CN116609339B - 一种转子冲片的形状缺陷检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及产品缺陷检测技术领域，具体涉及一种转子冲片的形状缺陷检测方法及系统，包括：将待检测的转子冲片逐一传送至设定位置；采集转子冲片的图像，且通过图像的裁切分别获得转子冲片的圆形图像，以及以转子冲片的对称轴进行裁切而获得两对称的半圆图像；分别计算两半圆图像的哈希值，且对两张半圆图像的哈希值进行比较；计算圆形图像的哈希值，且与前一片所检测的转子冲片的哈希值进行比较。在本发明中，将基于哈希函数进行图像比较的方式参与到转子冲片的形状缺陷检测中，可获得较高的检测灵敏度，且实施过程中分别通过转子冲片的内部比较，以及与外部参照的比较，有效的提高了检测的精准度，保证了转子冲片的质量。

Description

一种转子冲片的形状缺陷检测方法及系统
技术领域
本发明涉及产品缺陷检测技术领域，具体涉及一种转子冲片的形状缺陷检测方法及系统。
背景技术
针对永磁同步电机，包括定子和转子，其中，转子包括转子轴以及装设于转子轴上的相叠置的多个转子冲片，在目前转子冲片的加工完成后，会通过流水线作业而将各个零部件通过机器组装起来，此种方式使得转子冲片的质量决定了最终的产品质量；在使用的过程中，转子冲片的形状尺寸精准性和稳定性，决定了最终永磁同步电机的使用性能。
目前，在转子冲片加工完成后，需要通过专业的三坐标检测设备进行检测，其测量方式为单次接触式点测,测量结果为每个测点的位置坐标；但是，在实施的过程中，虽然转子冲片往往为轴对称的结构，但是从结构细节而言存在一定的复杂性，且轮廓度要求高，因此使得目前的检测方式难以直观的反映测量结果。
发明内容
本发明中提供了一种转子冲片的形状缺陷检测方法及系统，从而有效解决背景技术中所指出的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种转子冲片的形状缺陷检测方法，用于对平面图案轴对称的转子冲片进行形状缺陷检测，包括：
将待检测的转子冲片逐一传送至设定位置，且使得所述转子冲片全范围获得有效支撑；
在所述设定位置，控制所述转子冲片全范围获得均匀光照条件；
采集所述转子冲片的平面图像，且通过平面图像的裁切分别获得转子冲片的圆形图像，以及以所述转子冲片的对称轴进行裁切而获得两对称的半圆图像；
通过哈希函数分别输出两所述半圆图像的哈希结果，且对两张半圆图像的所述哈希结果进行比较，若两张所述半圆图像的哈希结果相等，则进行以下步骤；否则，判定所述转子冲片为不合格品；
通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果，且与前一片所检测的转子冲片圆形图像的哈希结果进行比较，若两张圆形图像的哈希结果相等，判定所述转子冲片为合格品；否则，判定所述转子冲片为不合格品。
进一步地，转子冲片的形状缺陷检测方法包括：
根据所述转子冲片的半径和圆心，选取裁剪区域，并进行图像裁剪操作而获得圆形图像；
确定所述圆形图像的对称轴，且根据所述对称轴将所述圆形图像裁切为对称的两半圆图像。
进一步地，转子冲片的形状缺陷检测方法包括：
将所述圆形图像转换为灰度图像；
使用霍夫变换找出所述圆形图像的圆心和半径大小；
根据所述圆心和半径大小画出圆形，并将所述圆形水平翻转，得到一条对称轴；
将对称轴分为左右两部分，分别对其进行裁剪，得到左右两个半圆图像。
进一步地，采用库函数将所述圆形图像转换为灰度图像。
进一步地，所述霍夫变换的步骤如下：
对输入的图像进行边缘检测，得到二值化的图像；
对于每个边缘点，计算其可能的圆心和半径，对应在霍夫空间中的一个曲线；
统计每个圆心位置的得票数，选取得票数最高的作为所述圆形图像的圆心位置；
在原始图像中搜索所述圆心位置到边缘的距离，得到圆的半径大小。
进一步地，通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果，包括：
通过哈希函数输出两半圆图像的哈希值；
将两张所述半圆图像的哈希值进行组合，获得哈希串，将所述哈希串作为所述圆形图像的哈希结果。
