【技术实现步骤摘要】
一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法及系统
[0001]本专利技术涉及图像检测
，特别是一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法及系统。
技术介绍
[0002]弹簧是一种利用弹性来工作的机械零件。用弹性材料制成的零件在外力作用下发生形变，除去外力后又恢复原状。一般用弹簧钢制成，弹簧的种类复杂多样，按形状分，主要有螺旋弹簧、涡卷弹簧、板弹簧、异型弹簧等。在弹簧出厂前需要对弹簧的各项性能进行检测，如抗压性能、抗拉性能、抗高温性能等。若弹簧的表面存在裂纹、划痕、和凹陷等缺陷，当对弹簧施加拉力使得弹簧处于被拉伸状态后，这些表面缺陷有可能进一步开裂，从而使得弹簧发生断裂情况。因此表面缺陷会对弹簧的抗拉能力造成较大的影响，使得弹簧不能够承受足够大的拉力。因此弹簧表面存在的裂纹、划痕、和凹陷等缺陷与弹簧的抗拉性能息息相关，目前检测这些缺陷的方法主要是超声检测法与图像检测法，但由于弹簧的结构形状复杂，通过超声检测法往往会存在错检、漏检的现象，检测结果的可靠性较低。相反，图像检测法相对与超声检测法，其发生错检与漏检的概率较低，因此图像检测法逐步被应用在弹簧的抗拉出厂检测中，然而由于在通过图像检测法对弹簧进行检测的过程中，通过拉力测试机将待测弹簧拉伸后，弹簧在较长的时间会处于轻微振动状态，此时通过摄像机拍摄被拉伸后的弹簧的图像会存在较大的冗余，从而导致拍摄得到缺陷形状的冗余过大，进而对检测结果造成较大的影响。
技术实现思路
[0003]本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法及系统。>[0004]为达到上述目的本专利技术采用的技术方案为：本专利技术公开了一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法，包括以下步骤：获取待测弹簧的整体图像信息，对所述待测弹簧的整体图像信息进行预处理得到处理后的图像信息，根据所述处理后的图像信息识别出待测弹簧中存在缺陷的区域；提取待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第一缺陷形状图；对所述待测弹簧施加预设大小的拉力，以使得待测弹簧处于被拉伸状态，从而形成被拉伸的弹簧，获取被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第二缺陷形状图；建立虚拟空间坐标系，将所述第一缺陷形状图与第二缺陷形状图导入所述虚拟空间坐标系中进行比较分析，得到偏差阈值，基于所述偏差阈值生成检测结果。
[0005]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，对所述待测弹簧的整体图像信息进行预处理得到处理后的图像信息，根据所述处理后的图像信息识别出待测弹簧中存在缺陷的区
域，具体为：对所述待测弹簧的整体图像信息进行灰值化处理，并将所述整体图像信息转化为单通道的灰色图像；将所述灰色图像中像素较高的区域进行展宽处理，将所述灰色图像中像素较低的区域进行整合处理，以增强所述灰色图像的对比度，得到处理后的图像信息；基于卷积神经网络建立识别模型，并将预先训练好的预设缺陷图像信息导入所述识别模型中进行训练，得到训练好的识别模型；将所述处理后的图像信息导入所述训练好的识别模型中进行识别，得到识别结果；若所述识别结果为预设结果，则将待测弹簧中存在预设结果的区域标记为存在缺陷的区域。
[0006]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，提取待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第一缺陷形状图，具体为：提取待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息，对所述待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息进行中值滤波与图像增强处理，得到二次处理后的图像信息，并保留所述二次处理后的图像中缺陷的轮廓形状；对所述二次处理后的图像中缺陷的轮廓形状进行特征匹配处理，得到若干特征匹配点；获取所述特征匹配点的坐标信息，根据所述特征匹配点的坐标信息建立多条缺陷轮廓线，基于所述缺陷轮廓线建立第一缺陷形状图。
[0007]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，基于所述被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第二缺陷形状图，具体为：对所述被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息进行中值滤波与图像增强处理，得到处理后的第二图像信息，并保留所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状；对所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状进行修正，得到修正后的轮廓形状；对所述修正后的轮廓形状进行特征匹配处理，得到若干第二特征匹配点；获取所述第二特征匹配点的坐标信息，根据所述第二特征匹配点的坐标信息建立多条第二缺陷轮廓线，基于所述第二缺陷轮廓线建立第二缺陷形状图。
[0008]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，对所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状进行修正，得到修正后的轮廓形状，具体为：构建矩阵分解模型，并将所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状导入所述矩阵分解模型中进行分解计算，生成所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状的对称矩阵与三角矩阵；选取所述对称矩阵与三角矩阵中的任一极限向量作为坐标原点，基于所述坐标原点建立平面坐标系；将所述对称矩阵与三角矩阵导入所述平面坐标系中，生成对称矩阵与三角矩阵的矩阵特征值，并将所述对称矩阵与三角矩阵的矩阵特征值作为新的坐标数集；获取所述新的坐标数集中的极限坐标点数集，并将所述极限坐标点数集导入绝对坐标系中重新组合，生成修正后缺陷的轮廓形状。
