CN109357719A - 基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，采用若干光源从不同方向照射待检测导爆管，并采用一视觉成像器件采集若干光源照射待检测导爆管的图像。判断药量值：提取图像中导爆管的灰度值，根据提取的灰度值套入至预先构建的灰度‑药量坐标系中，从而得出当前检测的导爆管的药量值。判断线径值：获取图像中导爆管的上、下边界轮廓，推断出上、下边界直线，通过计算上、下边界直线间的距离，获得导爆管的外径。判断进水缺陷或药量分布不均匀：定位图像中导爆管的位置，并将图像中导爆管与图像模板进行像素级的比对，比较两者对应像素的灰度差，标记不良像素，合并相邻的不良像素，得出不良区域，根据不良区域面积判定。

Description

基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法

技术领域

本发明涉及自动检测技术领域，尤其涉及一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法。

背景技术

导爆管是空心圆管，一般为透明或者半透明塑料材质，在其内壁附着有一层导爆药。

当前，在导爆管生产中，牵引设备会将导爆管不停拉出，在拉出的同时，自动下药机构将导爆药添加到导爆管内部。由于药粉颗粒不均匀，再加上自动下药机构工作不可靠，会造成导爆管中药量的不均匀，需要对不均匀的导爆管进行剔除。此外，需要控制导爆管的线径，过粗或者过细都不能使用，也需要剔除。

对于不良品的剔除，传统的方法采用人工识别剔除，工作强度大，不能做到全检，只能抽检，效率低，主观因素大，不可靠。

近几年也有视觉检测装置出现，其结构是将导爆管放在背光源和相机之间，然后不停拍照检测，通过对比像素灰度不同来判断药量的差异。这种装置的缺陷是只能检测导爆管的一个面，没有考虑到导爆药在导爆管中分布不均匀的现象，从而造成药量不合格误判率高，也没有考虑到导爆管外径不是圆形而是椭圆形的特点，造成测量的线径不准确的问题。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明提供一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，采用若干光源从不同方向照射待检测导爆管，并采用一视觉成像器件采集若干光源照射待检测导爆管的图像；

判断药量值：提取图像中导爆管的灰度值，根据提取的灰度值套入至预先构建的灰度-药量坐标系中，从而得出当前检测的导爆管的药量值；

判断线径值：获取图像中导爆管的上、下边界轮廓，以推断出上、下边界直线，通过计算上、下边界直线间的距离，获得导爆管的外径；

判断进水缺陷或药量分布不均匀：定位图像中导爆管的位置，并将图像中导爆管与图像模板进行像素级的比对，比较两者对应像素的灰度差，标记图像的导爆管的图像中灰度差大于预设值的不良像素，之后合并相邻的不良像素，得出不良区域，根据该不良区域面积判定是否为进水不良或药量分布不均匀。

所述光源包括第一背光源与第二背光源，所述第一背光源的出光面与第二背光源的出光面相垂直，所述视觉成像器件设于所述第一背光源的出光面上，所述第二背光源的出光面上设有反光镜片，所述反光镜片与所述第二背光源的出光面的夹角为45度。

所述第一背光源、第二背光源及反光镜片围成一测试空间，所述待检测导爆管设于所述测试空间内。

判断药量值时，先对图像中导爆管进行视觉定位，确定导爆管在图像中的实际位置，提取图像中导爆管中心线区域的灰度值。

判断药量值时，至少采集图像中导爆管的两个影像的灰度值，得出平均灰度值，根据该平均灰度值得出当前检测的导爆管的药量值。

所述灰度-药量坐标系的构建是将灰度作为X轴，将药量作为Y轴，将低药量的合格导爆管的药量值与灰度值输入至坐标系中确定一点，再将高药量的合格导爆管的药量值与灰度值输入至坐标系中确定另一点，连接这两点去顶一条直线，后续根据该直线和测量得到的灰度值，可以计算出待检测导爆管的药量值。

判断线径值时，获取上、下边界轮廓后，对边界轮廓进行直线拟合，获得上、下边界直线。

判断线径值时，至少计算图像中导爆管的两个影像的外径，之后求平均值，作为最终结果。

判断线径值时，图像中导爆管的每个影像划分为多段，每一段测量一个外径，之后计算平均值，将该平均值作为该影像的外径。

所述图像模板为采集合格的导爆管得到的图像。

采用上述方案，本发明提供一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，在导爆管一侧设置第一背光源和第二背光源和反射镜片，另一侧设置视觉成像器件，对导爆管进行实时拍照，然后通过对导爆管图像进行分割，定位，灰度提取，标定，几何学测量，粒子分析以及平滑滤波操作，从而获得导爆管的药量，线径和缺陷情况，实现了在导爆管生产过程中对药量，线径和缺陷的自动检测。

