基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测系统技术方案

本实用新型专利技术基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测系统，其特征在于该检测系统包括智能相机、第一支架、第二支架、计算机、控制部分、透明旋转圆盘、电机、传感器和背部光源，控制部分控制电机的转动及智能相机的触发；由智能相机、第一支架和计算机共同构成视觉系统，所述智能相机通过第一支架固定在透明旋转圆盘的上方，智能相机通过通信线同时与计算机和控制部分连接，计算机与控制部分连接，所述透明旋转圆盘与电机连接，所述背部光源位于智能相机的正下方，且处于透明旋转圆盘的下方；所述传感器包括传感器发射器和传感器接收器，传感器接收器与传感器发射器相对设置，并且在同一水平线上，传感器发射器与第二支架相连。

Visual inspection system based on matching for contour defects of profiled stamping parts

The utility model, the profiled stamping contour defects detection system based on the detecting system includes a smart camera, a first support and a second support, and computer control part, a transparent rotating disc, motor, sensor and back light source control part, trigger control and intelligent camera rotation of the motor by the smart camera, the first; support and computer constitute the visual system, the smart camera through the first bracket is fixed on the transparent rotating disc above the smart camera through the communication line at the same time with the computer and the control part is connected with computer and control connection, the transparent rotating disc is connected with the motor, just below the back light source in the smart camera, and below the transparent rotating disk; the sensor comprises a sensor sensor transmitter and receiver, transmission The sensor transmitter is connected with the second bracket on the same horizontal line.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及确定工件轮廓面积及轮廓不变矩的匹配检测系统
，具体是一种基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测系统。
技术介绍
随着产品的大规模生产，好多冲压件具有批量大、部件小、规格多等特点，对产品的质量检测精度要求越来越高，为了保证汽车工件的质量，对工件的缺陷检测是必不可少的环节。以往常采用人工识别的方法对冲压件进行目视或卡尺测量，但这种检测方法速度慢、效率低、工人劳动强度大，质量也难以保证。因此，将计算机图像检测技术应用于冲压件质量的检测具有重要的需求和价值。机器视觉具有非接触、高效率、高精度、易集成等显著优点，应用机器视觉进行工件的缺陷检测，可以解决困扰企业的很多问题，可以保证检测的连续性以及实时性。当前，很多检测项目从简单走向复杂，检测方式也从人工走向自动化甚至智能化。视觉检测就是检测的一种趋势，机器视觉解决方案可以利用机器代替人眼来做各种测量和判断，具有非接触、适应能力强、快速高效、准确、柔性好、可靠性高等特点，在现代工业检测中受到了广泛重视。中国专利CN103914827公开了一种汽车密封条轮廓缺陷的视觉检测方法，该方法通过对载入图像进行阈值分割，得到二值图像，进行边缘检测，提取每个边缘像素点的坐标，计算目标区域的凸包，计算密封条截面的最小包围面积矩形，通过面积，以及边缘像素点判断是否存在缺陷，其不足之处在于：基于轮廓面积的检测方法需要事先确定样品的几何形状是规则的，同一种工件在相机视野下不同位置采集到的图像所占的像素点会有所改变，并且由于缺陷所在位置不同、样品摆放的角度不同都会对理想面积的估计产生影响，造成检测结果不准确，不能达到判断的准确性要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测系统及方法。该检测系统根据厚度为4mm异形冲压件(异形冲压件简称异形工件或工件)设计，根据智能相机采集到的单帧图像，提取感兴趣目标异形冲压件的轮廓，通过有效轮廓曲线计算轮廓的Hu矩(Hu矩具有旋转、平移不变性又称为Hu不变矩，即为不变矩)以及内部区域的面积。