一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法及系统技术方案

本申请公开了一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法及系统，其中，通止检测方法包括步骤：S1.确定螺纹工件的中轴线；S2.根据所述中轴线的角度方向旋转图像，重构螺纹图像的坐标系；S3.提取旋转后图像的螺牙外轮廓，得到每个螺牙的轮廓线；S4.计算旋合匹配时，各个螺牙量规位置搜索算法的起始与终止位置；S5.生成理论量规的轮廓线；根据所述起始和终止位置，将螺纹轮廓与理论量规轮廓进行旋合匹配。本申请通过非接触式的机器视觉的方法进行螺纹通止的检测，可减少量规的损耗支出，同时检测的准确性高，测试的效率高。通过模拟螺纹及量规，相较于通过关键参数评估螺纹生产质量的方法，本发明专利技术保留了更多的旋合信息细节，具有更准确的检测能力。

A Thread Pass-through Detection Method and System Based on Machine Vision and Screw-in Model

This application discloses a thread through detection method and system based on machine vision and screwing model, in which the through detection method includes steps: S1. Determining the central axis of the threaded workpiece; S2. Reconstructing the coordinate system of the threaded image according to the angular direction of the central axis; S3. Extracting the outer contour of the screw tooth of the rotated image and obtaining the contour of each screw tooth; When screw matching, the starting and ending positions of each screw gauge position search algorithm; S5. Generate the contour of the theoretical gauge; According to the starting and ending positions, screw contour and the theoretical gauge contour are matched by screw matching. This application uses non-contact machine vision method to detect threads through, which can reduce the cost of gauge wastage, and has high accuracy and high testing efficiency. By simulating threads and gauges, compared with the method of evaluating the quality of threads production through key parameters, the invention retains more details of spinning information and has more accurate detection ability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法及系统
本申请涉及通止检测领域，尤其涉及一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法及系统。
技术介绍
