一种航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统及机器视觉自适应裁剪方法技术方案

本发明专利技术属于金属切片低倍组织检验领域，提供了一种航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统及机器视觉自适应裁剪方法，通过采集系统中的上位机控制三轴运动机构和图片采集组件完成低倍组织图片采集，同时，采集组件将采集的图片上传给上位机，上位机对采集的图片进行自适应裁剪并输出最终裁剪后的图片。本发明专利技术可实现低倍组织检测流程的自动化，减弱了环境光对拍摄质量的影响，增强了对目标裁剪尺寸的适应性并提升目标定位的准确性，为后续金属材料评估提供依据。材料评估提供依据。材料评估提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统及机器视觉自适应裁剪方法


[0001]本专利技术属于金属切片低倍组织检验领域，具体涉及一种航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统及机器视觉自适应裁剪方法。

技术介绍

[0002]钛合金具有优良的质量和耐腐蚀性能，是制造发动机、涡轮叶片、螺栓等关键零件的重要金属材料，被广泛应用于航空、船舶、核能等行业。
[0003]在钛合金的锻造过程中，因为工艺制度不当或没有正确执行工艺时会使锻件产生缺陷，钛合金的锻造缺陷主要有：组织过热、不均匀、孔洞、裂纹等。这些缺陷严重影响了钛合金的力学性能，从而对产品的应用造成潜在的危害。锻造往往使钛合金锻件的外观特征很难代表其整体性能及全面的质量情况，而低倍组织检验却能弥补这方面的不足，起到了评定产品质量的作用，而且还能指导冶炼、锻压、热处理等工艺研究以提高产品质量，或是为产品研发提供改进方向以缩短研发周期、降低研发成本。
[0004]现有的低倍组织检验主要依赖人工，某工厂内的低倍样品检验由人工操作手机拍照，其可以满足光线充足、样品反光性弱情况下的拍照需求，但其受光线因素干扰大，对于表面光滑、反射高的物体有一定局限性，而人工拍照对检验员摄影水平也有更高的要求。另一方面，用户对低倍样张的画质也有了更高的要求。同时，针对现有图像裁剪方法对栈盘定位准确性不高，裁剪尺寸无法根据金属材料高度变化而进行自适应匹配，导致难以准确分割目标对象，出现漏裁问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统及机器视觉自适应裁剪方法，可实现低倍组织检测流程的自动化，减弱了环境光对拍摄质量的影响，增强了对目标裁剪尺寸的适应性并提升目标定位的准确性，为后续金属材料评估提供依据。
[0006]本专利技术采取的技术方案是一种航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统，包括遮光架、三轴运动机构、图片采集组件和上位机，所述遮光架的顶部活动设置有所述三轴运动机构，所述三轴运动机构包括两个X轴直线模组、一个Y轴直线模组和一个Z轴直线模组，所述图片采集组件设置在所述Z轴直线模组上，所述上位机控制所述三轴运动机构和图片采集组件完成低倍组织图片采集，同时，所述图片采集组件将采集的图片上传给所述上位机。
[0007]进一步地，所述三轴运动机构由所述上位机控制，所述两个X轴直线模组相互平行且间隔设置在所述遮光架的顶部，所述Y轴直线模组设置在所述两个X轴直线模组上，所述Z轴直线模组设置在所述Y轴直线模组上。
[0008]进一步地，所述图片采集组件包括激光器和相机，所述激光器和相机与所述上位
机电性连接。
[0009]进一步地，所述遮光架包括骨架、若干遮光板和地脚，若干所述遮光板设置在所述骨架的三个侧面上，所述骨架的开口侧面上设置有电动卷帘，所述地脚设置在所述骨架底部的四角。
[0010]进一步地，所述骨架的四边均设置有LED灯条。
[0011]本专利技术还提供一种机器视觉自适应裁剪方法，包括以下步骤：
[0012]S1、将采集的原图P
i
进行HSV色彩空间转换获得灰度图P
g
；
[0013]S2、使用卡尺工具对灰度图P
g
中的栈盘进行边缘查找获得栈盘的边缘交点坐标I
ab
x
b
,y
b
；
[0014]S3、将栈盘的边缘交点坐标I
ab
x
b
,y
b
和相机距栈盘的距离h输入分区裁剪模型中，获得裁剪中心点坐标I0x
i
,y
i
，裁剪尺寸长为L
c
，宽为W
c
；
[0015]S4、输入原图P
i
，根据裁剪中心点坐标I0x
i
,y
i
，裁剪尺寸长为L
c
，宽为W
c
对图像进行分区裁剪，最后输出裁剪后的图像P
o
。
[0016]进一步地，所述S1中，基于饱和度通道进行图像分割。
[0017]进一步地，所述S2中，使用卡尺工具对灰度图P
g
中的栈盘进行边缘查找获得栈盘的边缘交点坐标I
