CN115311291B - 用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法 - Google Patents
用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及数据处理技术领域,具体涉及一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法,该包括:获取工件表面灰度图像,对图像进行边缘检测得到边缘图像;对边缘图像进行霍夫圆检测得到各孔洞区域对应的标准霍夫圆半径,并获取孔洞区域的所有边缘像素点在霍夫空间的投影圆半径,进而获取第一异常程度;获取各异常区域内像素点的梯度方向,计算孔洞区域内同一异常区域的平均灰度值,根据异常区域内像素点的梯度方向和平均灰度值得到孔洞区域内异常区域的第二异常程度;根据第一异常程度和第二异常程度得到孔洞区域的堵塞程度,根据所述堵塞程度对孔洞进行清洗。本发明能够准确地获取孔洞的堵塞程度,并根据不同堵塞程度对孔洞进行清洗。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域,具体涉及一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法。
背景技术
工件表面需要打较小的孔洞时,需要使用激光来对工件进行打孔,在进行激光打孔时,激光束照射到工件表面产生极高的温度,使工件表面迅速汽化并且蒸发掉,从而实现切割金属的目的。而通过激光打孔后孔洞中会残留工件气化的金属,当打孔完成后,会导致残留的气化金属冷却,在孔洞内部产生熔渣,导致孔洞中存在堵塞,并且在工件的下方凝固就会在工件切割面上形成一层附着的毛刺,影响孔洞的质量。
因此通过检测孔洞的堵塞程度,并对孔洞进行清理就显得尤为重要。现有方法通过采集孔洞图像,利用阈值分割的方法图像进行处理获取发生堵塞的部分,进而对存在堵塞的孔洞进行清洗。该方法阈值的选取会影响结果的不准确,进而影响对孔洞堵塞程度的判断,导致无法对发生堵塞的孔洞进行及时的清洗。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法,所采用的技术方案具体如下:
获取工件表面灰度图像,将去噪后的图像进行边缘检测得到边缘图像;
对边缘图像进行霍夫圆检测得到各孔洞区域对应的标准霍夫圆半径,并获取孔洞区域的所有边缘像素点在霍夫空间的投影圆半径;根据孔洞区域的标准霍夫圆半径与投影圆半径得到孔洞区域存在异常像素点的第一异常程度;
将相邻的异常像素点视为同一异常区域,获取各异常区域内像素点的梯度方向,计算孔洞区域内同一异常区域的平均灰度值,根据异常区域内像素点的梯度方向和平均灰度值得到孔洞区域内异常区域的第二异常程度;
根据孔洞区域对应的第一异常程度和第二异常程度得到孔洞区域的堵塞程度,根据所述堵塞程度对孔洞进行清洗。
优选地,所述第一异常程度的获取方法具体为:
其中,表示第t个孔洞区域的第q个投影圆存在异常像素点的第一异常程度,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆的第q个投影圆半径,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆半径,表示为霍夫空间中投影到第q个投影圆的边缘点总个数,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆与第q个投影圆的圆心之间的欧式距离。
优选地,所述计算孔洞区域内同一异常区域的平均灰度值具体为:
优选地,所述根据异常区域内像素点的梯度方向和平均灰度值得到孔洞区域内异常区域的第二异常程度具体为:
式中,表示图像孔洞内第个异常区域的异常程度,为图像中第个异常区域内的灰度均值,表示为孔洞中不存在毛刺或熔渣时的灰度取值大小,表示第k个异常区域内第j个边缘像素点和第j+1个边缘像素点的灰度梯度方向差异,J表示第k个异常区域内的异常边缘像素点总数。
