CN115984267A - 一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法 - Google Patents

一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及缺陷检测技术领域，公开了一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，包括以下步骤：拍摄一体式超声水表的X‑ray图像作为原始图像集；对原始图像集进行灰度转换，定位出水表管段中的换能器安装位置，从而裁剪获得预处理图像集；基于预处理图像集，选择取样窗口；计算像元点高度；根据像元点高度自适应调节滑动步长；计算粗糙度；生成粗糙度图像集；对粗糙度图像集进行图像处理，获取待检测图像集；基于连通域算法，从待检测图像集中提取气泡数据；构建气泡含量评价方法进行评价。本发明针对X‑ray图像中注塑气泡与背景的差别构建了粗糙度模型，与超声水表精度协同判断气泡含量，从而实现了一体式超声水表注塑气泡的自动化检测。

Description

一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法
技术领域
本发明涉及缺陷检测技术领域，尤其涉及一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法。
背景技术
超声水表凭借着始动流量小、压损小、计量精度高等优点，广泛应用于流量测量领域。其中一体式超声水表将表头外壳与流量管段一体注塑而成，具有轻便、密封性好、易于批量生产等优点。但在生产注塑时由于工艺或设备条件等问题，很难避免注塑气泡的产生，气泡的存在不仅会导致水表的强度下降，还可能会对超声水表精度造成影响。
传统方法检测注塑气泡一般通过肉眼观察X-ray图像，或待管段粘贴压电陶瓷后进行注水检测，这两种方法效果显著，但检测成本过高，操作也较为复杂。因此，本发明针对X-ray图像中注塑气泡与背景的差别构建了粗糙度模型，与超声水表精度协同判断气泡含量，进行自动化的注塑气泡检测。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供了一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，基于含有气泡的表体与不含气泡表体成像亮度不同的特点构建粗糙度模型，在注塑完成时进行无损且快速的气泡含量检测。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，包括以下步骤：
S1，拍摄一或多只一体式超声水表的X-ray图像，作为原始图像集。
S2，对原始图像集进行灰度转换，根据转换后的原始图像定位出一体式超声水表管段中的换能器安装位置，从而裁剪获得预处理图像集。
S3，基于预处理图像集，选择取样窗口；
计算像元点高度：
；
式中，i、j分别表示像元的行位置和列位置；RMS（i，j）表示像元点高度；DN（i，j）表示像元值；MEAN表示取样窗口内所有像元值的均值；R表示取样窗口半径，根据一体式超声水表注塑生产工艺设定；
根据像元点高度自适应调节滑动步长为1或R，统计滑动步长为1、R的次数；
计算粗糙度ROP（i，j）：
；
生成粗糙度图像集。
S4，根据滑动步长为1、R的统计次数对粗糙度图像集进行图像处理，获取待检测图像集。
S5，基于连通域算法，从待检测图像集中提取气泡数据；
构建气泡含量评价方法进行评价。
优选地，所述步骤S1中，拍摄时需保证各一体式超声水表表体互不重叠。
优选地，所述步骤S2中裁剪获得预处理图像集具体为：令换能器安装位置中心位于取景框的三分之一竖轴线上，保证取景框裁剪内容包括部分管段。
优选地，所述步骤S3中基于预处理图像集选择取样窗口具体为：从预处理图像的第一个像元开始，取一个能覆盖最小的气泡的且大小为（2R+1）×（2R+1）的窗口。
优选地，所述步骤S3中滑动步长的自适应调节原则为：像元点高度为0则步长为R；像元点高度不为0则步长为1。
优选地，所述步骤S4中的图像处理具体包括对粗糙度图像进行高斯模糊与USM锐化；
其中高斯模糊模板边长为0.25R；进行USM锐化时，其权重w计算公式如下：
；
式中，N1为滑动步长等于1的次数；NR为滑动步长等于R的次数。
