基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统技术方案

本发明专利技术公开了基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统，涉及金刚线颗粒检测技术领域，包括图像采集模块、图像增强模块、图像融合模块、工控机以及颗粒检测模块；所述图像采集模块包括CCD工业相机和三维激光仪，用于获取金刚线的二维灰度图像和三维点云数据；所述图像增强模块用于对CCD工业相机拍摄的二维灰度图像进行对比度增强，然后将对比度增强后的二维灰度图像传输至图像融合模块；图像融合模块包括若干个融合终端，用于分别对灰度图像及三维点云数据进行特征提取，并对特征数据进行关联与融合，得到融合图像数据；所述颗粒检测模块基于融合图像数据对金刚线颗粒的数量、大小、团聚情况以及空间分布情况进行测量，提高测量精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统


[0001]本专利技术涉及金刚线颗粒检测
，具体是基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统。

技术介绍

[0002]金刚线是一种钢丝表面电镀了金刚石的切割线锯，广泛使用于太阳能硅片、半导体、led、宝石、光学玻璃等贵重材料的切割，具有切割效率高、精度高的显著优点；在切割中，金刚线表面质量的好坏直接影响切割的效率和质量，金刚线的质量主要取决于附着于表面的金刚线颗粒的数量、大小、团聚情况以及空间分布情况；
[0003]目前检测金刚线表面质量的传统方法是利用高倍显微摄像机获取金刚线图像，再经过人工或计算机分析获得金刚线质量参数。这种离线检测方法速度慢，抽检率低且成本较高，阻碍了生产线的智能化水平的提高；而已有的基于机器视觉的方法主要是识别金刚线颗粒数量，功能较单一，无法获取金刚线表面金刚线颗粒的团聚情况与空间分布情况。基于以上不足，本专利技术提出基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统。
[0005]为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例提出基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统，包括图像采集模块、图像增强模块、数据库、图像融合模块、工控机、终端分配模块、颗粒检测模块以及三维重建模块；
[0006]所述图像采集模块包括CCD工业相机和三维激光仪，用于获取金刚线的二维灰度图像和三维点云数据；
[0007]所述图像增强模块用于对CCD工业相机拍摄的二维灰度图像进行对比度增强，根据图像增强系数Dt确定单帧图像的对比度增强等级；然后将对比度增强后的二维灰度图像传输至图像融合模块；
[0008]所述图像融合模块包括若干个融合终端，用于分别对灰度图像及三维点云数据进行特征提取，并对特征数据进行关联与融合，得到融合图像数据；并将融合图像数据反馈至工控机；
[0009]所述终端分配模块用于采集融合终端的潜在融合关联数据进行融管值RG分析，并选取融管值RG最大的融合终端作为目标终端，对金刚线的二维灰度图像和三维点云数据进行融合；
[0010]所述颗粒检测模块与工控机相连接，用于基于融合图像数据对金刚线颗粒的数量、大小、团聚情况以及空间分布情况进行测量；具体步骤为：
[0011]对融合图像数据进行高斯差分滤波；将高斯差分滤波的图像像素取绝对值，采用最大类间方差法对图像二值化处理，并采用形态学开运算对图像进行优化处理，消除孔洞、
割断和噪声；
[0012]采用Canny边缘检测方法获取金刚线颗粒边缘，并根据边缘获取所有轮廓信息C＝{C1,C2,Λ,C
n
}及其最小外接矩形的中心点P＝{P1,P2,Λ,P
n
}；
[0013]当两个外接矩形的中心距离小于阈值T时，则两个轮廓合并统计；利用轮廓信息标记出金刚线颗粒的位置，统计金刚线颗粒的特征参数。
[0014]进一步地，所述图像增强模块的具体步骤如下：
[0015]获取二维灰度图像中的单帧图像，将单帧图像的当前对比度与设定阈值相比较，得到对比度差值并标记为Cz；所述设定阈值由管理员预设；
[0016]统计单帧图像的数据容量为Dz，利用公式Dt＝Cz
×
a1+Dz
×
a2计算得到图像增强系数Dt，其中a1、a2均为预设系数因子；
[0017]根据图像增强系数Dt确定单帧图像的对比度增强等级，具体为：
[0018]数据库内预存有图像增强系数范围与对比度增强等级的对照表；根据对照表，确定与图像增强系数Dt对应的对比度增强等级并标记为ZD；
[0019]图像增强模块根据对比度增强等级ZD对单帧图像进行对比度增强。
[0020]进一步地，所述终端分配模块的具体分析步骤为：
[0021]获取融合终端在当前时刻下的访问节点连接数为Gt；设定融合终端接入访问节点的最大容量为G2，最小容量为G3；
[0022]利用公式GF＝(G2
‑
Gt)/(Gt
‑
G3)计算得到融合终端的接入系数GF；
[0023]在预设时间段内，采集融合终端的潜在融合关联数据；所述潜在融合关联数据包括每次融合的图像容量、图像种类数；
[0024]统计融合终端的图像融合次数为P1；统计所述融合图像数据的图像容量为VL；将每次融合的图像容量标记为VTi，得到图像容量信息组；