附图说明

图1为本发明中光源、反射镜片及视觉成像器件的位置示意图。

图2为本发明中一实施例的图像的示意图。

图3为本发明中灰度-药量坐标系的示意图。

图4为本发明中将导爆管的某一个影像划分为8段进行测量的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明提供一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，自动测量导爆管内壁导爆药的药量，导爆管的外径是否满足要求以及导爆管管内有无进水情况。

首先，采用若干光源从不同方向照射待检测导爆管，并采用一视觉成像器件采集若干光源照射待检测导爆管的图像，之后根据采集到的图像对上述三种情况进行判断。在本实施例中，所述光源包括第一背光源与第二背光源，如图1所示，所述第一背光源2的出光面与第二背光源3的出光面相垂直，所述视觉成像器件5设于所述第一背光源2的出光面上，所述第二背光源3的出光面上设有反光镜片4，所述反光镜片4与所述第二背光源3的出光面的夹角为45度，视觉成像器件5接收第一背光源2发出的及反射镜片4反射过来的光线，图像10中包括导爆管1的两个影像6和7，如图2所示。该两个影像6和7分别是从水平方向观察到的导爆管1和从垂直方向观察到的导爆管1。所述第一背光源2、第二背光源3及反光镜片4围成一测试空间，所述待检测导爆管1设于所述测试空间内。下面也是以光源为第一背光源与第二背光源进行描述。

所述视觉成像器件5为工业相机。

判断药量值原理：导爆管内壁的导爆药通常是灰黑色的不透明粉末，当导爆管内药量大的时候，导爆管看起来发黑；当导爆管内药量小的时候，导爆管看起来颜色较浅，导爆管颜色深浅和药量大小近似成线性关系，因此可以通过提取导爆管图像的灰度值来判断导爆管的药量大小。

在导爆管实时拉制过程中，导爆管高速运动时存在上下跳动，造成导爆管中心线位置会上下跳动，为了能够克服这个跳动，先对图像中导爆管进行视觉定位，确定导爆管在图像中的实际位置，提取图像中导爆管中心线区域的灰度值。根据提取的灰度值套入至预先构建的灰度-药量坐标系中，从而得出当前检测的导爆管的药量值。本发明采用基于模式识别方式确定导爆管位置，先设定导爆管的中心11，如图2所示，然后做导爆管的模板图像，拍照后，通过模板图像匹配算法识别出导爆管的位置。

进一步地，为了防止药量在导爆管下部沉积，判断药量值时，至少采集图像中导爆管的两个影像的灰度值，得出平均灰度值，根据该平均灰度值得出当前检测的导爆管的药量值。具体的，如图2所示，采集图像中两个影像6和7的中心区域像素的灰度值(中心区域为12与13之间)，计算后做平均，得到平均灰度值作为最终的灰度值。

为了将导爆管中心区域的灰度值和药量之间建立联系，需要对灰度和药量进行初始化标定，其标定方法是分别生产出低药量和高药量的合格导爆管，各自的药量值事先测定好。如图3所示，构建灰度-药量坐标系是将灰度作为X轴，将药量作为Y轴，将低药量(下药量标定)的合格导爆管的药量值(8.4mg)与灰度值(121)输入至坐标系中确定一点，再将高药量(高药量标定)的合格导爆管的药量值(12.3mg)与灰度值(103)输入至坐标系中确定另一点，连接这两点确定一条直线，后续根据该直线和测量得到的灰度值，可以计算出待检测导爆管的药量值。

判断线径值的原理：采用图像边缘检测算法，获取图像中导爆管的上、下边界轮廓，对边界轮廓进行直线拟合，获得上、下边界直线，通过计算上、下边界直线间的距离，获得导爆管的外径。为了提升，至少计算图像中导爆管的两个影像的外径，之后求平均值，作为最终结果。从多个角度进行测量，这样就可以避免导爆管有时不是圆形而是椭圆形造成的线径测量不准的问题。

此时测量出的外径是以像素值表示的，为了获得实际的物理尺寸，需要对像素大小进行标定，其标定方法为：插入一物理直径已知的圆形物体，测量其以像素值为单位的直径，从而获得物理尺寸和像素大小之间的关系，进而推算出导爆管的外径。