进一步地，通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果，包括：
通过哈希函数直接计算所述圆形图像的哈希值，且将所述哈希值作为所述圆形图像的哈希结果。
一种转子冲片的形状缺陷检测系统，包括：
定位模块，将转子冲片逐一传送至设定位置，且使得所述转子冲片全范围获得有效支撑；
光照模块，在所述设定位置为所述转子冲片全范围提供均匀光照条件；
图像采集模块，在满足要求的光照条件下，对转子冲片的平面图像进行采集；
图像处理模块，通过图像的裁切分别获得转子冲片的圆形图像，以及以所述转子冲片的对称轴进行裁切而获得两对称的半圆图像；
哈希模块，通过哈希函数分别输出两所述半圆图像的哈希结果，以及，通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果；
判断模块，对两张半圆图像的所述哈希结果进行比较，判断两张所述半圆图像的哈希结果是否相等，且在相等时进一步执行以下判断：将当前检测的转子冲片圆形图案的哈希结果与前一片所检测的转子冲片圆形图像的哈希结果进行比较，判断两张圆形图像的哈希结果是否相等；
结果输出模块，针对任意哈希结果判断中获得哈希结果不相等的所述转子冲片，输出不合格的检测结果。
进一步地，所述定位模块包括升降支撑单元、限位单元和校平平面；
所述升降支撑单元通过支撑面推动所述转子冲片进行直线运动；
所述限位单元用于保证运动中的所述转子冲片在所述支撑面上的投影边界保持不变；
所述校平平面为所述转子冲片提供运动的极限基准，待检测的所述转子冲片运动至表面与所述校平平面重合为止；
其中，所述校平平面上具有与所述转子冲片外轮廓相等的孔洞。
进一步地，所述限位单元包括至少三根导向柱体；
所述导向柱体的端部通过坡面而实现所述转子冲片的导向。
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
在本发明中，将基于哈希函数进行图像比较的方式参与到转子冲片的形状缺陷检测中，可获得较高的检测灵敏度，且实施过程中分别通过转子冲片的内部比较，以及与外部参照的比较，有效的提高了检测的精准度，保证了转子冲片的质量。
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，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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他的附图。
图1为转子冲片的形状缺陷检测方法的流程图；
图2为根据所采集的转子冲片的平面图像，而获取圆形图像和半圆图像的流程图；
图3为通过圆形图像而获取半圆图像的流程图；
图4为霍夫变换的流程图；
图5为定位模块的一种简化示意图；
图6为图5的一种优化示意图；
附图标记：01、升降支撑单元；02、限位单元；021、导向柱体；022、坡面；03、校平平面；04、转子冲片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
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。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
如图1所示，一种转子冲片的形状缺陷检测方法，用于对平面图案轴对称的转子冲片进行形状缺陷检测，包括：
S100：将待检测的转子冲片逐一传送至设定位置，且使得转子冲片全范围获得有效支撑；
此步骤可在流水线的生产方式中获得实现，设定位置可以为流水线的局部工位，在该位置，需要保证的是转子冲片全范围均获得有效的支撑，此设置的目的在于避免转子冲片局部会因无支撑而发生轻微弯曲等；在实施的过程中，转子冲片到达设定位置的方式是并不限制的，但是需要保证的是，到达位置时的精准性，当然，为了保证此种精准性，可通过辅助的限位结构，只需保证的是限位结构的使用不会影响到后续的图像采集即可；
S200：在设定位置，控制转子冲片全范围获得均匀光照条件；
本步骤中，保证图像采集时的光照条件，可通过以下几方面实现：
（1）环境控制，在进行图像采集时，应尽可能避免强光、阴影或反光等不利于拍摄的情况，并且保持环境光线的稳定和均匀；
