一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，通过可以自动上下料的尺寸检测机台、完整、清晰地呈现出产品局部轮廓的视觉成像技术以及针对该成像技术的快速、稳定的图像处理算法实现快速、精准、稳定地检测出标准形状物体的局部和整体长宽，达到替代甚至超越人工检测的目的，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑等优点，同时在产品尺寸检测的应用及普及上有着广泛的市场前景。通过上述方式，本发明专利技术基于机器视觉的高精度尺寸检测方法。

A high precision dimension detection method based on machine vision

The invention discloses a high-precision dimension detection method based on machine vision, which realizes rapid, accurate and stable detection by a dimension detection machine which can automatically load and unload materials, a visual imaging technology which can clearly display the local outline of the product and a fast and stable image processing algorithm for the imaging technology. It has the advantages of high reliability, precise positioning, compact structure and so on. At the same time, it has a broad market prospect in the application and popularization of product size detection. In the above way, the invention is based on machine vision for high-precision size detection.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法
本专利技术涉及机器视觉成像精度测量领域，特别是涉及一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法。
技术介绍
目前的尺寸检测装置主要针对标准形状产品的尺寸测量，如局部长宽，和整体长宽，采用有针对性的视觉成像技术，使产品的轮廓在图像中呈现出来，再结合对应的图像处理算法检测出相应位置的尺寸，达到替代人工检测的效果，但每次产品的位置不定，且产品的大小不一致，有的会超过相机覆盖视野范围内，采用单个相机不可能达到同时检测所有尺寸的效果。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，包括以下步骤：（1）产线产品通过皮带传送至尺寸检测机台的检测平台上，产品的四个角分别设置检测设备对其进行成像取图；（2）通过仿射变换完成图像的畸变校正；（3）在校正完成的图像上，经过均值二值化、边缘检测、轮廓分析去噪完成寻边；（4）寻边完成后，产品的尺寸通过标定的比例关系计算得出实际尺寸值；（5）比对标准尺寸与产品的实际尺寸值，如果超出公差范围，机械手定位产品，通过标记路径将产品放置于NGTray盘中；反之在公差范围内时，机械手定位产品，通过标记路线将产品放置于OKTray盘中。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（1）中，产品的四个角放置在待检测工位，检测设备分别对产品的四个角的局部尺寸与全局尺寸取像获得有畸变的原图像素数据M。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（2）中，仿射变换的透视矩阵T，，畸变校正后的图像素数据N，则。在本专利技术一个较佳实施例中，所述畸变校正后的产品的四个角的边框的像素距离在图像坐标系下为，边框的实际距离在世界坐标系下为，则图像坐标系与世界坐标系的映射关系比例为scale，。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（3）中，边缘检测为对产品的四个角成像的原图进行Canny检测，阈值下限是15-25，阈值上限是阈值下限的3倍。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（3）中，对边缘检测结果图做轮廓分析，对相同Y值累计做概率分析，其中概率较大的两个值分别做为产品的竖直边框的外边缘与内边缘，对比这两个值的大小，值小的为产品的竖直边框的外边缘，值大的为产品的竖直边框的外边缘；对相同X值累计做概率分析，其中概率较大的两值产品的水平边框的外边缘与内边缘，对比两值大小，值小的为产品的水平边框的外边缘，值大的为产品的水平边框的内边缘。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（4）中，寻边完成后，采用基于插值的亚像素边缘分析法，将产品的边框距离由像素级精确为亚像素级，计算得出局部尺寸的实际尺寸值，。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤（1）中，标定相邻的两个检测设备的坐标系，使得各自的坐标系X轴、Y轴相互平行，两个检测设备的坐标系的轴心在X轴、Y轴方向的偏移量是、。在本专利技术一个较佳实施例中，根据偏移量是、计算产品的相对的边缘的间距，是产品的相对的边缘的间距的像素量，通过数据补偿分析模型对产品的相对的边缘的间距做误差补偿测量，得到检测结果。在本专利技术一个较佳实施例中，所述数据补偿分析模型是通过多项式拟合分析法对产品的同一尺寸的多个样本图像得到的检测值进行分析，提取拟合系数建立模型。