ab
x
b
,y
b
的具体步骤为：
[0018]⑴
设置卡尺的长度、宽度和个数，并调整两条卡尺为垂直关系，分别检测栈盘的长边、短边边缘，获得长边、短边边线集合A、集合B；
[0019]⑵
查找边线集合A和集合B，寻找相同点，最终获得栈盘的边缘交点坐标I
ab
x
b
,y
b
。
[0020]进一步地，所述S3中，分区裁剪模型由高度比例映射关系函数和分区裁剪公式组成。
[0021]进一步地，所述S3中，将栈盘的边缘交点坐标I
ab
x
b
,y
b
和相机距栈盘的距离h输入分区裁剪模型中，获得裁剪中心点坐标I0x
i
,y
i
，裁剪尺寸长为L
c
，宽为W
c
的具体步骤为：
[0022]⑴
建立高度比例映射关系，以一物体为参照物，将相机视野可以覆盖栈盘时设置为基准位置，取相机视野覆盖1/4栈盘位置为终点，以50mm为步长，移动相机进行图片采集，记录参照物的像素尺寸，重复三次取平均值，依据实际实验数据，计算高度比例映射关系函数，可得
[0023]β＝0.0184*h2‑
0.5518*h+5.12741
[0024]其中,h为相机距栈盘的距离，β为裁剪系数；
[0025]⑵
设置裁剪的单个区域基准尺寸长为L
b
，宽为W
b
，则裁剪的单个区域实际尺寸长为L
c
，宽为W
c
[0026]L
c
＝β*L
b
[0027]W
c
＝β*W
b
[0028]其中，β为
⑴
中的裁剪系数；
[0029]⑶
已知栈盘边缘交点坐标为I
ab
x
b
,y
b
，则裁剪中心点坐标I0x
i
,y
i
分别为
[0030][0031][0032]其中，λ为根据裁剪模式设置的尺度因子。
[0033]本专利技术的有益效果在于：
[0034]1、实现低倍组织检验流程的自动化，减弱了环境光对拍摄质量的影响。
[0035]2、增强了对目标裁剪尺寸的适应性，提升了目标定位的准确性。
附图说明
[0036]图1为本专利技术航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统，其特征在于，包括遮光架、三轴运动机构、图片采集组件和上位机，所述遮光架的顶部活动设置有所述三轴运动机构，所述三轴运动机构包括两个X轴直线模组、一个Y轴直线模组和一个Z轴直线模组，所述图片采集组件设置在所述Z轴直线模组上，所述上位机控制所述三轴运动机构和图片采集组件完成低倍组织图片采集，同时，所述图片采集组件将采集的图片上传给所述上位机。2.根据权利要求1所述的航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统，其特征在于，所述三轴运动机构由所述上位机控制，所述两个X轴直线模组相互平行且间隔设置在所述遮光架的顶部，所述Y轴直线模组设置在所述两个X轴直线模组上，所述Z轴直线模组设置在所述Y轴直线模组上。3.根据权利要求1所述的航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统，其特征在于，所述图片采集组件包括激光器和相机，所述激光器和相机与所述上位机电性连接。4.根据权利要求1所述的航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统，其特征在于，所述遮光架包括骨架、若干遮光板和地脚，若干所述遮光板设置在所述骨架的三个侧面上，所述骨架的开口侧面上设置有电动卷帘，所述地脚设置在所述骨架底部的四角。5.根据权利要求4所述的航空级钛合金锻件低倍组织图片智能采集系统，其特征在于，所述骨架的四边均设置有LED灯条。6.一种机器视觉自适应裁剪方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将采集的原图P
i
进行HSV色彩空间转换获得灰度图P
g
；S2、使用卡尺工具对灰度图P
g
中的栈盘进行边缘查找获得栈盘的边缘交点坐标I
ab
(x
b
,y
b
)；S3、将栈盘的边缘交点坐标I
ab
(x
b
,y
b
)和相机距栈盘的距离h输入分区裁剪模型中，获得裁剪中心点坐标I0(x
i
,y
i
)，裁剪尺寸长为L
c
，宽为W
c
；S4、输入原图P
i
，根据裁剪中心点坐标I0(x
i
,y
i
)，裁剪尺寸长为L
c
，宽为W
c
对图像进行分区裁剪，最后输出裁剪后的图像P
o
。7.根据权利要求6所述的机器视觉自适应裁剪方法，其特征在于，所述S1中，基于饱和度通道进行图像分割。8.根据权利要求6所述的机器视...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钜文，张嘉，贾庆功，赵金冬，马乐，闫果，杜亚宁，王一帆，屈小勇，郭璞，杜真一，
申请(专利权)人：西安聚能医工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：