基于机器视觉的小型轴承质量检测方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于机器视觉的小型轴承质量检测方法、装置及系统，其中，小型轴承质量检测方法，包括：S1判断待检测区域是否存在待检测的小型轴承，若是，跳转至步骤S2；S2采集小型轴承的图像；S3根据采集图像匹配数据库中的模板图像；S4通过图像帧差法得到采集图像与匹配的模板图像之间的图像差异，并针对图像差异进行分析确定是否存在缺陷区域；S5控制将该小型轴承输送至相应的出料轨道。实现基于机器视觉的小型轴承质量检测及自动进料、自动剔除，从而提高准确率，达到快速自动化检测的目标。

Quality Detection Method, Device and System of Small Bearing Based on Machine Vision

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的小型轴承质量检测方法、装置及系统
本专利技术涉及机器视觉无损检测
，尤其涉及一种小型轴承质量检测方法、装置及系统。
技术介绍
轴承作为现代机械结构中最为常见的基础零件，主要用于减小摩擦及支撑旋转。近年来，通过技术的改造和提高，轴承的生产已经从最初的简单制造技术发展为依靠数控加工、先进热处理工艺以及全自动化生产线的高效生产模式。但是，在生产过程中难免会出现各种各样的缺陷，严重影响了轴承的使用率与生产率。由于轴承表面缺陷类型繁多且缺陷存在随机性，因而接触式检测难度大、效率低，所以采用机器视觉检测技术做非接触检测是解决这一问题的最好方法之一。机器视觉检测技术是一种以计算机视觉为基础，综合运用图像处理、模式识别、人工智能等技术的非接触检测方法，基本原理是通过适当的光源和图像检测传感器获取产品的表面图像，利用相应的图像处理算法提取图像的特征信息，进而根据特征信息进行表面缺陷的定位、识别、分级等判别和统计、存储、查询等操作。关于机器视觉在轴承检测方面的应用主要有以下研究：江南大学的陈文达等人利用otsu阈值分割和Roberts边缘提取处理图像，将防尘盖字符、非字符区域分离，可实现轴承防尘盖表面缺陷的自动检测；华东交通大学的涂洪斌等人通过基于CCD成像的图像动态阈值分割法，实现了货车滚动轴承的表面麻点缺陷检测；大连理工大学的黄睿将多张不同角度的轴承图像进行融合，解决了图像亮度不均匀的问题，并采用分类极值区域与神经网络的方法实现了轴承表面的凹痕、划痕以及擦线的检测；中国矿业大学的崔明等人通过轴承外形的最小二乘拟合，进行尺寸的测量与形态相关的缺陷检测。但是，现有技术中并没有针对小型轴承质量检测的方法。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于机器视觉的小型轴承质量检测方法、装置及系统，有效解决现有技术中小型轴承检测效率低下的问题。为了实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于机器视觉的小型轴承质量检测方法，包括：S1判断待检测区域是否存在待检测的小型轴承，若是，跳转至步骤S2；S2采集所述小型轴承的图像；S3根据采集图像匹配数据库中的模板图像；S4通过图像帧差法得到采集图像与匹配的模板图像之间的图像差异，并针对图像差异进行分析确定是否存在缺陷区域；S5控制将该小型轴承输送至相应的出料轨道。还提供了一种基于机器视觉的小型轴承质量检测装置，包括：探测模块，用于探测待检测区域；判断模块，用于根据探测模块的探测结果判断待检测区域是否存在待检测的小型轴承；图像采集模块，当判断模块判断待检测区域存在待检测的小型轴承，采集所述小型轴承的图像；模板匹配模块，用于根据图像采集模块采集的图像匹配数据库中的模板图像；缺陷区域确定模块，用于根据模板匹配模块匹配的模板图像，通过图像帧差法得到采集图像与匹配的模板图像之间的图像差异，并针对图像差异进行分析确定是否存在缺陷区域；输出模块，用于缺陷区域确定模块的确定结果控制将该小型轴承输送至相应的出料轨道。