本专利技术的有益效果是：提供一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，通过可以自动上下料的尺寸检测机台、完整、清晰地呈现出产品局部轮廓的视觉成像技术以及针对该成像技术的快速、稳定的图像处理算法实现快速、精准、稳定地检测出标准形状物体的局部和整体长宽，达到替代甚至超越人工检测的目的，具有可靠性能高、定位精确、结构紧凑等优点，同时在产品尺寸检测的应用及普及上有着广泛的市场前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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它的附图，其中：图1是本专利技术的基于机器视觉的高精度尺寸检测方法一较佳实施例的示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术实施例包括：一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，包括以下步骤：（1）产线产品通过皮带传送至尺寸检测机台的检测平台上，产品的四个角分别设置检测设备对其进行成像取图；（2）通过仿射变换完成图像的畸变校正；（3）在校正完成的图像上，经过均值二值化、边缘检测、轮廓分析去噪完成寻边；（4）寻边完成后，产品的尺寸通过标定的比例关系计算得出实际尺寸值；（5）比对标准尺寸与产品的实际尺寸值，如果超出公差范围，机械手定位产品，通过标记路径将产品放置于NGTray盘中；反之在公差范围内时，机械手定位产品，通过标记路线将产品放置于OKTray盘中。该检测设备包括四台高速、高分辨率工业面阵相机、四组远心镜头组成，分别对产品的四个角成像取图，可使产品图像的黑白突变交接处的边缘变得更加锐利，产品的形状为矩形，材质为透明玻璃，四周为黑色油墨区边框。在该成像技术下，产品的局部轮廓特征非常清晰，任何尺寸的变化都会使该区域的特征发生变化，这就使得本检测设备可以很灵敏地感应到每一片待检产品的不同，图1所示为4套相机拍摄产品4个角的位置示意图，L1、L4、L5、L8为产品的黑色边框的外边缘，L2、L3、L6、L7为产品的黑色边框的内边缘，本申请检测方法包括局部尺寸检测与全局尺寸检测，局部尺寸检测8个值，分别为每个角的位置处黑色边框的距离s1，即L1与L2、L3与L4、L5与L6、L7与L8之间的距离，全局尺寸检测4个值，分别为产品的相对的边的距离s2，即L1与L4、L5与L8之间的距离，每个局部尺寸的检测方法一样，以尺寸A为例的检测方法。局部尺寸A为图1中左上角相机拍摄产品的边框的水平距离，即左上角方框内的L1与L2之间的距离，检测步骤如下：1、产品定位算法分为：i切向畸变校正；ii世界坐标系与图像坐标系的映射关系。i.由于相机拍摄产品时，其所在的相机坐标系的法向量不一定严格垂直于产品平面，造成图像中原本垂直的两条边变得不成直角，此称为切向畸变，该畸变可通过仿射变换消除，应用的仿射变换是的透视矩阵T，，畸变校正后的图像素数据N，则，M是有畸变的原图像素数据；ii.在畸变校正完成后，图像坐标系下计算L1与L2之间的像素距离为，世界坐标系下两边的真实距离为，则映射关系由下式计算可得两坐标系的比例，。2、寻边包括边缘检测、轮廓分析：i.采用背光源打光，采取图像中呈现产品轮廓的细节，8位原图的非黑色油墨区平均灰度在130-170之间；ii.从左向右遍历图像，检测图像从平均灰度值突变到0时的一群点，拟合直线，计算角度值，旋转图像，这样的边缘都是横平竖直的，方便下面的轮廓分析；iii.边缘检测，直接对原图做Canny检测，阈值下限取值15-25之间，阈值上限取对应下限的3倍；iv.轮廓分析，检测横向边时，对边缘检测结果图做轮廓分析，对相同Y值累计做概率分析，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）产线产品通过皮带传送至尺寸检测机台的检测平台上，产品的四个角分别设置检测设备对其进行成像取图；（2）通过仿射变换完成图像的畸变校正；（3）在校正完成的图像上，经过均值二值化、边缘检测、轮廓分析去噪完成寻边；（4）寻边完成后，产品的尺寸通过标定的比例关系计算得出实际尺寸值；（5）比对标准尺寸与产品的实际尺寸值，如果超出公差范围，机械手定位产品，通过标记路径将产品放置于NGTray盘中；反之在公差范围内时，机械手定位产品，通过标记路线将产品放置于OKTray盘中。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）产线产品通过皮带传送至尺寸检测机台的检测平台上，产品的四个角分别设置检测设备对其进行成像取图；（2）通过仿射变换完成图像的畸变校正；（3）在校正完成的图像上，经过均值二值化、边缘检测、轮廓分析去噪完成寻边；（4）寻边完成后，产品的尺寸通过标定的比例关系计算得出实际尺寸值；（5）比对标准尺寸与产品的实际尺寸值，如果超出公差范围，机械手定位产品，通过标记路径将产品放置于NGTray盘中；反之在公差范围内时，机械手定位产品，通过标记路线将产品放置于OKTray盘中。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，其特征在于，步骤（1）中，产品的四个角放置在待检测工位，检测设备分别对产品的四个角的局部尺寸与全局尺寸取像获得有畸变的原图像素数据M。3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，其特征在于，步骤（2）中，仿射变换的透视矩阵T，，畸变校正后的图像素数据N，则。4.根据权利要求3所述的基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，其特征在于，所述畸变校正后的产品的四个角的边框的像素距离在图像坐标系下为，边框的实际距离在世界坐标系下为，则图像坐标系与世界坐标系的映射关系比例为scale，。5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的高精度尺寸检测方法，其特征在于，步骤（3）中，边缘检测为对产品的四个角成像的原图进行Canny检测，阈值下限是15-25，阈值上限是阈值下...

【专利技术属性】
技术研发人员：许照林，侯晓琴，
申请(专利权)人：苏州富鑫林光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32