一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法技术

本发明专利技术公开了一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法，包括步骤如下：1)获取工件和级进模的CAD模型，生成工件理论图像和级进模理论图像；2)获取级进模工作过程中的待监测级进模图像；3)从工件理论图像获得与待监测级进模图像匹配的匹配背景图像；4)将待监测级进模图像和工件背景图像和级进模背景图像进行变换；5)获得第一级进模图像与第一背景图像的第一差分图像，并对第一差分图像进行阈值分割以及连通区域的面积筛选，得到第一区域图像；6)判断第一区域图像中是否存异物；7)在判断存在异物时，输出级进模存在异物的信息。本发明专利技术能够利用级进模和工件的CAD模型，构造统一的零件模板库，减少时间。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法
本专利技术涉及一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法。
技术介绍
多工位冲压级进模是一种先进、高效的冲压级进模，能够在一套级进模中完成冲孔、弯曲、拉伸、成形和裁剪等多道冲压工序，冲压加工频率高，可以高效地加工出各种形状复杂的冲压工件，是实现冲压自动化的重要装备。由于冲压过程中存在较大的振动，使得级进模存在级进模零件脱落、送料不到位、废屑粘连等问题，影响级进模的使用。目前，在级进模的监控技术方面，主要采用在级进模的压力机连杆或者立柱上设置传感器，基于传感器所监测的信号监控压力机状态；在发生级进模零件脱落、废屑浮于工件表面及料带传动不到位等异常情况时，在冲压后传感器所监测的信号发生变化，可以监测到设备发生异常，及时停机检查。这种方法是在冲压异常发生后进行监测，无法预防事故的发生。采用机器视觉技术，通过工业相机获得级进模内部状态的图像，通过图像处理算法，判别级进模内部状态的正常与否，是解决级进模状态监测的可行方法和手段。中国专利技术专利《图像监测方法及装置》(CN201810158478.5)和《级进模监测方法、装置以及电子设备》(CN201810157713.7)分别提出了针对级进模的监测方法。但是均需要建立待监测级进模正常工作情况下连续变化的模板库，将实际获得的图像与模板库匹配后，判断是否存在异常。在工作现场，由于工件品种多，冲压机需要频繁更换级进模。即使相同的级进模，在每次更换后也会存在位置差异，这就导致每次更换级进模后都需要重新建立监测模板图像库，不能应用以前的模板图像库，浪费了大量的准备时间。同时，当级进模工位较多，长度较大时，需要多个相机才能覆盖整个级进模范围。每个相机的场景不同，均需要单独制作模板图像库，也加大了准备时间和难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法，旨在能够利用级进模和工件的CAD模型，构造统一的零件模板库，减少准备时间和建模时间。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法，包括以下步骤：步骤S100、获取工件CAD模型和级进模CAD模型，生成工件理论图像和级进模理论图像。其中，工件理论图像和级进模理论图像的相互位置关系建立联系，并储存。步骤S110、获取级进模工作过程中的待监测级进模图像；在级进模的工作过程中，通过工业相机按照设定的工作频率对级进模实时采集级进模的全部或局部图像；在采集到级进模图像后，再根据采集到的图像对级进模是否存在异物进行判断；所述采集的级进模图像即为所述获取级进模工作过程中的待监测级进模图像。步骤S120、从上述预先存储的对应的工件CAD模型生成的工件理论图像获得与所述待监测级进模图像匹配的匹配背景图像。电子设备中预先存储有多种不同工件和级进模的理论图像，理论图像是根据工件CAD模型和级进模CAD模型在规定条件下(设定相机内外参数、相机姿态和分辨率等)生成的整体的工件理论图像和整体的级进模理论图像。在从工件理论图像中获得与待监测级进模图像匹配的匹配背景图像，可以具体包括：采用基于surf、sift、角点等特征点法进行图像匹配，或采用相关系数法进行图像匹配，获取所述工件理论图像中与所述待监测级进模图像匹配度最大的部分图像，即得到所述工件背景图像。再通过步骤S100中建立的联系，可以在级进模理论图像中获得与工件背景图像相对应的级进模背景图像。匹配背景图像包括工件背景图像和级进模背景图像。步骤S130、基于所述待监测级进模图像与所述匹配背景图像的匹配矩阵分别对所述待监测级进模图像与所述工件背景图像和级进模背景图像进行变换处理、归一化处理以及裁剪处理，分别得到与所述待监测级进模图像对应的第一级进模图像，以及与所述工件背景图像对应的第一背景图像。在获得匹配背景图像之后，可以利用匹配背景图像以及待监测级进模图像的匹配矩阵对匹配背景图像以及待监测级进模图像进行处理，以减少监测结果出现误判。步骤S140、获得所述第一级进模图像与所述第一背景图像的第一差分图像，并对所述第一差分图像进行阈值分割以及连通区域的面积筛选，得到第一区域图像。在获得上述第一级进模图像，以及第一背景图像之后，再获得第一级进模图像与第一背景图像的第一差分图像，并进行处理后，以获得后续用于判断是否存在异物的图像。具体的，步骤S140可以包括：步骤S141：将所述第一级进模图像与所述第一背景图像相减，得到第一差分图像。