一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法


[0001]本专利技术涉及人工智能图像识别领域，特别涉及一种用于人工智能模型训练用的轴承装配质量图像检测数据集的制作方法
。

技术介绍

[0002]轴承广泛应用于各种工业场合，是工业设备或产线高效可靠运行的基础技术支撑
。
轴承装配的质量好坏是决定轴承成品质量优劣的最重要的一环
。
目前，常采用人眼目测
、
相机检测及传统机器学习视觉等方法，进行轴承装配质量的检测
。
如专利申请号为
202211205465.1
的一种轴承缺陷识别方法，该方法通过采集轴承每旋转
90
度下的轴承表面图像，得到对应的轴承图像，获取每张所述轴承图像的灰度图像；由当前灰度图像中每行像素点的灰度均值构建抛物线函数；由抛物线函数得到每行像素点的行标准灰度值，基于行标准灰度值确认疑似缺陷像素点，计算每个疑似缺陷像素点为缺陷像素点的概率，获取像素点的校正灰度值；根据当前疑似缺陷像素点与其邻域窗口内每个像素点的校正灰度值的差值绝对值，确认缺陷像素点；由缺陷像素点得到所有灰度图像中的缺陷连通域，通过图像拼接，得到轴承的整体缺陷连通域，通过自适应尺寸窗口，高缺陷像素点的识别精度
。
[0003]这种传统的图像检测耗时
、
费力且准确率低
。
随着人工智能技术的发展，采用大数据图像训练模型进行轴承装配质量的视觉检测，是一种潜在可行性方案
。
但模型训练所需图像数据集较为庞大，采用实体场景搭建，拍摄采集图像，不仅耗费人力和物力，还需要较长的时间周期，且无法保证同类型图像各角度采集的标准化
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法，解决现有技术实体场景搭建获取训练所需轴承图像造成的费时费力的缺陷，通过虚拟场景搭建获取轴承图像数据集，具有简单快捷等优点
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法，包括如下步骤：
[0006]S1、
建立轴承虚拟模型；
[0007]S2、
将轴承虚拟模型导入到
unity
中，通过调试
unity
从而仿真得到轴承装配质量检测环境和对应的轴承虚拟模型；
[0008]S3、
根据装配质量缺陷情况仿真得到多种合格轴承与不合格轴承的仿真图像；
[0009]S4、
触发虚拟相机对步骤
S3
中的合格轴承与不合格轴承的仿真图像进行拍摄采集
。
[0010]步骤
S1
中：测量所需检测的轴承的实际尺寸；
[0011]基于尺寸建立虚拟轴承模型
。
[0012]测量所需检测的轴承的实际尺寸包括：对轴承的内圈
、
外圈
、
滚珠的尺寸进行测量，其中，滚珠使用游标卡尺测量滚珠的直径尺寸
、
内圈使用游标卡尺测量内圈厚度
、
最内
圈直径和最外圈边缘直径
、
测量内圈与滚珠接触点所在圆直径；外圈使用游标卡尺测量内圈厚度
、
最外圈直径和最内圈边缘直径以及测量外圈与滚珠接触点所在圆直径
。
[0013]基于尺寸建立虚拟轴承模型包括：首先，使用
solidwork
做零件制作，根据测量数据查阅机械设计手册以敲定整个标准件轴承的型号与标准尺寸；
[0014]每个零件通过绘制每个零件在最顶端剖切面的草图，并选择一个适当的旋转轴进行旋转制作出整体，最终依次制作得到轴承内圈
、
轴承外圈和钢珠的零件；
[0015]其次，使用
solidwork
做装配体配合，即保证内圈和外圈是通过同轴心和两外表面重合的配合关系；同时，钢珠大小的球与内外凹槽相切，从而保证钢珠能够在由轴承内外圈组成的空壳凹槽中自由转动；
[0016]最后，删除钢珠零件，将只含有轴承内外圈组成的空壳轴承装配体保存得到最终仿真的检测轴承模型
。
[0017]步骤
S2
中，在
unity
中进行材质和环境仿真设置：将钢珠零件文件和空壳装配体文件转化
fbx
文件并导入
unity
，得到轴承钢珠“qiu”和只含轴承内外圈的装配体“kongke”，通过修改装配体“kongke”中心点的坐标值和旋转角度使得装配体“kongke”呈现出装配车间相机实时检测时的轴承位置；
[0018]接着提取出实际检测画面中轴承内外圈和钢珠的