优选地,所述根据孔洞区域对应的第一异常程度和第二异常程度得到孔洞区域的堵塞程度具体为:
式中,表示第t个孔洞区域的堵塞程度,表示第个孔洞内的第个投影圆的边缘点的异常程度,表示孔洞内所有边缘像素点共得到个投影圆,表示孔洞内第个异常区域的异常程度,表示孔洞内共有个异常区域,和 表示权重系数。
本发明实施例至少具有如下有益效果:
本发明对得到的图像中打孔位置的空洞进行检测,并根据检测后的结果分析图像中的每一个空洞的堵塞程度,以及边缘毛刺的大小,并根据图像中孔洞的边缘毛刺和内部的堵塞程度进行分析,并根据图像中的孔洞边缘和孔洞的堵塞程度计算孔洞需要进行清理的时间。本发明能够获取不同孔洞的不同堵塞程度,并根据堵塞程度对孔洞进行及时的清洗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明的一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法的方法流程图。
具体实施方式
为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法,其具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如下。在下述说明中,不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外,一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法的具体方案。
实施例:
本发明的主要目的是:
利用机器视觉检测工件孔洞的堵塞情况,由于孔洞的孔较小,且孔洞较多,所以工件的不同部位的堵塞程度也不相同,孔洞堵塞的程度不一样时,需要进行清理的时间也并不相同,计算图像中的工件的每个孔洞的堵塞程度。
首先,对激光打孔后的工件进行检测,在采样台的下方安装光源,将工件放置在采样台上,并在工件的上方安装高精度相机,采集工件的打孔位置的图像。然后,对得到的图像中打孔位置的空洞进行检测,并根据检测后的结果分析图像中的每一个空洞的堵塞程度,以及边缘毛刺的大小,并根据图像中孔洞的边缘毛刺和内部的堵塞程度进行分析,并根据图像中的孔洞边缘和孔洞的堵塞程度计算孔洞需要进行清理的时间。最后,根据不同孔洞的堵塞程度对孔洞进行清洗。
请参阅图1,其示出了本发明一个实施例提供的一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法的方法流程图,该方法包括以下步骤:
步骤一,获取工件表面灰度图像,将去噪后的图像进行边缘检测得到边缘图像。
具体地,通过在工件的上方安装高精度相机,采集清晰的工件表面图像,对图像进行预处理,图像预处理的目的主要是从图象中去除掉繁杂的信息,增强图像的对比度,使图像的边缘信息更加明显。由于工业相机采集的图像是RGB彩色图像,将图像根据需要转化为灰度图像,图像进行灰度转换后图像所包含的数据量减少,但图像中原有的特征信息保持不变。将灰度化后的图像记为工件表面灰度图像。
工业生产的过程中,由于工厂的环境复杂,并且采集相机的高频操作,图像中会出现高斯噪声和椒盐噪声,图像中的噪声极大程度的影响图像中孔洞边缘检测的检测质量,因此通过均值滤波对图像进行去噪,减少图像中噪声对把边缘检测出的影响。由于打孔得到的空洞较小,很难检测到准确的孔洞异常点以及孔洞毛刺和熔渣异常点很难分清楚,但是,他们的影响程度以及需要经过清洗的参数不同,如果不能准确的获取两者的异常特征评估,会造成最终孔洞清洗效果较差。
进而对预处理后的工件表面灰度图像进行边缘检测,在本实施例中,利用canny边缘检测算法对图像进行处理得到边缘图像,实施者可根据实际情况选择合适的算法对图像进行处理。
步骤二,对边缘图像进行霍夫圆检测得到各孔洞区域对应的标准霍夫圆半径,并获取孔洞区域的所有边缘像素点在霍夫空间的投影圆半径;根据孔洞区域的标准霍夫圆半径与投影圆半径得到孔洞区域存在异常像素点的第一异常程度。