为了进一步提升测量的准确度，判断线径值时，将图像中导爆管的每个影像划分为多段，每一段测量一个外径，之后计算平均值，将该平均值作为该影像的外径。如图4所示，将图2中的导爆管的某一个影像划分为8段，分别确定8段的上、下边界直线(8a1至8a8、8b1至8b8)进行测量，最后求平均值。

判断进水缺陷或药量分布不均匀的原理：当导爆管出现进水或者药量分布不均匀时，导爆管的灰度会发生变化。首先，在图像中采用上述的模式匹配方式定位导爆管的上下位置，定位完成后，并将图像中导爆管与图像模板进行像素级的比对，比较两者对应像素的灰度差，标记图像的导爆管的图像中灰度差大于预设值的不良像素，完成所有像素的比对之后形成一幅结果图像，对结果图像进行图像闭运算操作，合并相邻的不良像素，然后对结果图像做粒子分析，粒子的大小就反应了当前导爆管不良区域的面积，根据该不良区域面积判定是否为进水不良或药量分布不均匀。具体是当这个不良区域面积大于一个设定值时，就认为该段导爆管是不良的。设定值可以根据实际数据设定。所述图像模板为采集合格的导爆管得到的图像。

在进行像素级比对的时候，为了能够克服导爆管内壁药粉的颗粒性造成的灰度分布细微差别，设计了一个比对范围，只要当前像素点灰度与图像模板上相对应的像素点周围设定的矩形区域内的像素点灰度值的误差在设定范围内，就认为当前像素点是OK的，其余情况才判定为当前像素点为NG。

综上所述，本发明提供一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，在导爆管一侧设置第一背光源和第二背光源和反射镜片，另一侧设置视觉成像器件，对导爆管进行实时拍照，然后通过对导爆管图像进行分割，定位，灰度提取，标定，几何学测量，粒子分析以及平滑滤波操作，从而获得导爆管的药量，线径和缺陷情况，实现了在导爆管生产过程中对药量，线径和缺陷的自动检测。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，采用若干光源从不同方向照射待检测导爆管，并采用一视觉成像器件采集若干光源照射待检测导爆管的图像；

判断药量值：提取图像中导爆管的灰度值，根据提取的灰度值套入至预先构建的灰度-药量坐标系中，从而得出当前检测的导爆管的药量值；

判断线径值：获取图像中导爆管的上、下边界轮廓，以推断出上、下边界直线，通过计算上、下边界直线间的距离，获得导爆管的外径；

判断进水缺陷或药量分布不均匀：定位图像中导爆管的位置，并将图像中导爆管与图像模板进行像素级的比对，比较两者对应像素的灰度差，标记图像的导爆管的图像中灰度差大于预设值的不良像素，之后合并相邻的不良像素，得出不良区域，根据该不良区域面积判定是否为进水不良或药量分布不均匀。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，所述光源包括第一背光源与第二背光源，所述第一背光源的出光面与第二背光源的出光面相垂直，所述视觉成像器件设于所述第一背光源的出光面上，所述第二背光源的出光面上设有反光镜片，所述反光镜片与所述第二背光源的出光面的夹角为45度。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，所述第一背光源、第二背光源及反光镜片围成一测试空间，所述待检测导爆管设于所述测试空间内。

4.根据权利要求1所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，判断药量值时，先对图像中导爆管进行视觉定位，确定导爆管在图像中的实际位置，提取图像中导爆管中心线区域的灰度值。

5.根据权利要求1所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，判断药量值时，至少采集图像中导爆管的两个影像的灰度值，得出平均灰度值，根据该平均灰度值得出当前检测的导爆管的药量值。

6.根据权利要求1所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，所述灰度-药量坐标系的构建是将灰度作为X轴，将药量作为Y轴，将低药量的合格导爆管的药量值与灰度值输入至坐标系中确定一点，再将高药量的合格导爆管的药量值与灰度值输入至坐标系中确定另一点，连接这两点去顶一条直线，后续根据该直线和测量得到的灰度值，可以计算出待检测导爆管的药量值。

7.根据权利要求1所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，判断线径值时，获取上、下边界轮廓后，对边界轮廓进行直线拟合，获得上、下边界直线。

8.根据权利要求7所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，判断线径值时，至少计算图像中导爆管的两个影像的外径，之后求平均值，作为最终结果。

9.根据权利要求7或8所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，判断线径值时，图像中导爆管的每个影像划分为多段，每一段测量一个外径，之后计算平均值，将该平均值作为该影像的外径。

10.根据权利要求1所述的基于视觉的导爆管药量、线径、进水缺陷的在线检测方法，其特征在于，所述图像模板为采集合格的导爆管得到的图像。