还提供了一种基于机器视觉的小型轴承质量检测系统，包括上述小型轴承质量检测装置，还包括：小型轴承进料机构，设有进出料缺口，在进料缺口利用气缸和重力作用实现自动上下料；小型轴承传送机构，包括一与小型轴承进料机构进出料缺口连接的送料过渡轨道及一用于将小型轴承进料机构传送的小型轴承输送至待检测区域的传送带，所述待检测区域设置于所述传送带表面，所述小型轴承质量检测装置设置于所述传送带上方，及瑕疵品剔除机构，根据根据小型轴承质量检测装置实时的检测结果对小型轴承进行分拣下料，将瑕疵品剔除。进一步优选地，在小型轴承质量检测装置，探测模块通过设置于待检测区域周边的至少一个检测传感器检测是否存在待检测的小型轴承；图像采集模块通过设置于待检测区域上方的工业相机和光学透镜拍摄得到至少一张小型轴承图像；所述小型轴承质量检测系统中还包括：密封小型轴承质量检测装置的密封检测箱；固定于所述密封检测箱顶部的横杆；与所述横杆固定连接的多个竖杆；及穹顶光源，所述工业相机和穹顶光源通过降夹与所述纵杆相连，设置于所述待检测区域上方。本专利技术提供的基于机器视觉的小型轴承质量检测方法、装置及系统，主要用于小型轴承的尺寸检测和内表面缺陷检测。在小型轴承质量检测方法系统中，密封检测箱密封小型轴承质量检测装置，从而减少灰尘、光线折射、反射等外界因素对小型轴承质量检测准确性的影响；补光照明采用穹顶光源，利用圆顶形状的反射板均匀地高输出照射扩散光，从而抑制小型轴承内表面曲面的反射，使得工业相机更好地捕捉到内表面的划痕、剥落以及毛边等缺陷；穹顶光源与工业相机通过升降夹与纵杆相连，纵杆与横杆相连，可以根据获取不同尺寸小型轴承内表面图像的要求，调节穹顶光源与工业相机的位置，从而解决小型轴承质量检测效率低，一套设备只适用于检测一种产品的问题，实现可以广泛用于各种小型轴承质量检测；工业相机采用多部相机工位实现对小型轴承内表面全景拍摄，通过对多部工业相机同时标定，准确拼接出小型轴承完整的内表面图像，通过对内表面图像的公式计算和算法分析，判定小型轴承质量是否合格，实现基于机器视觉的小型轴承质量检测；小型轴承传送机构两端进进出料缺口与小型轴承进料机构、瑕疵品剔除机构相连，实现自动进料、自动剔除，从而提高准确率，功耗低，达到快速自动化检测的目标。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：图1为本专利技术中基于机器视觉的小型轴承质量检测方法一种实施方式流程示意图；图2为本专利技术中基于机器视觉的小型轴承质量检测装置一种实施方式示意图；图3为本专利技术中基于机器视觉的小型轴承质量检测系统结构示意图；图4为本专利技术中小型轴承进料机构结构示意图；图5为本专利技术中小型轴承质量检测装置结构示意图；图6为本专利技术中瑕疵品剔除机构结构示意图。附图标记说明：100-小型轴承质量检测装置，110-探测模块，120-判断模块，130-图像采集模块，140-模板匹配模块，150-缺陷区域确定模块，160-输出模块，1-进料气缸，2-送料过渡轨道，3-第一工业相机与光学镜头，4-第二工业相机与光学镜头，5-检测箱，6-穹顶光源，7-传送带，8-检测传感器，9-第一固定座，10-第一剔除气缸，11-第三工业相机与光学镜头，12-第四工业相机与光学镜头，13-第二剔除气缸，14-第二固定座，15-合格品出料轨道，16-瑕疵品出料轨道。具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。如图1所示为本专利技术提供的基于机器视觉的小型轴承质量检测方法一种实施方式的流程示意图，从图中可以看出，在该小型轴承质量检测方法中包括：S1判断待检测区域是否存在待检测的小型轴承，若是，跳转至步骤S2；S2采集小型轴承的图像；S3根据采集图像匹配数据库中的模板图像；S4通过图像帧差法得到采集图像与匹配的模板图像之间的图像差异，并针对图像差异进行分析确定是否存在缺陷区域；S5控制将该小型轴承输送至相应的出料轨道。在进行质量检测之前，在数据库中创建模板，在这一个过程中，采集合格小型轴承的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于机器视觉的小型轴承质量检测方法，其特征在于，包括：S1判断待检测区域是否存在待检测的小型轴承，若是，跳转至步骤S2；S2采集所述小型轴承的图像；S3根据采集图像匹配数据库中的模板图像；S4通过图像帧差法得到采集图像与匹配的模板图像之间的图像差异，并针对图像差异进行分析确定是否存在缺陷区域；S5控制将该小型轴承输送至相应的出料轨道。