需要说明的是,工件进激光打孔后,孔洞的周围由于温度的降低,会在孔洞的边缘位置产生凝结,导致图像的边缘产生毛刺,并且孔洞内也会存在金属气化后的颗粒并没有排除干净,导致孔洞的内部产生气化金属凝结,影响打孔金属的使用,因此,激光打孔后需要对工件的孔洞进行清洗。
实际中,在对图像进行清理时通过长时间的流体加压对孔洞进行研磨将,但研磨的时间较长时,会产生研磨过度,而研磨的时间较短时,又会影响孔洞的清理不完全。则本发明提出了一种激光打孔工件打孔后是否发生堵塞的清洗方法,对打孔后的工件孔洞中存在堵塞的孔洞进行划分,根据不同孔洞的堵塞程度对工件的孔洞进行不同程度的清洗。
具体地,对得到的图像进行霍夫圆检测,得到图像中圆的孔洞的霍夫圆,根据得到图像中的第个霍夫圆的方程,用得到的霍夫圆来表征图像中存在异常的孔洞标准圆,根据得到的标准霍夫圆的方程得到图像中第个孔洞标准霍夫圆的半径。
通过canny边缘检测得到图像中的孔洞的边缘点的坐标,将得到的边缘的坐标映射到霍夫圆检测的标准圆的方程上,根据得到映射图像中的结果图像之间的映射关系,计算得到图像中的孔洞边缘的异常像素点的大小,其中,异常像素点表示孔洞中的毛刺或熔渣边缘像素点。霍夫圆检测将所有边缘点在霍夫空间中进行投影,部分不属于标准圆的边缘像素点会在霍夫空间投影到其他圆模型中,进而可以获得属于同一个孔洞区域的其他投影霍夫圆以及其半径。
通过边缘检测得到的边缘点坐标计算孔洞上的点落在霍夫圆上的中存在异常像素点的异常程度,记为第一异常程度,用公式表示为:
其中,表示第t个孔洞区域的第q个投影圆的第一异常程度,即第t个孔洞区域的第q个投影圆的边缘像素点的异常程度,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆的第q个投影圆半径,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆半径,表示为霍夫空间中投影到第q个投影圆的边缘点总个数,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆与第q个投影圆的圆心之间的欧式距离。进而按照同样的方法,获取所有共圆的边缘像素点的异常程度。
需要说明的是,由于霍夫圆检测将所有边缘点在霍夫空间中进行投影,部分不属于标准圆的边缘像素点会在霍夫空间投影到其他圆模型中,其他圆模型的圆心点与标准圆的圆心点距离表征边缘像素点的异常程度。由于霍夫圆空间中很难获取投影像素点的图像空间坐标信息,同时,也会受到霍夫圆检测算法中投票阈值的限制,造成异常像素点的错检,所以,将所有异常的边缘像素点从霍夫空间重新投影到图像空间坐标中,利用图像空间中的异常边缘像素点的灰度和分布特征进一步异常程度评估。
步骤三,将相邻的异常像素点视为同一异常区域,获取各异常区域内像素点的梯度方向,计算孔洞区域内同一异常区域的平均灰度值,根据异常区域内像素点的梯度方向和平均灰度值得到孔洞区域内异常区域的第二异常程度。
需要说明的是,异常边缘像素点包括毛刺和熔渣边缘像素点,孔洞的堵塞程度受到孔洞的边缘的毛刺和孔洞内部熔渣的影响程度的限制,由于熔渣和毛刺之间的灰度分布变化存在差异以及边缘像素点的位置特征不同,所以,利用熔渣和毛刺之间的特征差异进一步对孔洞异常程度进行评估。一般的,孔洞图像采集是下方安装光源,通过相机获取孔洞图像,所以,采集的图像中没有堵塞的微孔中的灰度值较大,灰度取值一般为255,而毛刺区域的亮度分布不均,熔渣区域相对灰度较暗,所以,根据孔洞内的异常像素点的平均灰度值g ̅(x,y)的值判断孔洞异常像素点是否为熔渣。
具体地,通过异常边缘像素点在图像空间中,位置坐标相邻的异常像素点视为同一异常区域,所述的,同一异常区域包括毛刺区域和熔渣区域。因为毛刺具有延展特性,所以,灰度梯度方向差异不大。此处,可获取相邻的第 个异常像素点和第个异常像素点的灰度梯度方向,利用灰度梯度方向差异来评估灰度梯度方向一致性。其中,像素点的灰度梯度方向的获取方式为常用方法,不再详细赘述。
进一步的,计算同一异常区域内部的平均灰度值,用公式表示为:
