基于图像匹配的汽车密封条截面轮廓测量装置及测量方法制造方法及图纸

一种自动化测量技术领域的基于图像匹配的汽车密封条截面轮廓测量装置及测量方法，包括：图像采集系统，图像预处理模块，图像配准模块和误差检测模块，其中：图像采集系统与图像预处理模块相连传递密封条截面图像，图像预处理模块与图像配准模块相连传递截面轮廓链码，图像配准模块与误差检测模块相连传递配准后的轮廓信息。本发明专利技术采用工业摄像头获取胶条截面切片图像，通过图像处理获得密封条截面轮廓，并通过数据处理将获得的轮廓与汽车标准ＣＡＤ图像轮廓进行匹配，从而准确的给出汽车密封条指定轮廓段处的具体误差数值，从而实现汽车密封条截面轮廓的快速非接触测量。该方法具有快速，准确的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种自动化测量
的装置及方法，具体是一种基于图像匹 配的汽车密封条截面轮廓测量装置及测量方法。
技术介绍
密封条是以橡胶或各种塑料为原材料，在现实生活中起各种密封作用的一种橡塑 产品。密封条被广泛的门窗的密封，汽车、轮船以及工业机械等领域中。近几年来随着汽车 的飞速发展，人们对密封条的质量要求越来越高。传统的汽车密封条的生产过程包括原料 加热、硫化、混合配料、切割、冷却等。由于汽车密封条原材料的质量、生产设计工艺、配料的 混合比例等环节都对产品的质量有很大影响，生产出来的密封条往往变形较大。目前绝大多数汽车密封条的生产企业都没有实现密封条的自动测量，汽车密封条 的过程检测仍然停留在手工阶段，测量工序一般是这样执行的切割很薄的一段密封条样 本(约2mm)，将样本放在投影仪测试台上，通过投影，与事先确定的密封条截面标准形状进 行比对，手工用尺测量密封条样本截面轮廓与标准轮廓的误差，如果在误差限内，则该密封 条被确定为合格。由于这种方法是采用人眼测量和手动移动样本，产品检验的稳定性和可 靠性都不高，难以实现有效的质量控制，大大增加了工人的劳动强度。同时，在挤压密封条 的过程中要不断地进行抽检，人工检查所需要的时间较长，使生产效率降低。因此，汽车密 封条的自动化检测非常重要，快速、有效的实现汽车密封条的快速自动化检测对汽车密封 条行业的发展有着重大的意义。经对现有技术的文献检索发现，蔡汉明等在《中国测试技术》中发表了 “图像处理在密封条尺寸测量中的应用研究”。文中提出了一种汽车密封条测量系统，实现 了密封条的自动化检测。但是该系统仅仅对密封条的一维尺寸进行了测量，通过一维尺寸 是否符合条件来判断最终的产品是否合格，并没有对密封条整个界面轮廓进行测量。检索 中还发现，马强等在《工具技术》发表了“基于相关分析的汽车密封条轮廓测量 方法研究”。文中，提出了独特的汽车密封条测量方法并设计了新的测量系统方案。该方法 实现了图像的亚像素细分，并利用采用了二值化图像基于仿射变换的最大相关搜索策略， 实现了图像的匹配。该文献提出的图像采集及轮廓获取方法使得获得的密封条轮廓精度很 高，可以达到0. 1像素。但是其在图像匹配时，利用的是两张图片的重心重合，但是没有考 虑到密封条是柔性材料，实际生产的密封条当发生形变时重心也会改变，从而影响图像匹 配的结果。同时，其判断是否合格的根据是“与事先确定的密封条截面标准形状进行比对， 只要样本的投影轮廓不超过标准形状的边界，则该密封条被确定为合格”。没有给出密封条 轮廓误差的具体数值，同时如果所生产的密封条截面尺寸过小而导致的不合格，也无法检 出。需要指出的是，一般车用密封条并非所有的轮廓曲线段都有很高的精度要求，而且对同 一产品有误差要求的曲线段精度等级要求也可能是不一致的，现有的技术均只能给出整个 橡胶条的测量结果，并不能对指定的轮廓曲线段进行测量，并且没有给出相应曲线段处具 体的误差数值。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种，采用工业摄像头获取胶条截面切片图像，通过图像处理获得密 封条截面轮廓，并通过数据处理将获得的轮廓与汽车标准CAD图像轮廓进行匹配，从而准 确的给出汽车密封条指定轮廓段处的具体误差数值，从而实现汽车密封条截面轮廓的快速 非接触测量。该方法具有快速，准确的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括包括图像采集系统，图像预处 理模块，图像配准模块和误差检测模块，其中图像采集系统与图像预处理模块相连并输出 密封条截面图像，图像预处理模块与图像配准模块相连并输出截面轮廓链码，图像配准模 块输出配准结果至误差检测模块，误差检测模块根据配准结果获得汽车密封条误差数值。