CN107449359A - 一种应用于汽车冲压件的测量系统 - Google Patents

一种应用于汽车冲压件的测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种应用于汽车冲压件的测量系统，主要解决现有技术中存在的方法复杂，自动化程度低的技术问题，本发明通过采用所述测量系统包括图像采集装置，与图像采集装置连接的上位机，与上位机通过无线通讯装置连接的远程服务器；所述图像采集装置包括设置在冲压件下的曝光板，位于曝光板下方的强光源，位于冲压件上方的工业相机；与工业相机连接的上位机所述工业相机设有远心镜头；远程服务器包括第二存储介质、第二处理器及无线通讯装置，所述第一储存介质储存有数据后处理程序，所述第二处理器用于调用无线通讯装置与上位机进行数据交互以及执行所述数据后处理程序的技术方案，较好的解决了该问题，可用于汽车冲压件检测。

Description

一种应用于汽车冲压件的测量系统
技术领域
本发明涉及汽车冲压件检测领域，特别涉及到一种应用于汽车冲压件的测量系统。
背景技术
汽车质量每减轻1％，可节省燃料消耗0.6％-1.0％，汽车每减重100kg，CO2排放量可减少约5g/km，在轿车中每使用1kg铝，可在其使用寿命期内减少20kg尾气排放。汽车轻量化成了必然趋势。汽车冲压件一般是由铝合金材料冲压成型的，汽车冲压件形状复杂，表面尺寸要求高，冲压件表面上任何微小的缺陷都会在涂漆后引起光线的漫反射而损坏外形的美观，因此冲压件表面不允许有鼓包、压痕、拉伤、起皱、波浪、缩颈、开裂及其他破坏表面美感的缺陷。
现有的汽车冲压件测量方法采用机械测量，方法复杂，自动化程度低。因此，提供一种非接触性、方法简单、自动化程度高、测量精度高的汽车冲压件的测量系统就很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中存在的方法复杂，自动化程度低问题。提供一种新的应用于汽车冲压件的测量系统，该应用于汽车冲压件的测量系统具有非接触性、方法简单、自动化程度高、测量精度高的特点。
为解决上述技术问题，采用的技术方案如下：
一种应用于汽车冲压件的测量系统，所述测量系统包括图像采集装置，与图像采集装置连接的上位机，与上位机通过无线通讯装置连接的远程服务器；所述图像采集装置包括设置在冲压件下的曝光板，位于曝光板下方的强光源，位于冲压件上方的工业相机；以及与工业相机连接的上位机所述工业相机设有远心镜头，用于采集所述平板冲压件图像数据；所述上位机包括第一存储介质、第一处理器及无线通讯装置，所述第一储存介质储存有数据初处理程序，所述第一处理器用于调用无线通讯装置与远程服务器进行数据交互以及执行所述数据初处理程序；所述远程服务器包括第二存储介质、第二处理器及无线通讯装置，所述第一储存介质储存有数据后处理程序，所述第二处理器用于调用无线通讯装置与上位机进行数据交互以及执行所述数据后处理程序，完成下列步骤：
(1)运用中值滤波方法对从上位机接收到的图像数据进行噪声去除，得到无噪图像；
(2)根据步骤(1)的无噪图像进行直线检测；
(3)根据步骤(1)的无噪图像进行圆检测，所述圆检测包括圆心定位；
(4)根据步骤(2)及步骤(3)的检测结果计算所述冲压件尺寸。
本发明的工作原理：测量系统包括硬件和软件程序，硬件系统由光源、远心镜头、相机、工件传送带、图像采集卡、曝光板和计算机组成；软件系统包括图像采集、图像预处理、几何要素检测及尺寸测量等功能程序。对于尺寸的测量选用背光照明，并采用曝光板以突出物体的结构轮廓特征。通过采用远心镜头解决厚度对成像的影响。通过远程服务器的设置，能够在前端简化设备需求，并集中对数据进行后处理测量。其中前端主要包括图像数据采集及数据压缩与传输。通过对汽车冲压件的尺寸进行测量，主要包括直线及圆心定位。，利用合理的图像采集、图像处理、边缘检测、几何要素定位方法，实现了冲压件尺寸的非接触式快速测量。
上述技术方案中，为优化，进一步地，所述数据初处理程序包括对所述工业相机采集的图像数据进行压缩与编码。
进一步地，所述工业相机数量至少为2的偶数，以冲压件圆心为中心对称分布。
进一步地，所述直线检测包括采用Hough变换直线检测方法检测所述无噪图像，包括：
(A)建立参数化直线方程：
xcosθ+ysinθ＝ρ，
(B)设置量化间隔，将θ于ρ取值范围离散化为至少一个区间，ρ的取值范围由图像矩形的顶点到圆点的距离相关；
(C)构造θ-ρ参数空间，将θ-ρ参数空间离散化为二维网格，对离散化参数对应的(θi，ρj)设置一个计数器；