[0009]进一步的，本专利技术的一个较佳实施例中，建立虚拟空间坐标系，将所述第一缺陷形状图与第二缺陷形状图导入所述虚拟空间坐标系中进行比较分析，得到偏差阈值，基于所述偏差阈值生成检测结果，具体为：选取所述第一缺陷形状图中的至少三个特征点作为第一匹配点，选取所述第二缺陷形状图中的至少三个特征点作为第二匹配点；建立虚拟空间坐标系，将所述第一缺陷形状图导入所述虚拟空间坐标系中，并获取所述第一匹配点处于虚拟空间坐标系中的坐标值信息；以所述坐标值信息为导入基准将所述第二缺陷形状图导入所述虚拟空间坐标系中，以使得所述第一匹配点与第二匹配点在所述虚拟空间坐标系中相重合；在所述虚拟空间坐标系中将所述第一缺陷形状图与第二缺陷形状图进行比较分析，得到偏差阈值；若所述偏差阈值大于预设阈值，则弹簧的检测结果为不合格；若所述偏差阈值不大于预设阈值，则弹簧的检测结果为合格。
[0010]本专利技术另一方面公开了一种基于图像处理的弹簧缺陷检测系统，所述弹簧性能检测系统包括存储器以及处理器，所述存储器中包括弹簧性能检测方法，所述弹簧性能检测方法被所述处理器执行时，实现如下步骤：获取待测弹簧的整体图像信息，对所述待测弹簧的整体图像信息进行预处理得到处理后的图像信息，根据所述处理后的图像信息识别出待测弹簧中存在缺陷的区域；提取待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第一缺陷形状图；对所述待测弹簧施加预设大小的拉力，以使得待测弹簧处于被拉伸状态，从而形成被拉伸的弹簧，获取被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第二缺陷形状图；建立虚拟空间坐标系，将所述第一缺陷形状图与第二缺陷形状图导入所述虚拟空间坐标系中进行比较分析，得到偏差阈值，基于所述偏差阈值生成检测结果。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待测弹簧的整体图像信息，对所述待测弹簧的整体图像信息进行预处理得到处理后的图像信息，根据所述处理后的图像信息识别出待测弹簧中存在缺陷的区域；提取待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第一缺陷形状图；对所述待测弹簧施加预设大小的拉力，以使得待测弹簧处于被拉伸状态，从而形成被拉伸的弹簧，获取被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第二缺陷形状图；建立虚拟空间坐标系，将所述第一缺陷形状图与第二缺陷形状图导入所述虚拟空间坐标系中进行比较分析，得到偏差阈值，基于所述偏差阈值生成检测结果。2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法，其特征在于，对所述待测弹簧的整体图像信息进行预处理得到处理后的图像信息，根据所述处理后的图像信息识别出待测弹簧中存在缺陷的区域，具体为：对所述待测弹簧的整体图像信息进行灰值化处理，并将所述整体图像信息转化为单通道的灰色图像；将所述灰色图像中像素较高的区域进行展宽处理，将所述灰色图像中像素较低的区域进行整合处理，以增强所述灰色图像的对比度，得到处理后的图像信息；基于卷积神经网络建立识别模型，并将预先训练好的预设缺陷图像信息导入所述识别模型中进行训练，得到训练好的识别模型；将所述处理后的图像信息导入所述训练好的识别模型中进行识别，得到识别结果；若所述识别结果为预设结果，则将待测弹簧中存在预设结果的区域标记为存在缺陷的区域。3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法，其特征在于，提取待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息，基于所述待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第一缺陷形状图，具体为：提取待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息，对所述待测弹簧中存在缺陷区域的图像信息进行中值滤波与图像增强处理，得到二次处理后的图像信息，并保留所述二次处理后的图像中缺陷的轮廓形状；对所述二次处理后的图像中缺陷的轮廓形状进行特征匹配处理，得到若干特征匹配点；获取所述特征匹配点的坐标信息，根据所述特征匹配点的坐标信息建立多条缺陷轮廓线，基于所述缺陷轮廓线建立第一缺陷形状图。4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法，其特征在于，基于所述被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息建立第二缺陷形状图，具体为：对所述被拉伸的弹簧中存在缺陷区域的图像信息进行中值滤波与图像增强处理，得到处理后的第二图像信息，并保留所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状；对所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状进行修正，得到修正后的轮廓形状；对所述修正后的轮廓形状进行特征匹配处理，得到若干第二特征匹配点；获取所述第二特征匹配点的坐标信息，根据所述第二特征匹配点的坐标信息建立多条第二缺陷轮廓线，基于所述第二缺陷轮廓线建立第二缺陷形状图。
5.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法，其特征在于，对所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状进行修正，得到修正后的轮廓形状，具体为：构建矩阵分解模型，并将所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状导入所述矩阵分解模型中进行分解计算，生成所述处理后的第二图像信息中缺陷的轮廓形状的对称矩阵与三角矩阵；选取所述对称矩阵与三角矩阵中的任一极限向量作为坐标原点，基于所述坐标原点建立平面坐标系；将所述对称矩阵与三角矩阵导入所述平面坐标系中，生成对称矩阵与三角矩阵的矩阵特征值，并将所述对称矩阵与三角矩阵的矩阵特征值作为新的坐标数集；获取所述新的坐标数集中的极限坐标点数集，并将所述极限坐标点数集导入绝对坐标系中重新组合，生成修正后缺陷的轮廓形状。6.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的弹簧缺陷检测方法，其特征在于，建立虚拟空间坐标系，将所述第一缺陷形状图与第二缺陷形状...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕昊鹏，温坤华，林建，何苗，张文雪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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