在采集过程中，由于工件存在一定厚度，在相机视野不同位置处，采集到的相同工件的轮廓存在差异，并不是完全吻合。针对此问题，采取了多个样本匹配的方法，调用多个样本模板并保留面积特征、Hu矩参数。结合面积差分匹配检测和Hu不变矩匹配检测算法，进而完成实时、连续轮廓缺陷检测以及分类。此方法，能够准确检测出占整个工件面积的0.5％以上的缺陷，提高了检测精度，能够满足异形冲压工件缺陷检测要求。本技术的技术方案是，一种基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测系统，其特征在于该检测系统包括智能相机、第一支架、第二支架、计算机、控制部分、透明旋转圆盘、电机、传感器和背部光源，控制部分控制电机的转动及智能相机的触发；由智能相机、第一支架和计算机共同构成视觉系统，所述智能相机通过第一支架固定在透明旋转圆盘的上方，智能相机通过通信线同时与计算机和控制部分连接，计算机与控制部分连接，所述透明旋转圆盘与电机连接，所述背部光源位于智能相机的正下方，且处于透明旋转圆盘的下方；所述传感器包括传感器发射器和传感器接收器，传感器接收器与传感器发射器相对设置，并且在同一水平线上，传感器发射器与第二支架相连，传感器接收器固定在第一支架下部，传感器接收器与传感器发射器同时与控制部分连接。一种基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测方法，使用上述的检测系统，该方法利用提取的标准和待检测异形冲压件的轮廓信息，根据利用标准工件和有缺陷工件存在的面积差异和具有旋转、平移、缩放不变性的轮廓Hu不变矩的差异，对比待检测异形冲压件、标准异形工件的面积以及轮廓不变矩，分别计算得到面积差以及轮廓的匹配率(面积差即为面积差分算法的结果)，再分别设定阈值，判断异形冲压件是否存在缺陷，该方法的具体步骤是：第一步，图像处理1-1图像获取：通过智能相机获取对比度明显的异形冲压件图像；1-2图像阈值自适应分割：在步骤1-1的基础上，对于采集到的图像计算每个像素点周围5×5区域的加权平均值，减去一个常数得到自适应阈值，每个像素点像素值大于阈值的，确定为图像中感兴趣目标对象异形冲压件的有效点；1-3轮廓的寻取：在步骤1-2的基础上，对图像中感兴趣目标对象异形冲压件的有效点进行曲线的不断演化，设置迭代次数，可以得到异形冲压件的有效轮廓曲线C(x,y)图像；第二步，图像信息分析2-1面积的计算：根据步骤1-3得到的轮廓曲线C(x,y)将图像区域分为两个部分，一部分是轮廓曲线内部区域inC(x,y),另一部分是轮廓曲线外部区域outC(x,y)，对得到的轮廓曲线内部区域inC(x,y)进行积分，即可得到表征轮廓内部区域大小的面积信息，此步骤可计算得到标准异形冲压件的面积S0和待检测的异形冲压件的面积Sn，其中，Sn指的是第n个待检测工件的面积，n≥1；2-2轮廓Hu不变矩的计算：对于步骤1-3得到的轮廓曲线C(x,y)，将轮廓上的所有点进行积分运算，得到轮廓Hu不变矩，假设轮廓上的点个数为N，通过式(3)得到轮廓p+q阶中心矩， μ p q = Σ i = 1 N ( x - x ‾ ) p ( y - y ‾ ) q f ( x , y ) ; - - - ( 3 ) ]]>式中，p对应x维度上的矩，q对应y维度上的矩，和代表轮廓的重心：归一化的p+q中心矩ηpq定义为： η p q = μ p q / ( μ 00 ρ ) - - - ( 6 ) ]]>其中，ρ＝(p+q)/2+1；Hu不变矩是由式(6)得到的归一化中心矩的线性组合，通过式(3)可以得到轮廓的二阶和三阶中心矩，带入到式(6)得到二阶三阶归一化中心矩，通过二阶和三阶归一化中心矩构造七个Hu不变矩I1～I7，具体Hu不变矩的公式为式(7)，Hu不变矩在连续图像条件下可保持平移、缩放和旋转不变； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测系统，其特征在于该检测系统包括智能相机、第一支架、第二支架、计算机、控制部分、透明旋转圆盘、电机、传感器和背部光源，控制部分控制电机的转动及智能相机的触发；由智能相机、第一支架和计算机共同构成视觉系统，所述智能相机通过第一支架固定在透明旋转圆盘的上方，智能相机通过通信线同时与计算机和控制部分连接，计算机与控制部分连接，所述透明旋转圆盘与电机连接，所述背部光源位于智能相机的正下方，且处于透明旋转圆盘的下方；所述传感器包括传感器发射器和传感器接收器，传感器接收器与传感器发射器相对设置，并且在同一水平线上，传感器发射器与第二支架相连，传感器接收器固定在第一支架下部，传感器接收器与传感器发射器同时与控制部分连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于匹配的异形冲压件轮廓缺陷视觉检测系统，其特征在于该检测系统包括智能相机、第一支架、第二支架、计算机、控制部分、透明旋转圆盘、电机、传感器和背部光源，控制部分控制电机的转动及智能相机的触发；由智能相机、第一支架和计算机共同构成视觉系统，所述智能相机通过第一支架固定在透明旋转圆盘的上方，智能相机通过通信线同时与计算机和控制部分连接，计算机与控制部分连接，所述透明旋转圆盘与电机连接，所述背部光源位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海永，仇瑞娜，李泽楠，欧阳，任亚非，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津;12