[0025]将每次融合的图像种类数标记为JLi，得到图像种类数信息组；其中i＝1，2，
…
，n；VTi与JLi一一对应；
[0026]利用公式计算得到种类偏值PL，其中为预设值；利用公式计算得到容量偏值PZ；
[0027]利用公式Qz＝(P1
×
g1)/(PL
×
g2+PZ
×
g3)计算得到所述融合终端的潜在影响因子Qz，其中g1、g2、g3均为预设系数因子；
[0028]获取融合终端在当前时刻下的算力占用率为Zt；利用公式RG＝(GF
×
g4+Qz
×
g5)/(Zt
×
g6)计算得到融合终端的融管值RG，其中g4、g5、g6均为预设系数因子。
[0029]进一步地，所述图像融合模块的具体融合步骤为：
[0030]分别对二维灰度图像及三维点云数据进行特征提取；具体为：
[0031]采用卷积神经网络、径向基神经网络等对二维灰度图像进行特征提取；采用支持向量机对三维点云数据进行特征提取；
[0032]采用卡尔曼滤波算法对特征数据进行空间及时间对齐，并对特征数据进行关联以获得目标的位置或属性；
[0033]之后再采用参数模板、聚类分析、物理模型、估计理论与嫡法对特征数据进行关联与融合，得到融合图像数据并上传至工控机。
[0034]进一步地，该系统还包括参数设置模块；所述参数设置模块用于用户设置拍摄参数；所述拍摄参数包括拍摄单帧图像的间隔时间、CCD工业相机的感光时间和感光增益。
[0035]进一步地，所述CCD工业相机用于根据用户设置的拍摄参数对金刚线进行拍照，获取金刚线的二维灰度图像；所述三维激光仪用于对金刚线表面进行扫描测量，获取金刚线的三维点云数据。
[0036]进一步地，所述三维重建模块用于利用检测的金刚线颗粒位置和特征参数，在图像上标出相应的位置及形状特征；然后提取图像中金刚线颗粒团聚区域与正常区域，渲染出金刚线表面图像三维复原图。
[0037]进一步地，所述工控机负责金刚线颗粒的特征参数和金刚线表面图像三维复原图的保存与显示。
[0038]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0039]1、本专利技术中CCD工业相机用于根据用户设置的拍摄参数对金刚线进行拍照，获取金刚线的二维灰度图像；三维激光仪用于对金刚线表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统，其特征在于，包括图像采集模块、图像增强模块、数据库、图像融合模块、工控机、终端分配模块、颗粒检测模块以及三维重建模块；所述图像采集模块包括CCD工业相机和三维激光仪，用于获取金刚线的二维灰度图像和三维点云数据；所述图像增强模块用于对CCD工业相机拍摄的二维灰度图像进行对比度增强，根据图像增强系数Dt确定单帧图像的对比度增强等级；然后将对比度增强后的二维灰度图像传输至图像融合模块；所述图像融合模块包括若干个融合终端，用于分别对灰度图像及三维点云数据进行特征提取，并对特征数据进行关联与融合，得到融合图像数据；并将融合图像数据反馈至工控机；所述终端分配模块用于采集融合终端的潜在融合关联数据进行融管值RG分析，并选取融管值RG最大的融合终端作为目标终端，对金刚线的二维灰度图像和三维点云数据进行融合；所述颗粒检测模块与工控机相连接，用于基于融合图像数据对金刚线颗粒的数量、大小、团聚情况以及空间分布情况进行测量；具体步骤为：对融合图像数据进行高斯差分滤波；将高斯差分滤波的图像像素取绝对值，采用最大类间方差法对图像二值化处理，并采用形态学开运算对图像进行优化处理，消除孔洞、割断和噪声；采用Canny边缘检测方法获取金刚线颗粒边缘，并根据边缘获取所有轮廓信息C＝{C1,C2,Λ,C
n
}及其最小外接矩形的中心点P＝{P1,P2,Λ,P
n
}；当两个外接矩形的中心距离小于阈值T时，则两个轮廓合并统计；利用轮廓信息标记出金刚线颗粒的位置，统计金刚线颗粒的特征参数。2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统，其特征在于，所述图像增强模块的具体步骤如下：获取二维灰度图像中的单帧图像，将单帧图像的当前对比度与设定阈值相比较，得到对比度差值并标记为Cz；所述设定阈值由管理员预设；统计单帧图像的数据容量为Dz，利用公式Dt＝Cz
×
a1+Dz
×
a2计算得到图像增强系数Dt，其中a1、a2均为预设系数因子；根据图像增强系数Dt确定单帧图像的对比度增强等级，具体为：数据库内预存有图像增强系数范围与对比度增强等级的对照表；根据对照表，确定与图像增强系数Dt对应的对比度增强等级并标记为ZD；图像增强模块根据对比度增强等级ZD对单帧图像进行对比度增强。3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的金刚线颗粒在线质检系统，其特征在于，所述终端分配模块的具体分析步骤为：获取融合终端在当前时刻下的访问节点连接数为Gt；设定融合终端接入访问节点的最大容量为G2，最小容量为G3；利用公式GF＝(G2
‑
Gt)/(Gt

【专利技术属性】
技术研发人员：阮联山，杨帅，孔芸，平创，
申请(专利权)人：广德金辉新材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：