（2）使用适当的灯光，在室内环境下，可以使用恒定亮度调节的白炽灯或LED灯来提供充足的光源，同时，要注意灯光的位置和角度，以避免产生阴影或反光。
当然，上述方式仅仅是保证光照均匀性的部分方法，其他能够实现的方式也均在本发明的保护范围内。
S300：采集转子冲片的图像，且通过图像的裁切分别获得转子冲片的圆形图像，以及以转子冲片的对称轴进行裁切而获得两对称的半圆图像；
在本步骤中，需要保证的是图像采集的相关设备至少保证当前待检测转子冲片的图像采集参数与上一转子冲片的图像采集参数是一致的，才能够保证后续步骤的实现；通过图像的裁切，可以获得圆形图像和半圆图像。为了保证后续步骤的稳定执行，需要注意的是截取的部分必须保证大小相同，此处的大小相同分别包括当下转子冲片的圆形图像与上一转子冲片的圆形图像大小相同，同时，还包括当下转子冲片的两半圆图像的大小相等，在计算哈希结果时，要将截取的部分统一缩放为固定大小，否则得到的哈希结果会因图片大小不同而有所差异；另外，还要保证截取的部分与原始图像之间不存在误差，避免在截取过程中出现像素丢失、颜色变化等问题，因为这些都会导致截取部分的哈希结果与原图的哈希结果不同；
在裁切的过程中，此处的圆形图像以转子冲片的外轮廓为边界，当外轮廓的边界上存在局部的缺口时可不必考虑，而直接将缺口部分覆盖在圆形区域内；当然，需要保证的是针对每个转子冲片的底部支撑衬底图像是一致的。
S400：通过哈希函数分别输出两半圆图像的哈希结果，且对两张半圆图像的哈希结果进行比较，若两张半圆图像的哈希结果相等，则进行以下步骤；否则，判定转子冲片为不合格品；
本步骤中所指的哈希结果可以为哈希值，需要保证的是需要采用相同的哈希函数，由于哈希函数的特性，相同的数据通过同一个哈希函数计算出来的哈希值是唯一确定的，而不同数据也很难产生相同的哈希值，因此哈希值可以用来作为数据的唯一标识符；因此，通过上述比较，可通过任意一半的转子冲片作为另一半转子冲片的评价标准，在上述比较过程中，并不关注哪一半是合格的，哪一半是不合格的，因为还可能存在两半均不合格的情况；但是，在实际的工作过程中，转子冲片的质量缺陷往往来自于冲压模具的问题，两侧产生对称缺陷而使得本步骤中两侧缺陷的半圆图像哈希值相等的几率几乎为零；综上，本步骤中可有效的识别出转子冲片的内部问题。
S500：通过哈希函数输出圆形图像的哈希结果，且与前一片所检测的转子冲片圆形图像的哈希结果进行比较，若两张圆形图像的哈希结果相等，判定转子冲片为合格品；否则，判定转子冲片为不合格品。
在本发明中，提供了一种基于哈希函数进行图像比较的方式，通过此方式参与到转子冲片的形状缺陷检测中，可获得较高的检测灵敏度，且实施过程中分别通过转子冲片的内部比较，以及与外部参照的比较，有效的提高了检测的精准度，保证了转子冲片的质量。哈希算法可以将每张图像压缩成一个定长的二进制字符串，使得即使图像存在微小变化或噪声，也能检测到它们之间的差异。
其中，常见的哈希函数有dHash、pHash、aHash等；其中，dHash（差异哈希）算法在两张图像上计算像素间的灰度差异，并根据差异值构建哈希值；pHash（感知哈希）算法则使用离散余弦变换（DCT）将图像转换为频域表示，从而获得具有鲁棒性的哈希码；这些算法都可以快速计算出每张图像的哈希值，从而实现本发明的技术目的。
作为优选地，如图2所示，采集转子冲片的图像且进行裁切，包括：
S310：根据转子冲片的半径和圆心，选取裁剪区域，并进行图像裁剪操作而获得圆形图像而进行保存；
S320：确定圆形图像的对称轴，且根据对称轴将圆形图像裁切为对称的两半圆图像而分别进行保存。
其中，如图3所示，半圆图像的获得包括：
S321：将圆形图像转换为灰度图像;
S322：使用霍夫变换找出圆形图像的圆心和半径大小；
S323：根据圆心和半径大小画出圆形，并将圆形水平翻转，得到一条对称轴；
在本发明中，针对转子冲片的形状特点，只需控制对于转子冲片进行支撑的平面的背景，可有效排除不对称特征的影响，在此方面可有效的降低对称轴检测的误差；由于转子冲片本身的形状复杂程度低，因此对称轴的确定会更加精准；
S324：将对称轴分为左右两部分，分别对其进行裁剪，得到左右两个半圆图像。