优选地，所述步骤S5中：
基于连通域算法，从待检测图像集中提取气泡数据的具体步骤包括：
S51，统计待检测图像中所有的8连通域；
S52，根据预设阈值e，从所有8连通域中剔除非气泡连通域、保留气泡连通域；预设阈值e不小于注塑产生的最大气泡覆盖的面积；
S53，统计气泡连通域的数量与面积。
构建的气泡含量评价方法包括：
S5-1，计算气泡含量Z：
；
其中，a、b分别为气泡连通域的面积、数量的权重参数，a用于反映注塑产生的气泡的大小一致程度，b用于反映注塑产生的气泡的分布均匀程度；qs表示气泡所占像元数；S表示单个图像中总像元数；qL表示气泡的数量；L表示本批次检测过程中出现的气泡数量最大值；
S5-2，根据一体式超声水表的接收信号信噪比或精度设定气泡含量Z的阈值c；
S5-3，若Z>c，则检测不通过，一体式超声水表不予使用，否则检测通过，一体式超声水表可以使用；
S5-4，计算当前批次一体式超声水表检测通过率，若检测通过率不满足预设阈值d，则检查一体式超声水表注塑产线。
本发明的有益技术效果：基于含有气泡的表体与不含气泡表体成像亮度不同的特点构建了粗糙度模型，依据像元点高度自适应调节滑动步长计算粗糙度，对粗糙度图像进行了气泡含量的提取，在注塑完成时就对一体式超声水表进行无损且快速的注塑气泡含量检测，从而提高了产品的良率，方法成本较低，流程易于实现，工程实用性强。
附图说明
图1为本发明的总体流程图。
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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不限定本发明。
实施例：
如图1所示，一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，包括以下步骤：
S1，拍摄某型号一体式超声水表的X-ray图像数据，作为原始图像集。拍摄时需保证各一体式超声水表表体互不重叠。
S2，对原始图像集进行灰度转换，参考某型号一体式超声水表形状特征，定位出一体式超声水表管段中的换能器安装位置，令换能器安装位置中心位于取景框的三分之一竖轴线上，保证取景框裁剪内容包括部分管段获得预处理图像集。
S3，基于预处理图像集，选择取样窗口：从预处理图像的第一个像元开始，取一个能覆盖最小的气泡的且大小为（2R+1）×（2R+1）的窗口。
计算像元点高度：
；
式中，i、j分别表示像元的行位置和列位置；RMS（i，j）表示像元点高度；DN（i，j）表示像元值；MEAN表示取样窗口内所有像元值的均值；R表示取样窗口半径，根据一体式超声水表注塑生产工艺设定，实施例中设定为20。
根据像元点高度自适应调节滑动步长为1或R，统计滑动步长为1、R的次数：像元点高度为0则步长为R；像元点高度不为0则步长为1。
计算粗糙度ROP（i，j）：
；
生成粗糙度图像集。
S4，根据滑动步长为1、R的统计次数对粗糙度图像集进行图像处理，获取待检测图像集。
图像处理具体包括对粗糙度图像进行高斯模糊与USM锐化；
其中高斯模糊模板边长为0.25R；进行USM锐化时，其权重w计算公式如下：
；
式中，N1为滑动步长等于1的次数；NR为滑动步长等于R的次数。
S5，基于连通域算法，从待检测图像集中提取气泡数据。
构建气泡含量评价方法进行评价。
基于连通域算法，从待检测图像集中提取气泡数据的具体步骤包括：
S51，统计待检测图像中所有的8连通域；
S52，根据预设阈值e，从所有8连通域中剔除非气泡连通域、保留气泡连通域；预设阈值e不小于注塑产生的最大气泡覆盖的面积；
S53，统计气泡连通域的数量与面积。
构建的气泡含量评价方法包括：
S5-1，计算气泡含量Z：
；
其中，a、b分别为气泡连通域的面积、数量的权重参数，a用于反映注塑产生的气泡的大小一致程度，b用于反映注塑产生的气泡的分布均匀程度；qs表示气泡所占像元数；S表示单个图像中总像元数；qL表示气泡的数量；L表示本批次检测过程中出现的气泡数量最大值；
实施例中Z=0.8；
S5-2，根据一体式超声水表的接收信号信噪比或精度设定气泡含量Z的阈值c；实施例中c=0.5；
S5-3，若Z>c，则检测不通过，一体式超声水表不予使用，否则检测通过，一体式超声水表可以使用；
