一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统，包括一个双相机图像采集系统和一种自动测量方法。其中双相机图像采集系统由左右相机(1)(2)、左右光学镜头(12)(4)、左右面光源(10)(9)、测量平面(7)、定位基准面(5)及计算机(3)组成；自动测量方法为：测量前用左右相机(1)(2)采集“凹”标准器左右图像，使用图像标定法确定左右图像像素当量pl，pr，及间距为l0的左右图像中的比较测量基准xl，xr；测量时用左右相机(1)(2)采集汽车刹车片(6)左右图像，用边缘提取算法确定左右图像中被测边缘位置xl′、xr′；得汽车刹车片尺寸l为(xr′‑xr)pr+(xl′‑xl)pl+l0。应用本发明专利技术可实现汽车刹车片尺寸自动测量，测量精度高。

Automatic measurement system for automobile brake pad size machine vision based on Dual Camera

The invention discloses a machine vision automatic measurement system based on a double camera, which comprises a double camera image acquisition system and an automatic measurement method. The double camera image acquisition system is composed of two cameras (1) (2), optical lens (12) (4), surface light source (10) (9), (7), measuring plane positioning reference plane (5) and computer (3); automatic measuring method for measurement before about: the camera (1) (2) acquisition \concave\ standard about image, using the image calibration method to determine the image pixel equivalent of PL, PR, and distance comparison measurement based XL l0 XR in the left and right images; when measuring around with the camera (1) (2) acquisition of car brake pads (6). Image edge extraction algorithm with image edge to be measured to define the position of XL 'and XR'; to brake for size L (XR 'XR) pr+ (XL' XL pl+l0). The invention can realize the automatic measurement of the size of the automobile brake pads and has high measuring precision.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统。
技术介绍
机器视觉检测技术是实现工件几何尺寸自动测量的一种重要手段。汽车刹车片作为一种对汽车行驶安全性非常重要的汽车零部件，其尺寸测量是汽车刹车片质量检验的重要内容。利用机器视觉检测技术实现汽车刹车片尺寸测量，对降低汽车零部件制造企业的产品不合格品率，提高产品检测速度和测量结果一致性，提高汽车零部件制造企业生产自动化程度，推进机器换人工程进程等方面具有重要意义。对于汽车刹车片的尺寸测量，国内大多数汽车刹车片制造企业，特别是一些中小企业仍采用人工检测的方法。检测人员使用游标卡尺进行汽车刹车片的人工测量，或使用通规止规进行定性检测。人工测量具有检测速度慢，检测结果易受检测人员工作经验和工作状态的影响，一致性较差，难以满足汽车刹车片企业大规模生产的需求。由于机器视觉检测技术具有非接触，快速，易于实现自动测量等优点，因此目前工业零部件几何尺寸测量常采用基于单相机的机器视觉自动测量方法。由于汽车刹车片尺寸较大，通常为100mm以上，使用基于单相机的机器视觉检测技术虽可实现汽车刹车片尺寸的自动测量，但由于汽车刹车片尺寸较大，基于常用的工业相机进行汽车刹车片尺寸的自动测量，测量精度较低。若使用千万像素级别的工业相机，一方面设备成本很高，另一方面测量精度也仍然无法满足企业对汽车刹车片尺寸测量的测量精度要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统，采用双相机的比较测量方法实现汽车刹车片这类大尺寸工件的几何尺寸的高精度自动测量。