一种缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于发动机铸造缸盖毛坯制备技术领域，公开了一种缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法，该方法包括：通过视觉系统拍照识别缸盖车种工件，并通过触摸屏显示影像；通过读码器扫描缸盖车种工件上二维码读取产品序列号，识别当前缸盖车种工件；将视觉系统识别出的当前缸盖车种工件与读取器读取的缸盖车种工件的产品序列号对比，结果一致判定当前缸盖车种工件合格，否则通过NG报警。本发明专利技术利用视觉影像结合二维码读取对比防止打刻码与实际车种不匹配的不良品流入后工程。本发明专利技术防降低作业者劳动强度与长时间检查疲劳度。降低作业者劳动强度与长时间检查疲劳度。降低作业者劳动强度与长时间检查疲劳度。

【技术实现步骤摘要】
一种缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法


[0001]本专利技术属于发动机铸造缸盖毛坯制备
，尤其涉及一种缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法。

技术介绍

[0002]TNGA3#铸造缸盖线混流生产TNGA2.0L燃油版及2.0L混动版，两种缸盖生产时砂芯形状有微小差异，需要人工确认两个产品缸盖序列号与毛坯核对无误才能向后工程流动。
[0003]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：由于毛坯外形差异小，产出缸盖序列号与实物不匹配不易被发现。现有技术需要人工核对，增加了作业者劳动强度与长时间检查疲劳度。