其中，针对步骤S321，采用库函数将圆形图像转换为灰度图像，使用库函数可以简化代码，同时也可以获得更快。
在步骤S322中，如图4所示，霍夫变换的步骤如下：
S3221：对输入的图像进行边缘检测，得到二值化的图像；
S3222：对于每个边缘点，计算其可能的圆心和半径，对应在霍夫空间中的一个曲线；本步骤中，所有曲线的交点就是可能的圆心位置；
S3223：统计每个圆心位置的得票数，选取得票数最高的作为圆形图像的圆心位置；
S3224：在原始图像中搜索圆心位置到边缘的距离，得到圆的半径大小。
在实施的过程中，半圆图案的哈希结果为哈希值是较佳的，而针对圆形图片，则可采用以下两种不同的方式：
方式一
通过哈希函数输出圆形图像的哈希结果，包括：
通过哈希函数输出两半圆图像的哈希值；将两张半圆图像的哈希值进行组合，获得哈希串，将哈希串作为圆形图像的哈希结果。哈希串是由多个哈希值组合而成的一个序列，在具体实施过程中，对于每个部分的哈希值，使用同一个哈希函数对其进行映射，将其映射到在同一空间中的不同桶内，将两个部分的桶内哈希值组合起来，形成最终的哈希串。
方式二
通过哈希函数直接计算圆形图像的哈希值，且将哈希值作为圆形图像的哈希结果，鉴于转子冲片的图像大小是有限的，因此此种方式对于计算量的增加有限，同样可作为本发明的实施方式，这种方法的优点是计算简单、速度快，适用于大规模图片的比较，稍有不同的图片，它们的哈希值也会存在明显差异。
实施例二
一种转子冲片的形状缺陷检测系统，包括：
定位模块，将转子冲片逐一传送至设定位置，且使得转子冲片全范围获得有效支撑；
光照模块，在设定位置为转子冲片全范围提供均匀光照条件；
图像采集模块，在满足要求的光照条件下，对转子冲片的平面图像进行采集；
图像处理模块，通过图像的裁切分别获得转子冲片的圆形图像，以及以转子冲片的对称轴进行裁切而获得两对称的半圆图像；
哈希模块，通过哈希函数分别输出两半圆图像的哈希结果，以及，通过哈希函数输出圆形图像的哈希结果；
判断模块，对两张半圆图像的哈希结果进行比较，判断两张半圆图像的哈希结果是否相等，且在相等时进一步执行以下判断：将当前检测的转子冲片圆形图案的哈希结果与前一片所检测的转子冲片圆形图像的哈希结果进行比较，判断两张圆形图像的哈希结果是否相等；
结果输出模块，针对任意哈希结果判断中获得哈希结果不相等的转子冲片，输出不合格的检测结果。
本实施中提供了一种能够上述实施例中检测方法的系统形式，二者的技术效果相同，此处不再赘述。
为了优化检测流程，且使得各检测的转子冲片获得相同的图像采集环境，作为上述实施例的优选，如图5所示，定位模块包括升降支撑单元01、限位单元02和校平平面03；
升降支撑单元01通过支撑面推动转子冲片04进行直线运动；
限位单元02用于保证运动中的转子冲片04在支撑面上的投影边界保持不变；
校平平面03为转子冲片04提供运动的极限基准，待检测的转子冲片04运动至表面与校平平面重合为止；
其中，校平平面03上具有与转子冲片04外轮廓相等的孔洞。
在上述优选方式中，提供了一种定位模块的示意图，本发明中通过上述定位模块的设置，可使得各个转子冲片04逐一的到达图像采集位置，且在该位置保证其表面与校平平面共面，且二者的图像共同被采集；而同时，升降支撑单元01的支撑面也作为稳定的背景而部分被采集至图像中，避免不对称因素，可保证每个转子冲片的图像采集情况环境相同，降低后续图像处理的难度。
图像采集完成后，可继续对转子冲片进行推进，从而使得转子冲片摆脱限位单元的限制，而更加方便的实现移除。
作为上述实施例的优选，限位单元02包括至少三根导向柱体021；导向柱体021的端部通过坡面022而实现转子冲片的导向。
在转子冲片传递至升降支撑单元01的支撑面上时，难免会存在位置的偏差，但是此处的偏差一定是被控制在一定范围内的；因此，本发明中，一方面，通过导向柱体021的设置而减少与转子冲片04边缘的摩擦面积，从而减少转子冲片04受力的不均匀性；另一方面，通过坡面022的设置，使得转子冲片04在推动力下进入各个导向柱体021之间时，可在坡面022的导向下回归至对中的位置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种转子冲片的形状缺陷检测方法，其特征在于，用于对平面图案轴对称的转子冲片进行形状缺陷检测，包括：
