一種自動測量輪轂輪輻初始角度的方法與流程

2023-12-02 02:24:41

本發明涉及計算機視覺技術，特別涉及一種自動測量輪轂輪輻初始角度的方法。

背景技術：

輪轂的形狀因品牌和車型不同而異，但在鑄造成型後，通常每個輪轂都需經X射線探傷，再送入不同的加工中心進行外形加工。

輪轂的輪輻平面在進行X射線探傷時，由於探測器尺寸的限制，需多次旋轉輪轂以全面檢測所有輪輻。由於圓形輪轂的對稱性，當輪轂進入檢測倉時，輪輻的位置具有隨機性，即輪輻與水平中心線的夾角是一個隨機值，該夾角也稱為輪輻初始角。計算輪輻的初始角度值，是為了旋轉輪轂使輪輻處於水平中心線上，從而位於X射線探測器的正下方，並在隨後的每次旋轉探傷中，確保輪轂的每條輪輻都依該型號輪轂的程序設置處於正確的拍攝位置。

輪轂輪型識別的技術已較為成熟，但測量輪輻初始角度的技術還非常局限。

一些測角裝置如《一種絕對式測角裝置及其測量角度的方法》中提出的絕對式測角裝置需要均勻安裝多個傳感器，安裝難度及設備成本較高。目前大部分輪輻初始角判斷還是在輪轂進入X射線檢測倉後，對處於隨機位置的輪輻經過人眼粗略判斷角度後，人工控制電機將該輪轂的輪輻旋轉一個大致角度再開始探傷。顯然，這降低了檢測的自動化程度，其次人工觀察準確度不高，另人工調整費時多，影響生產效率。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在於提供一種自動測量輪轂輪輻初始角度的方法，檢測的自動化程度高，準確度高。

本發明的另一目的在於提供實現上述自動測量輪轂輪輻初始角度的方法的自動測量輪轂輪輻初始角度的系統。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種自動測量輪轂輪輻初始角度的方法，包括以下步驟：

(1)採用兩個水平設置的傳送鏈條夾持輪轂；在傳送鏈條的上方設置攝像頭組件；所述攝像頭組件包括CCD攝像頭。

建立輪轂模板庫，所述輪轂模板庫包括所有型號的輪轂模板；所述輪轂模板包括輪轂的高度、輪輻條數，輪轂在識別狀態時的圖像，以及所述輪轂圖像的快速傅立葉(FFT)算子；

(2)驅動兩個傳送鏈條以相同的速度同向運動，使輪轂做直線運動；

(3)CCD攝像頭採集一張圖像；

(4)對CCD攝像頭採集到的彩色圖像進行輪轂型號識別；

(5)在所述彩色圖像上使用霍夫變換提取輪轂的圓心位置和半徑；

(6)計算輪輻的初始角度值，包括如下步驟：

(6-1)根據步驟(5)得到的圓心和半徑，將所述彩色圖像上對應圓的外接正方形內區域作為感興趣區域；

(6-2)根據步驟(4)識別的輪轂型號，從所述輪轂模板庫中提取對應的輪轂的輻條數k；

(6-3)根據輻條數k計算旋轉檢測區域W，計算公式為：W＝360°/k；

(6-4)在檢測角度區域內按步長為1°依次旋轉感興趣區域，記錄累計旋轉角度；並計算所述感興趣區域與所述輪轂模板庫中對應輪轂圖像的差異度，即兩幅圖像所有對應點灰度值差的平方和；