本专利技术采用的技术方案是：1.一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统，包括一个双相机图像采集系统和一种自动测量方法；其中双相机图像采集系统由左右相机(1)(2)、左右光学镜头(12)(4)、左右面光源(10)(9)、测量平面(7)、定位基准面(5)及计算机(3)组成；自动测量方法为：测量前用左右相机(1)(2)采集“凹”标准器左右图像，使用图像标定法确定左右图像像素当量pl，pr，及间距为l0的左右图像中的比较测量基准xl，xr；测量时用左右相机(1)(2)采集汽车刹车片(6)左右图像，用边缘提取算法确定左右图像中被测边缘位置xl’、xr’；得汽车刹车片尺寸l为(xr’-xr)pr+(xl’-xl)pl+l0。2.所述的双相机图像采集系统结构如下：①定位基准面(5)垂直安装于测量平面(7)上，测量前将汽车刹车片(6)置于测量平面(7)上，并将汽车刹车片(6)靠紧定位基准面(5)，使汽车刹车片(6)左卡口外侧边缘位于测量平面(7)上的左通光孔(11)中央，右卡口外侧边缘位于测量平面(7)上的右通光孔(8)中央；②左右光学镜头(12)(4)和左右面光源(10)(9)分别位于测量平面(7)的上下两侧；③左右光学镜头(12)(4)通过接口安装在左右相机(1)(2)上；④左右面光源(10)(9)发光面安装在与测量平面(7)平行的同一平面上；⑤左右相机(1)(2)安装在与定位基准面(5)平行的同一平面上，并使左右光学镜头(12)(4)轴线与测量平面(7)及左右面光源(10)(9)发光面垂直，且通过左右通光孔(11)(8)中心；⑥左右相机(1)(2)通过连接线将采集到的汽车刹车片(6)左右图像输入计算机(3)，左相机(1)和左面光源(10)用于采集汽车刹车片(6)左卡口外侧边缘图像，即汽车刹车片左图像，右相机(2)和右面光源(9)采集汽车刹车片(6)右卡口外侧边缘图像，即汽车刹车片右图像；⑦双相机图像采集系统置于暗箱(13)内。3.所述的“凹”标准器及其左右图像采集方法如下：“凹”标准器形状为“凹”形，用于确定左右图像像素当量pl，pr和已知间距为lo的左右图像中的比较基准xl，xr；“凹”标准器的最上侧两短横边边长已知，均为ln且小于左右相机(1)(2)的视场大小；“凹”标准器的左侧长竖边和右侧长竖边间距已知，为l0且等于汽车刹车片被测尺寸的制造基准值；“凹”标准器最下侧边缘用于“凹”标准器定位；“凹”标准器左右图像采集时，将“凹”标准器最下侧边缘与定位基准面(5)靠紧后，“凹”标准器的左侧长竖边缘上部和左侧短竖边缘均在左相机(1)视场内，“凹”标准器的右侧长竖边缘上部和右侧短竖边缘均在右相机(2)视场内；用左相机(1)进行图像采集，得到“凹”标准器左图像；用右相机(2)进行图像采集，得到“凹”标准器右图像。4.所述的图像标定法包含以下步骤：①分别对“凹”标准器左右图像进行固定阈值图像分割，获得“凹”标准器左右二值图像；②分别从上往下，从左往右依次扫描“凹”标准器左右二值图像的每一行，将1到0的突变点作为“凹”标准器左边缘点，将0到1的突变点作为“凹”标准器右边缘点；③在“凹”标准器左右二值图像中分别求得所有行左右边缘点对的横坐标间距均值dl、dr；④利用式(1)计算获得左右图像像素当量pl、pr；⑤求“凹”标准器左二值图像中左边缘点的横坐标均值作为左图像中的比较测量基准xl；求“凹”标准器右二值图像中右边缘点的横坐标均值作为右图像中的比较测量基准xr。5.所述的边缘提取算法包含以下步骤：①分别对汽车刹车片左右图像进行固定阈值图像分割，获得汽车刹车片左右二值图像；②利用一种检测区域自动设定算法分别自动设定汽车刹车片左图像中左卡口外侧边缘的检测区域和汽车刹车片右图像中右卡口外侧边缘的检测区域；③在汽车刹车片左二值图像检测区域内，从上往下，从左往右扫描每一行，获得检测区域内0到1的突变点作为汽车刹车片左卡口外侧边缘点，或在汽车刹车片右二值图像检测区域内，从上往下，从右往左扫描每一行，获得0到1的突变点作为汽车刹车片右卡口外侧边缘点；④分别比较汽车刹车片左右卡口外侧边缘点横坐标，获得汽车刹车片左卡口外侧边缘点横坐标最大值和汽车刹车片右卡口外侧边缘点横坐标最小值；汽车刹车片左卡口外侧边缘点横坐标最大值和汽车刹车片右卡口外侧边缘点横坐标最小值分别为左右图像中被测边缘位置xl’、xr’。6.