所述的图像采集系统包括工业摄像头、镜头、摄像头支架、测量工作台和LED背 光源，其中工业摄像头，与测量工作台平面垂直，镜头中心正对背光源中心，LED背光源安 装在测量工作台台面上，镜头安装在工业摄像头上，工业摄像头通过支架安装在测量工作 台上。所述的图像预处理模块将彩色的密封条截面图像转换为灰度图像并利用中值滤 波去噪声后，用Carmy算子获得汽车密封条的截面轮廓，最后利用Freeman链码对截面轮廓 进行轮廓跟踪得到截面轮廓链码。所述的图像配准模块利用图像配准法实现截面轮廓链码与标准轮廓的配准。所述的误差检测模块包括尺寸测量子模块和数据库子模块，其中尺寸测量子 模块与图像配准模块相连并根据配准结果测量截面轮廓链码上每一点与标准轮廓的误差， 尺寸测量子模块的输出端与数据库子模块相连以实现输出和保存汽车密封条误差数值。本专利技术涉及上述基于图像匹配的汽车密封条截面轮廓测量装置的测量方法，包括 如下步骤(1)将镜头安装在工业摄像头上，并将工业摄像头安装在测量工作台的摄像头支 架上，摄像头中心正对背光源中心，依次进行调焦和标定摄像头；(2)从生产出的汽车密封条上切下一片试样，将试样放置在背光源中心，利用工业 摄像头获取密封条截面图像并传输到图像预处理模块；(3)图像预处理模块将截面轮廓链码传输给图像配准模块，图像配准模块通过配 准算法实现截面图像与汽车汽车标准CAD图像轮廓轮廓的配准，并将配准结果输出至误差 检测模块；所述的汽车汽车标准CAD图像轮廓轮廓包括建立CAD轮廓曲线的链码、定义图像 配准的基准曲线、定义要求计算的各个误差曲线段、定义轮廓段中允许形变部分、以及计算 配准基准曲线的特征；所述的图像配准法，包括以下步骤3. 1)在截面图像轮廓上寻找与基准曲线相似的曲线当基准曲线长度大于规定 的像素长度时，选择在被测密封条截面轮廓链表上逐点寻找曲线弦长与基准曲线长度误差 百分比、曲线弧长与基准曲线的弧长误差百分比、封闭图形面积与基准曲线面积误差百分 比均符合相应要求的曲线，当基准曲线长度小于规定的像素长度时，选择在被测密封条截面轮廓链表上逐点寻找曲线弦长与基准曲线长度误差、曲线弧长与基准曲线的弧长误差、 封闭图形面积与基准曲线面积误差均符合相应要求的曲线，记录下这一条或多条符合条件 的匹配曲线段；3. 2)基于配准基准的初步配准对每一条符合条件的匹配曲线段，计算该曲线段 的重心，平移截面轮廓图像，使曲线段重心与基准曲线的重心重合作为旋转中心，计算匹配 基准曲线首末点矢量与基准曲线首末点矢量的夹角，作为匹配曲线段的初始旋转角，在将 匹配曲线段在该旋转角附近做旋转遍历，计算每次匹配曲线段旋转后，匹配曲线段上每一 点到基准曲线距离平方和，选择使平方和最小的旋转角度作为该匹配曲线段的旋转角，对 应的结果即为逐步配准结果；3. 3)基于整体轮廓配准结果的选优计算各个配准结果中CAD轮廓曲线围成的图像与被测密封条截面轮廓所围成的图像所重合的面积，面积最大的作为最终的图像匹配结 果；(4)误差检测模块根据配准结果获得实际加工的密封条截面每一点的误差及指定 轮廓曲线处的误差数值，并记录到数据库中。本专利技术中的基于图像处理的汽车密封条轮廓测量装置，首先利用图像采集系统获 取汽车密封条截面图像；然后利用图像预处理模块密封条截面轮廓，利用图像配准模块实 现截面轮廓与标准CAD轮廓的配准，最后利用误差检测模块测量汽车密封条所有位置的误 差及任意指定轮廓曲线段处的具体误差数值并通过数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像匹配的汽车密封条截面轮廓测量装置，其特征在于，包括：图像采集系统，图像预处理模块，图像配准模块和误差检测模块，其中：图像采集系统与图像预处理模块相连并输出密封条截面图像，图像预处理模块与图像配准模块相连并输出截面轮廓链码，图像配准模块输出配准结果至误差检测模块，误差检测模块根据配准结果获得汽车密封条误差数值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜正春，朱逸，郭扬，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]