(D)根据所述参数化直线方程进行特征点对θ-ρ参数空间投票，当所有特征点完成对θ-ρ参数空间投票后，寻找出θ-ρ参数空间中计数器值大于阀值T的局部放大点即为对应的直线参数对，定义HT为无噪图像中的直线。
进一步地，所述特征点对参数空间投票包括：
对图像中的每个特征点(x0，y0)，遍历所有离散θ值，根据所述参数化直线方程计算每个θi对应的ρ值及相应的离散区间ρi，计数器(θi，ρj)值加1
其中，θ表示直线的法线，0°≤θ＜180°，ρ为圆点到直线的距离，ρ单位为像素，
进一步地，所述定位圆心方法包括：
(A)对冲压件图像进行边缘检测和二值化；
(B)沿梯度方向搜索各边缘点对应参数空间中的可能圆心点；
(C)取θ-ρ参数空间中各累加器的峰值对应的参数作为所述冲压件上圆心。
进一步地，所述无线通讯装置包括GPS/WIFI/蓝牙三频段通讯单元。
进一步地，所述一个远程服务器对应至少2个上位机与2个图像采集装置，所述上位机与图像采集装置一一对应。
进一步地，所述上位机为计算机。
本发明中的测量系统包括硬件和软件程序，硬件系统由光源、远心镜头、相机、工件传送带、图像采集卡、曝光板和计算机组成；软件系统包括图像采集、图像预处理、几何要素检测及尺寸测量等功能程序。对于尺寸的测量选用背光照明，并采用曝光板以突出物体的结构轮廓特征。通过采用远心镜头解决厚度对成像的影响。
本发明的有益效果：
效果一，提高了测试自动化程度；
效果二，提高了测量精度；
效果三，简化了测量流程；
效果四，提高了测试效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1，测试系统结构框图。
图2，直线检测方法中Hough变换的坐标系与参数定义示意图。
图3，θ-ρ参数空间中的圆示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施提供一种应用于汽车冲压件的测量系统，如图1，所述测量系统包括图像采集装置，与图像采集装置连接的上位机，与上位机通过无线通讯装置连接的远程服务器；所述图像采集装置包括设置在冲压件下的曝光板，位于曝光板下方的强光源，位于冲压件上方的工业相机；以及与工业相机连接的上位机所述工业相机设有远心镜头，用于采集所述平板冲压件图像数据；所述上位机包括第一存储介质、第一处理器及无线通讯装置，所述第一储存介质储存有数据初处理程序，所述第一处理器用于调用无线通讯装置与远程服务器进行数据交互以及执行所述数据初处理程序；所述远程服务器包括第二存储介质、第二处理器及无线通讯装置，所述第一储存介质储存有数据后处理程序，所述第二处理器用于调用无线通讯装置与上位机进行数据交互以及执行所述数据后处理程序，完成下列步骤：
(1)运用中值滤波方法对从上位机接收到的图像数据进行噪声去除，得到无噪图像；
(2)根据步骤(1)的无噪图像进行直线检测；
(3)根据步骤(1)的无噪图像进行圆检测，所述圆检测包括圆心定位；
(4)根据步骤(2)及步骤(3)的检测结果计算所述冲压件尺寸。
本实施例的工作流程：工业相机通过远心镜头采集冲压件图像，上位机对冲压件图像进行压缩编码，通过无线通讯装置传输到远传服务器，远程服务器集中对数据进行解码，对解压后的数据首先进行去噪声处理，后对去噪声的图像进行直线检测、圆检测获得几何像素，从而计算出冲压件尺寸。
其中，所述数据初处理程序包括对所述工业相机采集的图像数据进行压缩与编码。
优选地，所述工业相机数量至少为2的偶数，以冲压件圆心为中心对称分布。通过采用多个工业相机，能够多角度进行图像对称采集，提高测量精度。
具体地，如图2，所述直线检测包括采用Hough变换直线检测方法检测所述无噪图像，包括：
(A)建立参数化直线方程：
xcosθ+ysinθ＝ρ，
(B)设置量化间隔，将θ于ρ取值范围离散化为至少一个区间，ρ的取值范围由图像矩形的顶点到圆点的距离相关；
(C)构造θ-ρ参数空间，将θ-ρ参数空间离散化为二维网格，对离散化参数对应的(θi，ρi)设置一个计数器；
(D)根据所述参数化直线方程进行特征点对θ-ρ参数空间投票，当所有特征点完成对θ-ρ参数空间投票后，寻找出θ-ρ参数空间中计数器值大于阀值T的局部放大点即为对应的直线参数对，定义HT为无噪图像中的直线。
其中，所述特征点对参数空间投票包括：对图像中的每个特征点(x0，y0)，遍历所有离散θ值，根据所述参数化直线方程计算每个θi对应的ρ值及相应的离散区间ρi，计数器(θi，ρj)值加1
其中，θ表示直线的法线，0°≤θ＜180°，ρ为圆点到直线的距离，ρ单位为像素，
其中，所述定位圆心方法包括：
(A)对冲压件图像进行边缘检测和二值化；
(B)沿梯度方向搜索各边缘点对应参数空间中的可能圆心点；
