取多点投影柱的轮廓；

所述孔径测量模块，采用自标定孔径测量算法，计算孔径值。

2.根据权利要求1所述的一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统，其特征在于：所述的多点投影柱模块由多个投影柱组成，该多个投影柱之间两两夹角相同，投影柱与水平面成90°。

3.根据权利要求2所述的一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统，其特征在于：所述多个投影柱的形状均相同，形状为圆柱形、球形、三角形等。

4.根据权利要求1所述的一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统，其特征在于：所述孔径测量模块采用自标定孔径计算方法，其利用圆的Freeman链码对称性分别计算四方位对应点，在减少运算量同时快速计算投影柱圆周以及相机自标定比例值，再结合多点投影柱计算得到内孔孔径值。

5.一种用于权利要求1所述非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)内孔多点投影图像采集，通过多点投影柱机械结构，映射内孔多点到二维平面，用相机采集该投影图像；

2)图像预处理技术，经过图像亮度调节，图像分割以及噪声滤除；

3)投影柱轮廓提取，计算所采集投影图像的感兴趣区域并提取投影柱轮廓；

4)系统自标定比例值计算，分别对投影柱轮廓采用Freeman链码对称四方位快速圆周计算方法，结合数理统计实现自标定比例值计算；

5)孔径计算，结合多点投影柱计算待检产品内孔孔径值。

6.根据权利要求5所述的一种非标准内孔的光机混合多点投影自标定孔径测量系统的方法，其特征在于：所述的步骤1)中的相机为面阵工业相机。