根据异常区域内像素点的梯度方向和平均灰度值得到孔洞区域内异常区域的第二异常程度,用公式表示为:
式中,表示图像孔洞内第个异常区域的异常程度,为图像中第个异常区域内的灰度均值,表示为孔洞中不存在毛刺或熔渣时的灰度取值大小,表示第k个异常区域内第j个边缘像素点和第j+1个边缘像素点的灰度梯度方向差异,J表示第k个异常区域内的异常边缘像素点总数,表示第k个异常区域内的灰度梯度差异之和,为了避免量纲的影响,对上述公式的第一项和第二项进行归一化处理,归一化函数为:,归一化为常规操作,不再赘述。
至此,根据霍夫圆检测算法获取了异常像素点的异常程度以及孔洞内的异常程度。
步骤四,根据孔洞区域对应的第一异常程度和第二异常程度得到孔洞区域的堵塞程度,根据所述堵塞程度对孔洞进行清洗。
根据图像中的孔洞的边缘的毛刺的影响程度和孔洞中的灰度之间的异常程度计算图像中单个孔洞的堵塞程度:即根据各子区域中各微孔是否存在毛刺和各微孔是否堵塞的数量计算图像中的各区域的堵塞程度,具体地,根据孔洞区域对应的第一异常程度和第二异常程度得到孔洞区域的堵塞程度,用公式表示为:
式中,表示第个孔洞内的第个投影圆的边缘点的异常程度,表示孔洞内所有边缘像素点共得到个投影圆,表示孔洞内第个异常区域的异常程度,表示孔洞内共有个异常区域,表示权重系数,表示第t个孔洞区域的堵塞程度,即表示第个孔洞内区域的异常程度。进而获取所有孔洞的堵塞程度,通过不同孔洞内的堵塞程度进行工件清洗参数的调整。
磨粒流抛光是表面加工中发展起来的一项新工艺,通过将半固态的流体磨料挤压到达工件待加工表面来达到去毛刺、抛光、倒角和去除再铸层的目的。磨粒流工艺的优点在于:处理内孔以及不规则形状的工件抛光时,有着极为优异的表现,效率高、效果好。喷丝板属于精密金属小孔、深孔,适合用磨粒流抛光技术。本实施例根据喷丝板不同区域的堵塞情况对清洗设备的压力和清洗时间进行自动调节,根据不同的区域的堵塞情况对每个区域采取不同强度的清洗。
根据喷丝板各孔洞区域的堵塞程度对喷丝板孔洞进行不同程度的清洗和抛光,保证了喷丝板的的清洗效果,也最大程度的利用资源。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于孔洞加工的孔洞堵塞的清洗方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
获取工件表面灰度图像,将去噪后的图像进行边缘检测得到边缘图像;
对边缘图像进行霍夫圆检测得到各孔洞区域对应的标准霍夫圆半径,并获取孔洞区域的所有边缘像素点在霍夫空间的投影圆半径;根据孔洞区域的标准霍夫圆半径与投影圆半径得到孔洞区域存在异常像素点的第一异常程度;
将相邻的异常像素点视为同一异常区域,获取各异常区域内像素点的梯度方向,计算孔洞区域内同一异常区域的平均灰度值,根据异常区域内像素点的梯度方向和平均灰度值得到孔洞区域内异常区域的第二异常程度;
根据孔洞区域对应的第一异常程度和第二异常程度得到孔洞区域的堵塞程度,根据所述堵塞程度对孔洞进行清洗;
所述表征霍夫圆半径的获取方法具体为:对边缘图像进行霍夫圆检测得到孔洞的霍夫圆,根据第t个霍夫圆的方程计算得到第t个标准霍夫圆半径;
所述第一异常程度的获取方法具体为:
其中,表示第t个孔洞区域的第q个投影圆存在异常像素点的第一异常程度,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆的第q个投影圆半径,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆半径,表示为霍夫空间中投影到第q个投影圆的边缘点总个数,表示为第t个孔洞区域的标准霍夫圆与第q个投影圆的圆心之间的欧式距离;
所述根据异常区域内像素点的梯度方向和平均灰度值得到孔洞区域内异常区域的第二异常程度具体为:
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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