将待检测的转子冲片逐一传送至设定位置，且使得所述转子冲片全范围获得有效支撑；
在所述设定位置，控制所述转子冲片全范围获得均匀光照条件；
采集所述转子冲片的平面图像，且通过平面图像的裁切分别获得转子冲片的圆形图像，以及以所述转子冲片的对称轴进行裁切而获得两对称的半圆图像；
通过哈希函数分别输出两所述半圆图像的哈希结果，且对两张半圆图像的所述哈希结果进行比较，若两张所述半圆图像的哈希结果相等，则进行以下步骤；否则，判定所述转子冲片为不合格品；
通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果，且与前一片所检测的转子冲片圆形图像的哈希结果进行比较，若两张圆形图像的哈希结果相等，判定所述转子冲片为合格品；否则，判定所述转子冲片为不合格品；
根据所述转子冲片的半径和圆心，选取裁剪区域，并进行图像裁剪操作而获得圆形图像；
确定所述圆形图像的对称轴，且根据所述对称轴将所述圆形图像裁切为对称的两半圆图像；
将所述圆形图像转换为灰度图像；
使用霍夫变换找出所述圆形图像的圆心和半径大小；
根据所述圆心和半径大小画出圆形，并将所述圆形水平翻转，得到一条对称轴；
将对称轴分为左右两部分，分别对其进行裁剪，得到左右两个半圆图像。
2.根据权利要求1所述的转子冲片的形状缺陷检测方法，其特征在于，采用库函数将所述圆形图像转换为灰度图像。
3.根据权利要求1所述的转子冲片的形状缺陷检测方法，其特征在于，所述霍夫变换的步骤如下：
对输入的图像进行边缘检测，得到二值化的图像；
对于每个边缘点，计算其可能的圆心和半径，对应在霍夫空间中的一个曲线；
统计每个圆心位置的得票数，选取得票数最高的作为所述圆形图像的圆心位置；
在原始图像中搜索所述圆心位置到边缘的距离，得到圆的半径大小。
4.根据权利要求1所述的转子冲片的形状缺陷检测方法，其特征在于，通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果，包括：
通过哈希函数输出两半圆图像的哈希值；
将两张所述半圆图像的哈希值进行组合，获得哈希串，将所述哈希串作为所述圆形图像的哈希结果。
5.根据权利要求1所述的转子冲片的形状缺陷检测方法，其特征在于，通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果，包括：
通过哈希函数直接计算所述圆形图像的哈希值，且将所述哈希值作为所述圆形图像的哈希结果。
6.一种转子冲片的形状缺陷检测系统，采用如权利要求1所述的转子冲片的形状缺陷检测方法，其特征在于，包括：
定位模块，将转子冲片逐一传送至设定位置，且使得所述转子冲片全范围获得有效支撑；
光照模块，在所述设定位置为所述转子冲片全范围提供均匀光照条件；
图像采集模块，在满足要求的光照条件下，对转子冲片的平面图像进行采集；
图像处理模块，通过图像的裁切分别获得转子冲片的圆形图像，以及以所述转子冲片的对称轴进行裁切而获得两对称的半圆图像；
哈希模块，通过哈希函数分别输出两所述半圆图像的哈希结果，以及，通过哈希函数输出所述圆形图像的哈希结果；
判断模块，对两张半圆图像的所述哈希结果进行比较，判断两张所述半圆图像的哈希结果是否相等，且在相等时进一步执行以下判断：将当前检测的转子冲片圆形图案的哈希结果与前一片所检测的转子冲片圆形图像的哈希结果进行比较，判断两张圆形图像的哈希结果是否相等；
结果输出模块，针对任意哈希结果判断中获得哈希结果不相等的所述转子冲片，输出不合格的检测结果；
所述定位模块包括升降支撑单元、限位单元和校平平面；
所述升降支撑单元通过支撑面推动所述转子冲片进行直线运动；
所述限位单元用于保证运动中的所述转子冲片在所述支撑面上的投影边界保持不变；所述校平平面为所述转子冲片提供运动的极限基准，待检测的所述转子冲片运动至表面与所述校平平面重合为止；
其中，所述校平平面上具有与所述转子冲片外轮廓相等的孔洞；
所述限位单元包括至少三根导向柱体；
所述导向柱体的端部通过坡面而实现所述转子冲片的导向。
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