rgb
值，从而获得模拟轴承时必要的颜色区间，并对内外圈和钢珠的材料进行设定，进行金属度参数的调节和赋予实际轴承表面内金属凹槽对应的法线贴图，使得模拟轴承与实际装配轴承的表面材质在视觉上基本一致；
[0019]最后调节仿真实际检测环境光源的“factory light”，使其与实际环境中处在相同的位置并赋予对应的光照范围与强度，帮助模拟的图片能够真实地反映装配车间的光源状况
。
[0020]环境的仿真包括：获取无装配轴承时装配车间相机的实时检测图片，将此检测背景图片导入作为图片载体的“BackgroundImage”中，并使纹理类型设置为
sprite
且
sprite editor
中的轴心定义为画面的中心，并在仿真实际检测环境背景的“BackgroundCanvas”里面插入“BackgroundImage”，通过调整“BackgroundCanvas”的大小和中心设为与装配体“kongke”贴合的坐标值使得背景图像与空壳轴承完美融合，从而实现仿真模拟轴承装配质量检测环境的制作
。
[0021]步骤
S3
中包括分别模拟检测轴承钢珠均布时的装配情况
、
模拟检测轴承钢珠非均布时的装配情况
、
模拟检测轴承缺失一颗
、
两颗钢珠时的装配情况的装配图
。
[0022]步骤
S4
中采用虚拟相机循环拍摄，先进行控制虚拟相机运动触发条件的设置：在
unity
中的
Package Manager
里面搜索
Cinemachine
并下载，之后在“游戏对象”中点击下载的
Cinemachine
并选择其中的
Dolly Camera with Track
，得到
CM vcam1
和
DollyTrack
；
[0023]选择“qiu”模型作为运动触发条件，通过将“qiu”拖动至
CM vcam1
的...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
editor
中的轴心定义为画面的中心，并在仿真实际检测环境背景的“BackgroundCanvas”里面插入“BackgroundImage”，通过调整“BackgroundCanvas”的大小和中心设为与装配体“kongke”贴合的坐标值使得背景图像与空壳轴承完美融合，从而实现仿真模拟轴承装配质量检测环境的制作
。7.
如权利要求1‑5任一所述的一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法，其特征在于：步骤
S3
中包括分别模拟检测轴承钢珠均布时的装配情况
、
模拟检测轴承钢珠非均布时的装配情况
、
模拟检测轴承缺失一颗
、
两颗钢珠时的装配情况的装配图
。8.
如权利要求1‑5任一所述的一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法，其特征在于：步骤
S4
中采用虚拟相机循环拍摄，先进行控制虚拟相机运动触发条件的设置：在
unity
中的
Package Manager
里面搜索
Cinemachine
并下载，之后在“游戏对象”中点击下载的
Cinemachine
并选择其中的
Dolly Camera with Track
，得到
CM vcam1
和
DollyTrack
；选择“qiu”模型作为运动触发条件，通过将“qiu”拖动至
CM vcam1
的
Fol low、Look At
中实现虚拟相机时刻追踪“qiu”，从而由此球沿轴承钢珠运动轨迹曲线上的运动触发虚拟相机的运动；
9.
如权利要求7所述的一种轴承装配质量图像检测数据集的制作方法，其特征在于：为了保证“qiu”模型未对最终拍摄画面造成影响，将该记录球的图层设置为控制虚拟相机显示画面的“Main Camera”的显示图层中未包含的
cannot see
图层；接着进行拟合虚拟相机轨迹；为了全方位地反映出轴承的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙景余，刘玉飞，周佳宇，韩孟睿，孙伟诚，邓建华，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：