一种螺旋弹簧节距测量方法技术

本发明专利技术提供一种螺旋弹簧节距测量方法，首先通过机器视觉系统采集弹簧的图像；然后对采集到的图像进行预处理并采用单边采样中部均值法预估弹簧节距；再根据弹簧预估节距，确定图像精处理及采样的关键参数对图像进行精处理；再采用双边双线采样迭代算法计算弹簧节距。本发明专利技术先通过单边采样中部均值法预估弹簧节距再通过双边双线采样迭代算法计算弹簧节距，消除了多种干扰因素带来的影响，提升了测量准确性和稳定性，满足常规螺旋弹簧节距测量的同时能够适用于多种小型螺旋弹簧的节距测量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种螺旋弹簧节距测量方法


[0001]本专利技术涉及弹簧测量
，具体涉及一种螺旋弹簧节距测量方法。

技术介绍

[0002]弹簧质量检测时弹簧加工生产的重要环节，一般采用特定实验方法对弹簧的性能及尺寸参数进行测定，以获得定量化数据，进而为弹簧的质量管理提供评价指标，比如弹簧的节距。
[0003]传统的弹簧节距检测方法一般通过游标卡尺等工具进行人工测量，这种方法不仅浪费时间、稳定性差，且检测的效率和精度低。随着科技的发展，机器视觉和图像处理技术有了长足的进步，通过机器视觉采集图像，运用图像处理技术和相应算法对弹簧的关键尺寸进行测量，不仅提高了测量的效率精度，同时还可以为自动化设备提供数据支撑。
[0004]但是现有技术下基于机器视觉的节距测量系统和方法对于节距小于3mm的小型螺旋弹簧的稳定性和可靠性有所欠缺；首先由于节距较小，机器视觉的成像很容易受到灰尘、油污和纤维物等干扰；其次，小型螺旋弹簧根据外圈是否磨削分为磨削弹簧和非磨削弹簧，两种弹簧的测量算法显著差异，目前还未有可靠的分类算法；最后，节距的定义为弹簧外圈相邻顶点之间的距离，目前视觉算法中以边缘极值巡检和曲线拟合极值算法为基础的节距测量方法，效率低，算法设计复杂且极易出现误差。上述因素导致了目前的测量方法无法解决小型螺旋弹簧稳定、快速、精准节距测量的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种螺旋弹簧节距测量方法，以解决上述
技术介绍
提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种螺旋弹簧节距测量方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、通过机器视觉系统采集弹簧的图像；
[0009]步骤二、对采集到的图像进行预处理；
[0010]步骤三、采用单边采样中部均值法预估弹簧节距；
[0011]步骤四、根据弹簧预估节距，确定图像精处理及采样的关键参数；
[0012]步骤五、根据关键参数对图像进行精处理；
[0013]步骤六、采用双边双线采样迭代算法计算弹簧节距。
[0014]进一步地，所述步骤一中弹簧图像的采集具体通过以下方法实现：
[0015]将弹簧固定于机器视觉系统中，其中弹簧位于光源的正上方且位于镜头和相机的正下方；
[0016]采用精度为0.001mm的标定板测定此空间位置下图像像素点对应的长度；
[0017]设置图像预处理基本参数高斯滤波和形态学操作卷积核为3
×
3，并采集弹簧整体的图像。
[0018]优选地，所述步骤二中图像的预处理具体包括以下步骤：
[0019]依次通过3
×
3的卷积核对弹簧图像进行高斯滤波和形态学操作，完成图像去噪点处理；
[0020]对去噪点后的图像进行阈值化处理，获得图像P；
[0021]根据所测螺旋弹簧的最大尺寸范围，裁剪图像边缘，获得包含弹簧本体的裁剪图像P1，然后在图像P1中寻找弹簧外轮廓的最小包围矩形，标记该矩形的四条边框并保存位置信息。
[0022]进一步地，所述步骤三中预估弹簧节距具体通过以下方法实现：
[0023]在图像P1上沿弹簧外轮廓最小包围矩形的上边框向下水平移动若干个像素点获得采样线；
[0024]沿采样线自左向右记录与弹簧本体黑白交接的像素点的位置坐标，具体的，第一个从白过渡到黑的坐标记为A
10
(x
10
，y
10
)，第一个从黑过渡到白的坐标记为A
11
(x
11
，y
11
)，坐标A
10
和A
11
记为第一组坐标，以此类推，第i组的位置坐标分别为A
i0
(x
i0
，y
i0
)和A
i1
(x
i1
，y
i1
)；
[0025]计算每组坐标的中间值组成集合A；
[0026]计算集合A中的前后两个坐标值的差值，获得若干个弹簧的节距值并组成集合B；
[0027]将集合B中的节距值数据从小到大排序，并去除30％的最小节距值以及20％的最大节距值重新组成集合C；
[0028]对集合C求取平均值作为弹簧的预估节距。