(C)取θ-ρ参数空间中各累加器的峰值对应的参数作为所述冲压件上圆心，如图3。
优选地，所述无线通讯装置包括GPS/WIFI/蓝牙三频段通讯单元。采用GPS/WIFI/蓝牙三频段通讯单元能够提高数据交互通信的稳定性。
优选地，所述一个远程服务器对应至少2个上位机与2个图像采集装置，所述上位机与图像采集装置一一对应。通过采用多个上位机与图像采集装置与一个远程服务器一一对应，能够提高设备复用率，降低成本，并提高测量效率。
具体地，本实施例中所述上位机为计算机。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (9)

1.一种应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述测量系统包括图像采集装置，与图像采集装置连接的上位机，与上位机通过无线通讯装置连接的远程服务器；所述图像采集装置包括设置在冲压件下的曝光板，位于曝光板下方的强光源，位于冲压件上方的工业相机；以及与工业相机连接的上位机所述工业相机设有远心镜头，用于采集所述平板冲压件图像数据；
所述上位机包括第一存储介质、第一处理器及无线通讯装置，所述第一储存介质储存有数据初处理程序，所述第一处理器用于调用无线通讯装置与远程服务器进行数据交互以及执行所述数据初处理程序；
所述远程服务器包括第二存储介质、第二处理器及无线通讯装置，所述第一储存介质储存有数据后处理程序，所述第二处理器用于调用无线通讯装置与上位机进行数据交互以及执行所述数据后处理程序，完成下列步骤：
(1)运用中值滤波方法对从上位机接收到的图像数据进行噪声去除，得到无噪图像；
(2)根据步骤(1)的无噪图像进行直线检测；
(3)根据步骤(1)的无噪图像进行圆检测，所述圆检测包括圆心定位；
(4)根据步骤(2)及步骤(3)的检测结果计算所述冲压件尺寸。
2.根据权利要求1所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述数据初处理程序包括对所述工业相机采集的图像数据进行压缩与编码。
3.根据权利要求1所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述工业相机数量至少为2的偶数，以冲压件圆心为中心对称分布。
4.根据权利要求1-3任一所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述直线检测包括采用Hough变换直线检测方法检测所述无噪图像，包括：
(A)建立参数化直线方程：
xcosθ+ysinθ＝ρ，
(B)设置量化间隔，将θ于ρ取值范围离散化为至少一个区间，ρ的取值范围由图像矩形的顶点到圆点的距离相关；
(C)构造θ-ρ参数空间，将θ-ρ参数空间离散化为二维网格，对离散化参数对应的(θi，ρi)设置一个计数器；
(D)根据所述参数化直线方程进行特征点对θ-ρ参数空间投票，当所有特征点完成对θ-ρ参数空间投票后，寻找出θ-ρ参数空间中计数器值大于阀值T的局部放大点即为对应的直线参数对，定义HT为无噪图像中的直线。
5.根据权利要求4所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述特征点对参数空间投票包括：
对图像中的每个特征点(x0，y0)，遍历所有离散θ值，根据所述参数化直线方程计算每个θi对应的ρ值及相应的离散区间ρi，计数器(θi，ρj)值加1
其中，θ表示直线的法线，0°≤θ＜180°，ρ为圆点到直线的距离，ρ单位为像素。
6.根据权利要求5所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述定位圆心方法包括：
(A)对冲压件图像进行边缘检测和二值化；
(B)沿梯度方向搜索各边缘点对应参数空间中的可能圆心点；
(C)取θ-ρ参数空间中各累加器的峰值对应的参数作为所述冲压件上圆心。
7.据权利要求1所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述无线通讯装置包括GPS/WIFI/蓝牙三频段通讯单元。
8.根据权利要求1所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述一个远程服务器对应至少2个上位机与2个图像采集装置，所述上位机与图像采集装置一一对应。
9.根据权利要求1所述的应用于汽车冲压件的测量系统，其特征在于：所述上位机为计算机。
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