所述的一种矩形检测区域自动设定算法，包含以下步骤：①分别从左往右，从上往下扫描汽车刹车片左右二值图像的每一列，获得0到1的突变点作为汽车刹车片左右卡口底边边缘点；②求所有汽车刹车片卡口底边边缘点的纵坐标均值y0，将y0-h1和y0-h2作为检测区域纵坐标的上下限，检测区域纵坐标中心值yc为y0-(h1+h2)/2；③在汽车刹车片左二值图像中，从上往下，从左往右扫描纵坐标为yc-10到yc+10区域内每一行，获得0到1的突变点作为取样边缘点，或在汽车刹车片右二值图像中，从上往下，从右往左扫描纵坐标为yc-10到yc+10区域内每一行，获得0到1的突变点作为取样边缘点；④求所有21个取样边缘点横坐标均值，及与该横坐标均值差值的绝对值小于t的取样边缘点横坐标均值x0，将x0+W和x0-w作为检测区域横坐标的上下限；⑤分别获得左上顶点图像坐标为(x0-W，y0-h2)，右下顶点图像坐标为(x0+W，y0-h1)的汽车刹车片左右卡口外侧边缘的矩形检测区域。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术采用基于双相机的机器视觉比较测量的方法，使用两台成本不高的工业相机实现汽车刹车片这类大尺寸工件的几何尺寸的高精度自动测量，如对被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统，其特征在于，包括一个双相机图像采集系统和一种自动测量方法；其中双相机图像采集系统由左右相机(1)(2)、左右光学镜头(12)(4)、左右面光源(10)(9)、测量平面(7)、定位基准面(5)及计算机(3)组成；自动测量方法为：测量前用左右相机(1)(2)采集“凹”标准器左右图像，使用图像标定法确定左右图像像素当量pl，pr，及间距为l0的左右图像中的比较测量基准xl，xr；测量时用左右相机(1)(2)采集汽车刹车片(6)左右图像，用边缘提取算法确定左右图像中被测边缘位置xl′、xr′；得汽车刹车片尺寸l为(xr′‑xr)pr+(xl′‑xl)pl+l0。

【技术特征摘要】
1.一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统，其特征在于，包括一个双相机图像采集系统和一种自动测量方法；其中双相机图像采集系统由左右相机(1)(2)、左右光学镜头(12)(4)、左右面光源(10)(9)、测量平面(7)、定位基准面(5)及计算机(3)组成；自动测量方法为：测量前用左右相机(1)(2)采集“凹”标准器左右图像，使用图像标定法确定左右图像像素当量pl，pr，及间距为l0的左右图像中的比较测量基准xl，xr；测量时用左右相机(1)(2)采集汽车刹车片(6)左右图像，用边缘提取算法确定左右图像中被测边缘位置xl′、xr′；得汽车刹车片尺寸l为(xr′-xr)pr+(xl′-xl)pl+l0。2.如权利要求1所述的一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统，其特征在于，所述的双相机图像采集系统结构如下：①定位基准面(5)垂直安装于测量平面(7)上，测量前将汽车刹车片(6)置于测量平面(7)上，并将汽车刹车片(6)靠紧定位基准面(5)，使汽车刹车片(6)左卡口外侧边缘位于测量平面(7)上的左通光孔(11)中央，右卡口外侧边缘位于测量平面(7)上的右通光孔(8)中央；②左右光学镜头(12)(4)和左右面光源(10)(9)分别位于测量平面(7)的上下两侧；③左右光学镜头(12)(4)通过接口安装在左右相机(1)(2)上；④左右面光源(10)(9)发光面安装在与测量平面(7)平行的同一平面上；⑤左右相机(1)(2)安装在与定位基准面(5)平行的同一平面上，并使左右光学镜头(12)(4)轴线与测量平面(7)及左右面光源(10)(9)发光面垂直，且通过左右通光孔(11)(8)中心；⑥左右相机(1)(2)通过连接线将采集到的汽车刹车片(6)左右图像输入计算机(3)，左相机(1)和左面光源(10)用于采集汽车刹车片(6)左卡口外侧边缘图像，即汽车刹车片左图像，右相机(2)和右面光源(9)采集汽车刹车片(6)右卡口外侧边缘图像，即汽车刹车片右图像；⑦双相机图像采集系统置于暗箱(13)内。3.如权利要求1所述的一种基于双相机的汽车刹车片尺寸机器视觉自动测量系统，其特征在于，所述的“凹”标准器及其左右图像采集方法如下：“凹”标准器形状为“凹”形，用于确定左右图像像素当量pl，pr和已知间距为l0的左右图像中的比较基准xl，xr；“凹”标准器的最上侧两短横边边长已知，均为ln且小于左右相机(1)(2)的视场大小；“凹”标准器的左侧长竖边和右侧长竖边间距已知，为l0且等于汽车刹车片被测尺寸的制造基准值；“凹”标准器最下侧边缘用于“凹”标准器定位；“凹”标准器左右图像采集时，将“凹”标准器最下侧边缘与定位基准面(5)靠紧后，“凹”标准器的左侧长竖边缘上部和左侧短竖边缘均在左相机(1)视场内，“凹”标准器的右侧长竖边缘上部和右侧短竖边缘均在右相机(2)视场内；用左相机(1)进行图像采集，得到“凹”标准器左图像；用右相机(2)进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，何文辉，项荣，张新娜，单越康，黄朝晖，孙汉明，
申请(专利权)人：中国计量学院，萧山工业研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33