CN202916213U - 一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统 - Google Patents

一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及图像处理技术领域，提供了一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，包括：工作台、CCD摄像机、环形光源、图像采集卡、计算机主机、计算机外接设备，环形光源启动后，对放置在工作台上的齿轮进行顶部照射，CCD摄像机将被摄齿轮的图像成在CCD摄像机的像敏面上，并将整个阵列的信号电荷传送到图像采集卡进行A/D转换，转换后的齿轮图像数据采集到计算机主机中，计算机软件采用灰度变换、平滑滤波、图像分割等运算实现图像的预处理，最后根据形态学处理的思想实现齿轮参数的分析。其具有非接触、速度快以及现场抗干扰能力强等优点，可以大大降低测试人员的劳动强度，减少瞄准和读数时的主观误差，提高了检测效率和检测精度。

Description

一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统
技术领域
本实用新型涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统。
背景技术
齿轮作为一种典型的动力传递器件，在工业发展的历程中发挥了十分重要的作用，其质量的好坏直接影响着机械产品的性能。因此，在齿轮生产制造的过程中必须对产品质量进行严格的检测和控制。由于齿轮本身的几何形状特点，对于齿崩、缺齿、齿歪等缺陷的测量过程复杂，常规的测量设备如三坐标测量机、齿轮综合误差检查仪等结构复杂，价格昂贵，对测试人员的要求也较高。现代制造业的发展对齿轮产品的缺陷检测提出了更高的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，旨在解决现有技术中齿轮缺陷检测的效率和精度低下的问题。
本实用新型是这样实现的，一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，包括：
用于放置被检测齿轮的工作台，所述工作台设有一放置面板、竖向设置的竖杆和设置在所述竖杆上的一横杆，所述横杆延伸方向与所述放置面板一致；
安装于所述工作台上方，固定设置在所述横杆上，对放置在所述放置面板上的齿轮进行光学摄像的CCD摄像机；
固定设置在所述CCD摄像机的下方，为所述齿轮提供照明光源的环形光源；
通过通信总线与所述CCD摄像机连接，对所述CCD摄像机摄取到的齿轮图像进行采集的图像采集卡；
与所述图像采集卡通讯连接，对所述图像采集卡采集到的齿轮图像进行图像预处理和参数测量，获取得到包括可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域的结果的计算机主机；
与所述计算机主机通讯连接，对所述计算机主机的处理过程和结果进行输出的计算机外接设备；
其中，所述图像采集卡安装在计算机的PCI插槽中。
作为一种改进的方案，所述计算机主机具体包括：
与PCI插槽中的图像采集卡通讯连接，对所述图像采集卡采集到的齿轮图像进行预处理的图像预处理模块；
与所述图像预处理模块连接，对所述预处理后的齿轮图像进行参数测量，获取包括可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域的测量模块；
作为一种改进的方案，所述图像预处理模块具体包括：
将所述CCD摄像机采集的24位彩色图像转换为8位灰度图像，提高处理速度的灰度变换模块；
与所述灰度变换模块连接，滤除图像采集过程带来的噪声，改善所述图像的质量的滤波降噪模块；
与所述滤波降噪模块连接，将所述滤波降噪模块滤除噪音后的图像中的所述齿轮的图像和背景分离出来的阈值分割模块；
作为一种改进的方案，所述测量模块具体包括：
分析所述齿轮的中心和齿数参数的形态学处理模块；
与所述形态学处理模块连接，对获得的所述齿轮的参数进行处理，输出包括可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域的结果的参数分析模块。
作为一种改进的方案，所述环形光源为环形LED光源；
作为一种改进的方案，所述计算机外接设备是显示器或打印机。
本实用新型提供的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，具有非接触、速度快以及现场抗干扰能力强等优点，可以大大降低测试人员的劳动强度，减少瞄准和读数时的主观误差，提高了检测效率和检测精度。
附图说明
图1是本实用新型提供的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统的结构示意图；
图2是本实用新型提供的计算机主机的结构示意图；
图3是本实用新型提供的图像预处理模块的结构示意图；
图4是本实用新型提供的图像测量模块的结构示意图；
其中，1-工作台，2-CCD摄像机，3-环形光源，4-图像采集卡，5-计算机主机，6-计算机外接设备，11-放置面板，12-竖杆，13-横杆，51-图像预处理模块，52-测量模块，511-灰度变换模块，512-滤波降噪模块，513-阈值分割模块，521-形态学处理模块，522-参数分析模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统包括：
用于放置被检测齿轮的工作台，该工作台设有一放置面板、竖向设置的竖杆和设置在该竖杆上的一横杆，该横杆延伸方向与所述放置面板一致；
安装于该工作台上方，固定设置在该横杆上，对放置在该放置面板上的齿轮进行光学摄像的CCD摄像机；
固定设置在该CCD摄像机的下方，为该齿轮提供照明光源的环形光源；
通过通信总线与该CCD摄像机连接，对该CCD摄像机摄取到的齿轮图像进行采集的图像采集卡；
与该图像采集卡通讯连接，对该图像采集卡采集到的齿轮图像进行图像预处理和参数测量，获取得到包括可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域的结果的计算机主机；
与该计算机主机通讯连接，对该计算机主机的处理过程和结果进行输出的计算机外接设备；
其中，该图像采集卡安装在所述计算机的PCI插槽中。