[0029]进一步地，所述步骤四中根据弹簧预估节距确定的图像精处理及采样关键参数具体包括高斯模糊卷积核S0、膨胀和腐蚀卷积核S1、第一采样偏移尺寸e1以及第二采样偏移尺寸e2，所述高斯模糊卷积核的大小为弹簧预估节距的十五分之一；所述膨胀和腐蚀卷积核的大小为弹簧预估节距的十二分之一；所述第一采样偏移尺寸的大小为弹簧预估节距的十六分之一；所述第一采样偏移尺寸的大小为弹簧预估节距的八分之一；以上关键参数的计算结果均进行取整。
[0030]优选地，所述步骤五中根据关键参数对图像进行精处理具体包括以下步骤：
[0031]采用s0×
s0的卷积核对图像P1做高斯模糊处理；
[0032]采用s1×
s1的卷积核依次进行膨胀和腐蚀操作；
[0033]对图像进行阈值化处理，获得图像P2。
[0034]进一步地，所述步骤六中计算弹簧节距具体通过以下方法实现：
[0035]在图像P2上寻找弹簧外轮廓的最小包围矩形，标记该矩形四条的边框并保存位置信息；
[0036]在图像P2上沿弹簧外轮廓最小包围矩形的上边框向下分别水平移动e1和e2个像素点获得采样线L1和L2，将下边框向上分别水平移动e1和e2个像素点获得采样线L3和L4；
[0037]沿采样线L1、L2、L3、L4分别按照步骤三中的采样方法获得节距集合，分别记为G1、G2、G3和G4；
[0038]将集合G1、G2、G3和G4中的节距值按照从小到大重新排序并去除20％的最小节距值以及10％的最大节距值，重新组成集合G；
[0039]计算集合G中数据的平均值，记为
[0040]去除集合G中的最大值和最小值后重新计算平均值记为
[0041]判断是否收敛，该收敛准则为ε取值0.001；
[0042]若满足收敛准则，判断集合中的元素数量是否小于3；若小于3则收敛失败，程序自动退出，螺旋弹簧进行位置调整、清洗后，按上述步骤重新开始测量；若大于3则将集合和中的数据互换，重新判断是否收敛；
[0043]若不满足收敛准则，将集合作为迭代计算节距输出；
[0044]计算弹簧节距，计算公式为：
[0045][0046]其中，L为弹簧节距；α为采用精度为0.001mm的标定板测定的此空间位置下图像像素点对应的长度。
[0047]由以上技术方案可知，本专利技术先通过单边采样中部均值法预估弹簧节距再通过双边双线采样迭代算法计算弹簧节距，消除了多种干扰因素带来的影响，提升了测量准确性和稳定性，满足常规螺旋弹簧节距测量的同时能够适用于多种小型螺旋弹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋弹簧节距测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、通过机器视觉系统采集弹簧的图像；步骤二、对采集到的图像进行预处理；步骤三、采用单边采样中部均值法预估弹簧节距；步骤四、根据弹簧预估节距，确定图像精处理及采样的关键参数；步骤五、根据关键参数对图像进行精处理；步骤六、采用双边双线采样迭代算法计算弹簧节距。2.根据权利要求1所述的一种螺旋弹簧节距测量方法，其特征在于，所述步骤一中弹簧图像的采集具体通过以下方法实现：将弹簧固定于机器视觉系统中，其中弹簧位于光源的正上方且位于镜头和相机的正下方；采用精度为0.001mm的标定板测定此空间位置下图像像素点对应的长度；设置图像预处理基本参数高斯滤波和形态学操作卷积核为3
×
3，并采集弹簧整体的图像。3.根据权利要求1所述的一种螺旋弹簧节距测量方法，其特征在于，所述步骤二中图像的预处理具体包括以下步骤：依次通过3
×
3的卷积核对弹簧图像进行高斯滤波和形态学操作，完成图像去噪点处理；对去噪点后的图像进行阈值化处理，获得图像P；根据所测螺旋弹簧的最大尺寸范围，裁剪图像边缘，获得包含弹簧本体的裁剪图像P1，然后在图像P1中寻找弹簧外轮廓的最小包围矩形，标记该矩形的四条边框并保存位置信息。4.根据权利要求1所述的一种螺旋弹簧节距测量方法，其特征在于，所述步骤三中预估弹簧节距具体通过以下方法实现：在图像P1上沿弹簧外轮廓最小包围矩形的上边框向下水平移动若干个像素点获得采样线；沿采样线自左向右记录与弹簧本体黑白交接的像素点的位置坐标，具体的，第一个从白过渡到黑的坐标记为A
10
(x
10
，y
10
)，第一个从黑过渡到白的坐标记为A
11
(x
11
，y
11
)，坐标A
10
和A
11
记为第一组坐标，以此类推，第i组的位置坐标分别为A
i0
(x
i0
，y
i0
)和A
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(x
i1
，y
i1
)；计算每组坐标的中间值组成集合A；计算集合A中...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝国华，陈华健，章胡涛，胡健，侯世玉，李斌，蔡栋，朱文奇，
申请(专利权)人：安庆谢德尔汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：