技术实现思路

[0004]为克服相关技术中存在的问题，本专利技术公开实施例提供了一种缸盖毛坯防误加工装置及视觉影像识别方法，尤其涉及一种TNGA2.0或2.0HV缸盖毛坯防误加工装置。
[0005]所述技术方案如下：一种缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法，包括以下步骤：
[0006]S1，通过视觉系统拍照识别缸盖车种工件，并通过触摸屏显示影像；
[0007]S2，通过读码器扫描缸盖车种工件上二维码读取产品序列号，识别当前缸盖车种工件；
[0008]S3，将视觉系统识别出的当前缸盖车种工件与读取器读取的缸盖车种工件的产品序列号对比，结果一致判定当前缸盖车种工件合格，否则通过NG报警。
[0009]在步骤S3中，将视觉系统识别出的当前缸盖车种工件与读取器读取的缸盖车种工件的产品序列号对比包括：
[0010]步骤一，利用视觉影像单元，通过视觉系统获取一组缸盖车种工件绕拍影像集，对每帧绕拍图像提取缸盖车种工件轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为128，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，获得待检测缸盖车种工件视觉影像检测轮廓数据；
[0011]步骤二，将上述轮廓数据通过影像消除单元预消除轮廓中的伪图像部分，建立轮廓的数学模型，由描述轮廓的完整矢量组建立与轮廓对应的砂芯特征矩阵，计算出砂芯特征相邻两边的夹角；计算轮廓与砂芯间的最近距离；对计算结果的增强性预处理后发送至轮廓处理模块进行待检测缸盖车种工件视觉影像检测轮廓数据的分析；
[0012]步骤三，将分析后的数据输入触摸屏进行检测程序的编制；将编制后程序的指令发送至中央处理器，指令辊道带动工件检知平台来回滑动，完成整个缸盖车种工件轮廓的检测；
[0013]步骤四，利用读码器遍历缸盖车种工件上二维码中的每个路径，获得缸盖车种工件上二维码中所有路径在X、Y、中心位置三个方向上取值的最大值与最小值，并计算每个方向上最大值与最小值之间的距离差，分别记做x_dis,y_dis,z_dis，分别将此三个距离差除
以10，得到的三个量，称为缸盖车种工件上二维码的派生尺度，记做x_scalar,y_scalar,z_scalar；
[0014]步骤五，将缸盖车种工件上二维码中的一个路径作为源路径，分别沿X、Y、中心位置三个方向的正负方向各扩展对应步骤四中计算的派生尺度大小，得到一个以源路径为中心的矩形，该矩形的长宽以及与中心的距离分别为2
×
x_scalar,2
×
y_scalar,2
×
z_scalar，该源路径中心往矩形的周围共扩展了多个方向，在每个方向上派生出一个新路径，取该新路径的法向量与源路径的法向量相同，且每个派生路径均记录其源路径；
[0015]步骤六，根据获得的经新路径的法向量与待检测缸盖车种工件视觉影像检测轮廓数据进行对比，结果一致判定当前缸盖车种工件合格，否则通过NG报警。
[0016]在步骤一中，通过视觉系统获取一组缸盖车种工件绕拍影像集，对每帧绕拍图像提取缸盖车种工件轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为128，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图。
[0017]在步骤一中，对缸盖车种工件绕拍影像集进行视觉影像重建步骤中，同时获得一个稠密度很低的路径云，称为缸盖车种工件上二维码，以及还获得每一帧视觉系统相对于世界坐标系的旋转矩阵R与平移向量t，旋转矩阵与平移向量组合起来形成变换矩阵M。
[0018]进一步，对缸盖车种工件绕拍影像集中的第i帧图像，取出计算得到的变换矩阵M
i
，将得到的派生路径云根据变换矩阵M
i
变换到对应的摄像头坐标系下，并根据投影原理将派生路径云中的每个路径反投影到获得的第i帧的有效区域图上；
[0019]对投影到第i帧有效区域图中的无效区域内的路径，从派生路径云中删除，投影到第i帧有效区域图中的有效区域中的路径则保留；
[0020]通过对派生路径云环绕投影并删除，视觉影像重建获得含有内路径的派生路径云。
[0021]在步骤二中，根据轮廓最小包容矩形长宽比设置适当域值，进行过滤；
[0022]根据源轮廓中各边长与周长比的最小值设置域值，去除目标轮廓中的伪图像部分；
[0023]对目标轮廓边数作化简处理，使和源轮廓具有相同边数；
[0024]获取源轮廓和目标轮廓砂芯特征矩阵中最相似向量的欧式距离和最大相和系数。
[0025]进一步，获取源轮廓和目标轮廓砂芯特征矩阵中最相似向量的欧式距离和最大相和系数具体包括：
[0026]按逆时针方向分别建立源轮廓P和目标轮廓Q的砂芯特征矩阵P
E
和Q
E
：
[0027][0028][0029]欧式距离公式d(x,y)和夹角余弦公式sim(x,y)如下：
[0030][0031][0032]以d(x,y)和为sim(x,y)基础，重新定义两个矩阵D和S，使:
[0033][0034]求出D和S中的最小值。
[0035]在步骤五中，对缸盖车种工件上二维码中的每一个路径都进行一次所述的派生操作，将得到一个派生的路径云，该路径云中路径的数量是缸盖车种工件上二维码数量的多倍；