步骤S142：基于预先存储的预设阈值对所述第一差分图像的灰度图像进行二值分割，得到分割图像。可以理解的是，可以先获得第一差分图像的灰度图像，再根据预设的灰度阈值(即上述预设阈值)对第一差分图像的灰度图像进行二值分割，从而获得分割图像。步骤S143：基于八连通区域的面积阈值对所述分割图像中的区域进行筛选，得到所述第一区域图像。步骤S150、判断所述第一区域图像中是否存在上述联通区域。若有，则将每个联通区域与上述级进模背景图像相匹配。如果该区域能与级进模背景图像中的部分图像相匹配，则认为该区域不是异物。否则，认为该区域为异物。步骤S160、在判断存在异物时，输出级进模存在异物的信息。在输出级进模存在异物的信息之后，还可以包括：向级进模对应的控制设备发送停止工作的信号。可以理解的是，在输出提示信息的同时，还可以控制级进模的控制设备停止工作，以防止级进模存在异物时进一步工作造成设备或者级进模的损坏等风险。本专利技术的优点和有益效果在于：本专利技术一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法，采用工件多个工位的CAD模型和级进模CAD模型，分别生成整体理论图像，将采集的级进模工作过程中的工件实际图像与工件理论图像配准，找到理论图像中与实际图像最相近的部分，再运用帧差法将两幅图像相减，最后运用对“异物”所在区域进行形态学处理，对得到的所监测区域进行分析，判断是异物存在还是由于工件未覆盖部分漏出的模具特征，当监测异物存在时，及时发出警报并停机检查。本专利技术提供的级进模监测方法能够有效利用工件和级进模设计的CAD模型，提前建立理论图像，节约了准备时间。在模具重新安装使用时，也可以重复利用以前的理论图像，不用重新建立背景模板库，快捷方便。附图说明图1为本专利技术的流程图。图2为级进模监测装置示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。实施例：如图1所示，一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法，包括以下步骤：步骤S100、获取工件CAD模型和级进模CAD模型，生成工件理论图像和级进模理论图像。其中，工件理论图像和级进模理论图像的相互位置关系建立联系，并储存。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、获取工件CAD模型和级进模CAD模型，生成工件理论图像和级进模理论图像；工件理论图像和级进模理论图像的相互位置关系建立联系，并储存；/n步骤二、获取级进模工作过程中的待监测级进模图像；在级进模的工作过程中，通过工业相机按照设定的工作频率对级进模实时采集级进模的全部或局部图像；在采集到级进模图像后，再根据采集到的图像对级进模是否存在异物进行判断；所述采集的级进模图像即为所述获取级进模工作过程中的待监测级进模图像；/n步骤三、从工件理论图像获得与所述待监测级进模图像匹配的匹配背景图像；/n步骤四、基于所述待监测级进模图像与所述匹配背景图像的匹配矩阵分别对所述待监测级进模图像与所述工件背景图像和级进模背景图像进行变换处理、归一化处理以及裁剪处理，分别得到与所述待监测级进模图像对应的第一级进模图像，以及与所述工件背景图像对应的第一背景图像；/n步骤五、获得所述第一级进模图像与所述第一背景图像的第一差分图像，并对所述第一差分图像进行阈值分割以及连通区域的面积筛选，得到第一区域图像；/n步骤六、判断所述第一区域图像中是否存在上述联通区域；若有，则将每个联通区域与上述级进模背景图像相匹配；如果该区域能与级进模背景图像中的部分图像相匹配，则认为该区域不是异物；否则，认为该区域为异物；/n步骤七、在判断存在异物时，输出级进模存在异物的信息。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于CAD模型的级进模视觉监测模板图像库构造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、获取工件CAD模型和级进模CAD模型，生成工件理论图像和级进模理论图像；工件理论图像和级进模理论图像的相互位置关系建立联系，并储存；
步骤二、获取级进模工作过程中的待监测级进模图像；在级进模的工作过程中，通过工业相机按照设定的工作频率对级进模实时采集级进模的全部或局部图像；在采集到级进模图像后，再根据采集到的图像对级进模是否存在异物进行判断；所述采集的级进模图像即为所述获取级进模工作过程中的待监测级进模图像；
步骤三、从工件理论图像获得与所述待监测级进模图像匹配的匹配背景图像；
步骤四、基于所述待监测级进模图像与所述匹配背景图像的匹配矩阵分别对所述待监测级进模图像与所述工件背景图像和级进模背景图像进行变换处理、归一化处理以及裁剪处理，分别得到与所述待监测级进模图像对应的第一级进模图像，以及与所述工件背景图像对应的第一背景图像；
步骤五、获得所述第一级进模图像与所述第一背景图像的第一差分图像，并对所述第一差分图像进行阈值分割以及连通区域的面积筛选，得到第一区域图像；
步骤六、判断所述第一区域图像中是否存在上述联通区域；若有，则将每个联通区域与上述级进模背景图像相匹配；如果该区域能与级进模背景图像中的部分图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡武，
申请(专利权)人：至检科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32