目前对于螺纹产品的通止检测，多数采用人工的方式，即检测人员通过对应标准的通、止量规进行旋合测试，从而判断螺纹加工的尺寸是否合格。采用人工检测，人员的劳动强度大，检测的一致性易受不同个体的操作习惯影响。此外，由于量规在检测过程中会不断磨损，而随着磨损的发生，螺纹量规的尺寸标准一直处于变化之中，只能在一定精度范围内保证检测的准确性。另一方面，量规作为一种精密量具，同时也是耗材，其价格较高，对进行全检测的工业企业来说是一笔不菲的支出。现有技术中，针对螺纹通止检测的问题，提出了一些自动化解决方案，大体分为两类。其中一种方案为通过设计一种旋转量规的机械装置，替代人工旋合动作来实现自动化。这一解决方案的缺点在于，仍未能解决量规的磨损消耗问题，此外，检测过程仍需要采用量规，价格高。另一种方案是通过机器视觉方法得到螺纹的轮廓图像，对图像中的关键螺纹参数，如大径、中径、牙侧半角等进行采样计算，将这些参数与标准参数进行比较，判断螺纹加工是否合格，这一方案虽然解决了量规损耗的问题，但存在两个缺点，一是该方案需要人工介入，检测速度缓慢，仅限于实验室环境下的抽检，二是仅通过采样和平均得到的若干螺纹参数，损失了大量螺纹外轮廓的尺寸信息，只能作为螺纹尺寸参数的参考，不足以对螺纹通止是否合格做出准确判断。例如，公开号为CN107860282A的专利技术专利申请，提出了一种螺纹通止一体检测装置，包括螺纹检测头、传动系统和检测传感器，螺纹检测头包括通止规，用于夹装通止规的定心夹头和与所述定心夹头相连的浮动夹头；传动系统包括旋转传动机构和水平传动机构，旋转传动机构包括伺服电机、传动轴、联轴器，联轴器的两端分别与伺服电机的传动轴和螺纹检测头的浮动夹头相连接，联轴器的底部设置有轴承座，轴承座的顶部安装有检测传感器，水平移动机构包括连接板和气缸，连接板与所述轴承座和气缸固定连接；传动系统和螺纹检测头电连接，用于控制传动系统运动以调整所述螺纹检测头上的通止规的位置，并用于在通止规对准待测螺纹时控制螺纹检测头带动通止规对待检测工件的螺纹进行检测。虽然该方案克服了人工进行通止检测时，劳动强度大且容易漏检，人工检测效率低的问题，但是仍然是通过旋转量规的机械装置，仍然存在量规的磨损消耗问题，此外，检测过程仍需要采用量规，价格高。
技术实现思路
为了针对目前螺纹通止检测技术的不足，本申请提供一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法及系统，具有无量规损耗、不损失旋合过程中的螺纹外轮廓信息等优点，可作为机器视觉自动检测装置的图像处理方法，对螺纹通止进行判断。为了实现以上目的，本申请采用以下技术方案：一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法，其特征在于，包括步骤：S1.确定螺纹工件的中轴线；S2.根据所述中轴线的角度方向旋转图像，重构螺纹图像的坐标系；S3.提取旋转后图像的螺牙外轮廓，得到每个螺牙的轮廓线；S4.计算旋合匹配时，各个螺牙量规位置搜索算法的起始与终止位置；S5.生成理论量规的轮廓线；根据所述起始和终止位置，将螺纹轮廓与理论量规轮廓进行旋合匹配。进一步地，所述步骤S1包括：S1.1依次匹配待选的单个螺牙轮廓；S1.2判定匹配出的螺牙是否完整；S1.3将判定为完整的螺牙轮廓分两侧分别组合，计算螺纹的中轴线。进一步地，步骤S2中根据螺纹中轴线旋转图像并重构图像坐标系的方法，具体为，通过步骤1计算所得的螺纹中轴线与图像坐标系水平方向的角度，以图像原点为旋转中心，按所得角度的反向旋转图像，使螺纹的中轴线与新的图像坐标系水平方向与方向平行，以得到重构的坐标系。进一步地，所述S3包括步骤：S3.1根据螺纹区域，提取所有螺纹的轮廓细节；S3.2对所述螺纹的轮廓底部进行截断操作，得到每个独立螺牙的轮廓线。进一步地，所述S4包括步骤：S4.1针对所述螺牙的轮廓线，以螺牙两侧半角分别沿逆时针和顺时针旋转，使螺牙的左侧棱线和右侧棱线分别与图像水平方向垂直；S4.2计算左侧棱线的最左点和右侧棱线的最右点位置，进而计算得到未旋转前的坐标位置；S4.3根据所述左侧棱线的最左点和右侧棱线的最右点位置，换算量规最右侧起点的坐标；S4.4沿旋合时的方向，逐个计算每个螺牙的量规起点坐标点。进一步地，步骤S5中生成理论量规的轮廓线的方法具体为：由螺纹量规的国际标准，以规定的尺寸比例关系生成一个螺纹量规的外轮廓，量规的螺牙数量由实际量规的螺牙数量确定，量规距离中轴线的高度，以螺纹标准中的中径范围确定。进一步地，所述根据所述起始和终止位置，将螺纹轮廓与理论量规轮廓进行旋合匹配包括：S5.1沿旋合时的方向，将量规轮廓线的最右牙逐个置于螺牙间隙中；S5.2在每个螺牙间隙内，根据所述起始与终止位置，由一定步长进行遍历，判断此位置螺纹与量规是否处于成功旋合状态；S5.3如果所有的螺牙间隙中螺纹与量规都处于成功旋合状态，则认为螺纹能被量规旋通，否则，则不能被旋通。相应地，本申请提出一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测系统，其特征在于，包括：中轴线确定模块，确定螺纹工件的中轴线；图像重构模块，根据所述中轴线的角度方向旋转图像，重构螺纹图像的坐标系；轮廓提取模块，提取旋转后图像的螺牙外轮廓，得到每个螺牙的轮廓线；旋合位置计算模块，计算旋合匹配时，各个螺牙量规位置搜索算法的起始与终止位置；旋合模拟模块，生成理论量规的轮廓线；根据所述起始和终止位置，将螺纹轮廓与理论量规轮廓进行旋合匹配。