[0036]在步骤五中，以缸盖车种工件上二维码中的其中一个路径作为源路径向矩形的多个方向派生获得新路径，其中新路径的计算公式为：
[0037][0038]其中，x_org,y_org,z_org分别为缸盖车种工件上二维码中某一个路径在X、Y、中心位置方向上的坐标，x_scalar,y_scalar,z_scalar分别为计算得到的x,y,z三个方向的派生尺度，
[0039]上式计算得到的3
×3×
3个新路径坐标，除了源路径坐标增量为(0，0，0)的情况，将会派生出描述的多个新路径云。
[0040]在步骤六中，将视觉系统坐标系中的路径云进行反投影，将每个路径投影到第i帧有效区域图中，投影位置的计算公式：
[0041][0042]其中，f为摄像头焦距，C
x
,C
y
分别为图像分辨率的2倍，计算得到的u,v为该路径投影到图像上的位置，即图像上的第u行、第v列对应的像素位置。
[0043]本专利技术的另一目的在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1，通过视觉系统(3)拍照识别缸盖车种工件(6)，并通过触摸屏(4)显示影像；S2，通过读码器(5)扫描缸盖车种工件(6)上二维码读取产品序列号，识别当前缸盖车种工件(6)；S3，将视觉系统(3)识别出的当前缸盖车种工件(6)与读取器(5)读取的缸盖车种工件(6)的产品序列号对比，结果一致判定当前缸盖车种工件(6)合格，否则通过NG报警。2.根据权利要求1所述的缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法，其特征在于，在步骤S3中，将视觉系统(3)识别出的当前缸盖车种工件(6)与读取器(5)读取的缸盖车种工件(6)的产品序列号对比包括：步骤一，利用视觉影像单元，通过视觉系统(3)获取一组缸盖车种工件(6)绕拍影像集，对每帧绕拍图像提取缸盖车种工件(6)轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为128，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，获得待检测缸盖车种工件(6)视觉影像检测轮廓数据；步骤二，将上述轮廓数据通过影像消除单元预消除轮廓中的伪图像部分，建立轮廓的数学模型，由描述轮廓的完整矢量组建立与轮廓对应的砂芯特征矩阵，计算出砂芯特征相邻两边的夹角；计算轮廓与砂芯间的最近距离；对计算结果的增强性预处理后发送至轮廓处理模块进行待检测缸盖车种工件(6)视觉影像检测轮廓数据的分析；步骤三，将分析后的数据输入触摸屏进行检测程序的编制；将编制后程序的指令发送至中央处理器，指令辊道(2)带动工件检知平台(1)来回滑动，完成整个缸盖车种工件(6)轮廓的检测；步骤四，利用读码器(5)遍历缸盖车种工件(6)上二维码中的每个路径，获得缸盖车种工件(6)上二维码中所有路径在X、Y、中心位置三个方向上取值的最大值与最小值，并计算每个方向上最大值与最小值之间的距离差，分别记做x_dis,y_dis,z_dis，分别将此三个距离差除以10，得到的三个量，称为缸盖车种工件(6)上二维码的派生尺度，记做x_scalar,y_scalar,z_scalar；步骤五，将缸盖车种工件(6)上二维码中的一个路径作为源路径，分别沿X、Y、中心位置三个方向的正负方向各扩展对应步骤四中计算的派生尺度大小，得到一个以源路径为中心的矩形，该矩形的长宽以及与中心的距离分别为2
×
x_scalar,2
×
y_scalar,2
×
z_scalar，该源路径中心往矩形的周围共扩展了多个方向，在每个方向上派生出一个新路径，取该新路径的法向量与源路径的法向量相同，且每个派生路径均记录其源路径；步骤六，根据获得的经新路径的法向量与待检测缸盖车种工件(6)视觉影像检测轮廓数据进行对比，结果一致判定当前缸盖车种工件(6)合格，否则通过NG报警。3.根据权利要求2所述的缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法，其特征在于，在步骤一中，通过视觉系统(3)获取一组缸盖车种工件(6)绕拍影像集，对每帧绕拍图像提取缸盖车种工件(6)轮廓，并将轮廓区域内的像素值设置为128，将轮廓外的像素值设为0，得到一帧二值图像，称为有效区域图。4.根据权利要求2所述的缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法，其特征在于，在步骤一中，对缸盖车种工件(6)绕拍影像集进行视觉影像重建步骤中，同时获得一个稠密度
很低的路径云，称为缸盖车种工件(6)上二维码，以及还获得每一帧视觉系统(3)相对于世界坐标系的旋转矩阵R与平移向量t，旋转矩阵与平移向量组合起来形成变换矩阵M。5.根据权利要求4所述的缸盖毛坯防误加工装置的视觉影像识别方法，其特征在于，对缸盖车种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国立，
申请(专利权)人：一汽丰田发动机天津有限公司，
类型：发明
国别省市：