S5-4，计算当前批次一体式超声水表检测通过率，若检测通过率不满足预设阈值d，则检查一体式超声水表注塑产线。检测通过率预设阈值d的取值范围为0~100%，参考实施例中所测一体式超声水表的生产工艺，设定本次检测的检测通过率预设阈值d=90%。
本次检测中Z=0.8>0.5，因此检测不通过，一体式超声水表不予使用。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (7)

1.一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，拍摄一或多只一体式超声水表的X-ray图像，作为原始图像集；
S2，对原始图像集进行灰度转换，根据转换后的原始图像定位出一体式超声水表管段中的换能器安装位置，从而裁剪获得预处理图像集；
S3，基于预处理图像集，选择取样窗口；
计算像元点高度：
；
式中，i、j分别表示像元的行位置和列位置；RMS（i，j）表示像元点高度；DN（i，j）表示像元值；MEAN表示取样窗口内所有像元值的均值；R表示取样窗口半径，根据一体式超声水表注塑生产工艺设定；
根据像元点高度自适应调节滑动步长为1或R，统计滑动步长为1、R的次数；
计算粗糙度ROP（i，j）：
；
生成粗糙度图像集；
S4，根据滑动步长为1、R的统计次数对粗糙度图像集进行图像处理，获取待检测图像集；
S5，基于连通域算法，从待检测图像集中提取气泡数据；
构建气泡含量评价方法进行评价。
2.根据权利要求1所述的一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，拍摄时需保证各一体式超声水表表体互不重叠。
3.根据权利要求1所述的一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，其特征在于，所述步骤S2中裁剪获得预处理图像集具体为：识别安装换能器位置的中心，令中心位于取景框的三分之一竖轴线上，保证取景框裁剪内容包括部分管段。
4.根据权利要求1所述的一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，其特征在于，所述步骤S3中基于预处理图像集选择取样窗口具体为：从预处理图像的第一个像元开始，取一个能覆盖最小的气泡的且大小为（2R+1）×（2R+1）的窗口。
5.根据权利要求1所述的一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，其特征在于，所述步骤S3中滑动步长的自适应调节原则为：像元点高度为0则步长为R；像元点高度不为0则步长为1。
6.根据权利要求1所述的一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，其特征在于，所述步骤S4中的图像处理具体包括对粗糙度图像进行高斯模糊与USM锐化；
其中高斯模糊模板边长为0.25R；进行USM锐化时，其权重w计算公式如下：
；
式中，N1为滑动步长等于1的次数；NR为滑动步长等于R的次数。
7.根据权利要求1所述的一种适用于超声水表的注塑气泡检测方法，其特征在于，所述步骤S5中：
基于连通域算法，从待检测图像集中提取气泡数据的具体步骤包括：
S51，统计待检测图像中所有的8连通域；
S52，根据预设阈值，从所有8连通域中剔除非气泡连通域、保留气泡连通域；预设阈值不小于注塑产生的最大气泡覆盖的面积；
S53，统计气泡连通域的数量与面积；
构建的气泡含量评价方法包括：
S5-1，计算气泡含量Z：
；
其中，a、b分别为气泡连通域的面积、数量的权重参数，a用于反映注塑产生的气泡的大小一致程度，b用于反映注塑产生的气泡的分布均匀程度；qs表示气泡所占像元数；S表示单个图像中总像元数；qL表示气泡的数量；L表示本批次检测过程中出现的气泡数量最大值；
S5-2，根据一体式超声水表的接收信号信噪比或精度设定气泡含量Z的阈值c；
S5-3，若>c，则检测不通过，一体式超声水表不予使用，否则检测通过，一体式超声水表可以使用；同时计算当前批次超声水表注塑质量检测通过率，若通过率不满足预设阈值d，则检查超声水表注塑产线。
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GR01 Patent grant
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