图1示出了本实用新型提供的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统的结构示意图，为了便于说明，本图仅提供与本实用新型有关的结构部分。
基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统包括：工作台1、CCD摄像机2、环形光源3、图像采集卡4、计算机主机5和计算机外接设备6，其中：
工作台1用于放置被检测齿轮，其设有一放置面板11、竖向设置的竖杆12和设置在竖杆12上的一横杆13，该横杆13延伸方向与放置面板11一致；
CCD摄像机2安装于工作台上方，固定设置在横杆13上，对放置在放置面板11上的齿轮进行光学摄像；
环形光源3固定设置在CCD摄像机2的下方，为齿轮提供照明光源；
图像采集卡4通过通信总线与CCD摄像机2连接，对CCD摄像机摄2取到的齿轮图像进行采集；
计算机主机5与图像采集卡4通讯连接，对图像采集卡4采集到的齿轮图像进行图像预处理和参数测量，获取得到包括可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域的结果；
计算机外接设备6与计算机主机5通讯连接，对计算机主机5的处理过程和结果进行输出；
其中，图像采集卡4安装在计算机主机5的PCI插槽中。
在该实施例中，如图2所示，上述计算机主机5具体包括：图像预处理模块51和测量模块52，其中：
图像预处理模块51与PCI插槽中的图像采集卡4通讯连接，对图像采集卡4采集到的齿轮图像进行预处理；
测量模块52与图像预处理模块51连接，对预处理后的齿轮图像进行参数测量，获取可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域。
如图3所示，图像预处理模块51具体包括：灰度变换模块511、滤波降噪模块512和阈值分割模块513，其中：
灰度变换模块511将CCD摄像机2采集的24位彩色图像转换为8位灰度图像，提高处理速度；
滤波降噪模块512滤除图像采集过程带来的噪声，改善图像的质量；
阈值分割模块513将图像中的齿轮图像和背景分离出来；
如图4所示，测量模块具体包括：形态学处理模块521和参数分析模块522，其中：
形态学处理模块521分析齿轮的中心和齿数参数；
参数分析模块522对获得的齿轮参数进行处理，输出包括可能存在缺陷的齿数及缺陷区域的结果。
为了便于理解，以下是本实用新型的工作原理：在图像采集前，环形光源3启动后，对放置在工作台上的齿轮进行顶部照射，使每齿轮基本上能得到均匀的照明，然后CCD摄像机2根据照明环境进行对焦和环境参数的调节，同时适当提高对比度，使图像与背景具有良好的可分离性，将被摄齿轮的图像成在CCD摄像机2的像敏面上，在驱动器的作用下高速地将整个阵列的信号电荷传送到图像采集卡4进行A/D转换，转换后的齿轮图像数据采集到计算机主机5中，计算机软件采用灰度变换、平滑滤波、图像分割等运算实现图像的预处理，最后根据形态学处理的思想实现齿轮参数的分析。当然，为了能够实时获取检测结果，计算机主机5可外接显示器、打印机等输出设备，实时将检测结果反馈出来，以供检测人员对被检测齿轮进行评定处理。
本实用新型提供的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，具有非接触、速度快以及现场抗干扰能力强等优点，可以大大降低测试人员的劳动强度，减少瞄准和读数时的主观误差，提高了检测效率和检测精度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，其特征在于，所述基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统包括：
用于放置被检测齿轮的工作台，所述工作台设有一放置面板、竖向设置的竖杆和设置在所述竖杆上的一横杆，所述横杆延伸方向与所述放置面板一致；
安装于所述工作台上方，固定设置在所述横杆上，对放置在所述放置面板上的齿轮进行光学摄像的CCD摄像机；
固定设置在所述CCD摄像机的下方，为所述齿轮提供照明光源的环形光源；
通过通信总线与所述CCD摄像机连接，对所述CCD摄像机摄取到的齿轮图像进行采集的图像采集卡；
与所述图像采集卡通讯连接，对所述图像采集卡采集到的齿轮图像进行图像预处理和参数测量，获取得到包括可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域的结果的计算机主机；
与所述计算机主机通讯连接，对所述计算机主机的处理过程和结果进行输出的计算机外接设备；
其中，所述图像采集卡安装在所述计算机的PCI插槽中。
2.如权利要求1所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，其特征在于，所述计算机主机具体包括：
与所述PCI插槽中的图像采集卡通讯连接，对所述图像采集卡采集到的齿轮图像进行预处理的图像预处理模块；
与所述图像预处理模块连接，对所述预处理后的齿轮图像进行参数测量，获取可能存在缺陷的齿轮的齿数及缺陷区域的测量模块。
3.如权利要求2所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，其特征在于，所述图像预处理模块具体包括：
将所述CCD摄像机采集的24位彩色图像转换为8位灰度图像，提高处理速度的灰度变换模块；
与所述灰度变换模块连接，滤除图像采集过程带来的噪声，改善所述图像的质量的滤波降噪模块；
与所述滤波降噪模块连接，将所述滤波降噪模块滤除噪音后的图像中的所述齿轮的图像和背景分离出来的阈值分割模块。
4.如权利要求2所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，其特征在于，所述测量模块具体包括：
分析所述齿轮的中心和齿数参数的形态学处理模块；
与所述形态学处理模块连接，对获得的所述齿轮的参数进行处理，输出包括可能存在缺陷的齿数及缺陷区域的结果的参数分析模块。
5.如权利要求1所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，其特征在于，所述环形光源为环形LED光源。
6.如权利要求1所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统，其特征在于，所述计算机外接设备是显示器或打印机。
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