【技术特征摘要】
1.一种基于机器视觉的小型轴承质量检测方法，其特征在于，包括：S1判断待检测区域是否存在待检测的小型轴承，若是，跳转至步骤S2；S2采集所述小型轴承的图像；S3根据采集图像匹配数据库中的模板图像；S4通过图像帧差法得到采集图像与匹配的模板图像之间的图像差异，并针对图像差异进行分析确定是否存在缺陷区域；S5控制将该小型轴承输送至相应的出料轨道。2.如权利要求1所述的小型轴承质量检测方法，其特征在于，在步骤S2之后，还包括图像有效定义域确定的步骤，具体：根据预先的设定提取所述采集图像中的ROI区域，并根据仿射变换矩阵M对提取的ROI区域进行仿射变换，进而根据变换后的ROI区域确定图像的有效定义域；其中，采集图像的中心坐标为(R1,C1,Phi1)，模板图像的中心坐标为(R0,C0,Phi0)，Phi0和Phi1表示图像的角度信息。3.如权利要求1或2所述的小型轴承质量检测方法，其特征在于，在步骤S3中，包括：S31针对采集图像，计算每个点(r,c)的方向向量er,c＝(vr,c,wr,c)T；S32根据仿射变换矩阵M对数据库中的模板图像进行仿射变换，模板图像中点pi＝(ri,ci)T经仿射变换后得到p′i＝Mpi，点pi的方向向量di＝(ti,ui)T经仿射变换后为d′i＝(M-1)Tdi，其中，i＝1,…,n，n表示模板图像中像素点的数量；S33计算模板图像中预先设定的所有特定点q＝(r,c)T对应的方向向量d′i与采集图像相应点对应方向向量er,c的点积，作为特定点q处的相似度s：其中，m表示模板图像中特定点的数量；S34根据计算得到的相似度S判断采集图像与数据库中模板图像是否匹配。4.如权利要求1或2所述的小型轴承质量检测方法，其特征在于，在步骤S4中，包括：S41计算采集图像与模板图像的差分图像S(x,y)：S(x,y)＝|F(x,y)-H(x,y)|，x∈X,y∈Y其中，H(x,y)表示模板图像，F(x,y)表示采集图像，(x,y)为采集图像/模板图像中像素点的坐标值，X和Y分别表示采集图像/模板图像的长和宽；S42根据预先定义的阈值T对差分图像S(x,y)进行二值化处理，得到函数D(x,y)：S43根据二值化处理结果对差分图像的边缘类缺陷进行提取，并进行连通域分析，当取值为1的区域面积大于第一预设值，区域宽度和区域高度大于第二预设值，判定为缺陷区域。5.一种基于机器视觉的小型轴承质量检测装置，其特征在于，包括：探测模块，用于探测待检测区域；判断模块，用于根据探测模块的探测结果判断待检测区域是否存在待检测的小型轴承；图像采集模块，当判断模块判断待检测区域存在待检测的小型轴承，采集所述小型轴承的图像；模板匹配模块，用于根据图像采集模块采集的图像匹配数据库中的模板图像；缺陷区域确定模块，用于根据模板匹配模块匹配的模板图像，通过图像帧差法得到采集图像与匹配的模板图像之间的图像差异，并针对图像差异进行分析确定是否存在缺陷区域；输出模块，用于缺陷区域确定模块的确定结果控制将该小型轴承输送至相应的出料轨道。6.如权利要求5所述的小型轴承质量检测装置，其特征在于，在所述小型轴承质量检测装置中，还包括图像有效定义域确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪以歆，范洪辉，余光辉，徐镪，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32