(6-5)記錄差異度最小時的累計旋轉角度，所述累計旋轉角度即為輪轂中輪輻與水平位置的初始角度。

優選的，步驟(4)所述對CCD攝像頭採集到的彩色圖像進行輪轂型號識別，具體為：

(4-1)對步驟(3)採集到的彩色圖像進行快速傅立葉變換求出FFT算子；

(4-2)從輪轂模板庫中選出n1個FFT算子與步驟(4-1)得到的FFT算子最接近的型號作為候選型號樣本；其中，n1為20～30；

(4-3)將對步驟(3)採集到的彩色圖像與候選型號樣本的輪轂圖像進行加速的具有魯棒性的特徵匹配；

(4-4)如果輪轂模板庫中存在匹配點數大於m的輪轂型號，則返回匹配點數最多的型號，否則提示型號不存在並結束檢測流程；其中，m為20～25。

實現所述的自動測量輪轂輪輻初始角度的方法的自動測量輪轂輪輻初始角度系統，包括PC機、攝像頭組件、傳送鏈條組；

所述傳送鏈條組包括兩個水平設置的傳送鏈條，每個傳送鏈條分別連接一個電機；所述電機與PC機電連接；

所述攝像頭組件包括CCD攝像頭，設於傳送鏈條組的正上方；所述攝像頭組件與PC機連接。

優選的，所述攝像頭組件設於傳送鏈條組正上方的1.7～2.7米處。

優選的，所述的自動測量輪轂輪輻初始角度系統，還包括用戶輸入設備和顯示設備；所述用戶輸入設備和顯示設備分別與PC機連接。

與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果：

(1)本發明僅需一個CCD攝像頭即可完成角度測量，無需其他傳感器。

(2)本發明安裝方便，攝像頭只需安裝在能完整拍攝半徑最大的輪轂位置處即可。

(3)本發明在空間上與輪轂相隔較遠，便於與其他測量設備組合使用；

(4)本發明應用場景廣，對所有型號的輪轂只需要建立相應的模板便能有效測量該型號輪轂的輪輻初始角度。

(5)本發明測量精度高，測量精度可達到1°，調整旋轉步長可進一步提高精度。

附圖說明

圖1為本發明的實施例的自動測量輪轂高度的系統的組成示意圖。

圖2為本發明的實施例的自動測量輪轂高度的方法的流程圖。

圖3為本發明的實施例的進行輪轂型號識別流程圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。

實施例

如圖1所示,本實施例的自動測量輪轂輪輻初始角度的系統，包括PC機1、攝像頭組件2和傳送鏈條組3。傳送鏈條組3包括兩個傳送鏈條，分別連接兩個性能完全相同的傳送電機。攝像頭組件2和傳送鏈條組3中的傳送電機分別與PC機1電連接，輪轂4由傳送鏈條組3夾持，當傳送鏈條組3中兩個電機做反向旋轉時，輪轂4則被運動的鏈條組3夾持作旋轉運動，當電機做同向旋轉時，輪轂4則被運動的鏈條組3夾持作直線運動。攝像頭組件2包括CCD攝像頭，可選用Kinect體感攝像頭，安裝於傳送鏈條組的正上方。

PC機1中裝載包含PC機中裝載包含測量輪輻初始角度和識別輪轂型號的應用程式，所述PC機1還包括用戶輸入設備及顯示設備，所用輸入設備可以是滑鼠和鍵盤，所用顯示設備可以是電腦顯示屏或液晶顯示屏等。

攝像頭組件2將CCD攝像頭採集的輪轂彩色圖像傳送給PC機1，所述PC機1處理圖像後，顯示輪輻的初始角度值。

如圖2所示，本實施例的自動測量輪轂輪輻初始角度的方法，包括以下步驟：

(1)採用兩個水平設置的傳送鏈條夾持輪轂；在傳送鏈條的上方設置攝像頭組件；所述攝像頭組件包括CCD攝像頭。

建立輪轂模板庫，所述輪轂模板庫包括所有型號的輪轂模板；所述輪轂模板包括輪轂的高度、輪輻條數，輪轂在識別狀態時的圖像，以及所述輪轂圖像的FFT算子。將所有型號的輪轂，均預先各做一個模板，放入所述模板庫，每出一種新型號的輪轂，在開始檢測前，需新建模板放入所述模板庫。

(2)驅動兩個傳送鏈條以相同的速度同向運動，使輪轂做直線運動；

(3)CCD攝像頭採集一張圖像，並傳輸至PC機的內存；

(4)對CCD攝像頭採集到的彩色圖像進行輪轂型號識別包括以下步驟，如圖3所示：

(4-1)對所述彩色圖像進行快速傅立葉變換求出1個8×4的FFT算子；

(4-2)從輪轂模板庫中選出20個FFT算子與步驟(4-1)得到的FFT算子最接近的型號作為候選型號樣本；

(4-3)對所述彩色圖像與所述候選型號樣本的輪轂圖像進行具有魯棒性特徵的匹配；

(4-4)如果所述輪轂模板庫中存在匹配點數大於20的輪轂型號，則返回匹配點數最多的型號，否則提示型號不存在並結束檢測流程；

(5)在所述彩色圖像上使用霍夫變換提取輪轂的圓心位置和半徑；

(6)計算輪輻的初始角度值，包括如下步驟：

(6-1)根據步驟(5)得到的圓心和半徑，將所述彩色圖像上對應圓的外接正方形內區域作為感興趣區域；

(6-2)根據所述步驟(4)識別的輪轂型號，從所述輪轂模板庫中提取對應輪轂的輻條數；

(6-3)根據輻條數k計算旋轉檢測區域W，計算公式為：W＝360°/k；

(6-4)在檢測角度區域內按步長為1°依次旋轉感興趣區域，記錄累計旋轉角度；並計算所述感興趣區域與所述輪轂模板庫中對應輪轂圖像的差異度，即兩幅圖像所有對應點灰度值差的平方和；

(6-5)記錄差異度最小時的累計旋轉角度，所述累計旋轉角度即為輪轂中輪輻與水平位置的初始角度θ。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。