进一步地，所述中轴线确定模块包括：螺牙轮廓匹配模块，依次匹配待选的单个螺牙轮廓；完整性判断模块，判定匹配出的螺牙是否完整；螺牙轮廓组合模块，将判定为完整的螺牙轮廓分两侧分别组合，计算螺纹的中轴线。进一步地，所述轮廓提取模块包括：螺纹轮廓细节提取模块，根据螺纹区域，提取所有螺纹的轮廓细节；轮廓截断模块，对所述螺纹的轮廓底部进行截断操作，得到每个独立螺牙的轮廓线。进一步地，所述旋合位置计算模块包括：轮廓线旋转模块，针对所述螺牙的轮廓线，以螺牙两侧半角分别沿逆时针和顺时针旋转，使螺牙的左侧棱线和右侧棱线分别与图像水平方向垂直；坐标位置计算模块，计算左侧棱线的最左点和右侧棱线的最右点位置，进而计算得到未旋转前的坐标位置；右侧起点坐标计算模块，根据所述左侧棱线的最左点和右侧棱线的最右点位置，换算量规最右侧起点的坐标；螺牙遍历模块，沿旋合时的方向，逐个计算每个螺牙的量规起点坐标点。进一步地，所述旋合模拟模块包括：量规轮廓线模拟模块，生成理论量规的轮廓线；量规位置设置模块，沿旋合时的方向，将量规轮廓线的最右牙逐个置于螺牙间隙中；旋合状态判断模块，在每个螺牙间隙内，根据所述起始与终止位置，由一定步长进行遍历，判断此位置螺纹与量规是否处于成功旋合状态；旋合遍历模块，如果所有的螺牙间隙中螺纹与量规都处于成功旋合状态，则认为螺纹能被量规旋通，否则，则不能被旋通。与现有技术相比，本申请具有以下优点：本申请首次提出利用非接触式检测方法，即机器视觉的方法进行螺纹通止的检测；提出一种旋合模型，仿照螺纹旋合过程，利用理论通规轮廓和螺纹轮廓的作用关系进行螺纹通止的检测；本申请相较于机械式量规测试的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法，其特征在于，包括步骤：S1.确定螺纹工件的中轴线；S2.根据所述中轴线的角度方向旋转图像，重构螺纹图像的坐标系；S3.提取旋转后图像的螺牙外轮廓，得到每个螺牙的轮廓线；S4.计算旋合匹配时，各个螺牙量规位置搜索算法的起始与终止位置；S5.生成理论量规的轮廓线；根据所述起始和终止位置，将螺纹轮廓与理论量规轮廓进行旋合匹配。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测方法，其特征在于，包括步骤：S1.确定螺纹工件的中轴线；S2.根据所述中轴线的角度方向旋转图像，重构螺纹图像的坐标系；S3.提取旋转后图像的螺牙外轮廓，得到每个螺牙的轮廓线；S4.计算旋合匹配时，各个螺牙量规位置搜索算法的起始与终止位置；S5.生成理论量规的轮廓线；根据所述起始和终止位置，将螺纹轮廓与理论量规轮廓进行旋合匹配。2.根据权利要求1所述的螺纹通止检测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S1.1依次匹配待选的单个螺牙轮廓；S1.2判定匹配出的螺牙是否完整；S1.3将判定为完整的螺牙轮廓分两侧分别组合，计算螺纹的中轴线。3.根据权利要求1所述的螺纹通止检测方法，其特征在于，所述S3包括步骤：S3.1根据螺纹区域，提取所有螺纹的轮廓细节；S3.2对所述螺纹的轮廓底部进行截断操作，得到每个独立螺牙的轮廓线。4.根据权利要求1所述的螺纹通止检测方法，其特征在于，所述S4包括步骤：S4.1针对所述螺牙的轮廓线，以螺牙两侧半角分别沿逆时针和顺时针旋转，使螺牙的左侧棱线和右侧棱线分别与图像水平方向垂直；S4.2计算左侧棱线的最左点和右侧棱线的最右点位置，进而计算得到未旋转前的坐标位置；S4.3根据所述左侧棱线的最左点和右侧棱线的最右点位置，换算量规最右侧起点的坐标；S4.4沿旋合时的方向，逐个计算每个螺牙的量规起点坐标点。5.根据权利要求1所述的螺纹通止检测方法，其特征在于，所述根据所述起始和终止位置，将螺纹轮廓与理论量规轮廓进行旋合匹配包括：S5.1沿旋合时的方向，将量规轮廓线的最右牙逐个置于螺牙间隙中；S5.2在每个螺牙间隙内，根据所述起始与终止位置，由一定步长进行遍历，判断此位置螺纹与量规是否处于成功旋合状态；S5.3如果所有的螺牙间隙中螺纹与量规都处于成功旋合状态，则认为螺纹能被量规旋通，否则，则不能被旋通。6.一种基于机器视觉和旋合模型的螺纹通止检测系统，其特征在于，包括：中轴线确定模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈竞博，周公爽，祝晓春，
申请(专利权)人：杭州博拉网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33