一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统技术方案

本发明专利技术涉及视觉检测技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统，包括采集层

【技术实现步骤摘要】
一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统


[0001]本专利技术涉及视觉检测
，具体涉及一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统
。

技术介绍

[0002]方管是方形管材的一种简称，也就是截面为矩形的钢管
。
是带钢经过工艺处理卷制而成
。
大多数方管以钢管为多数，多为结构方管，装饰方管，建筑方管等
。
[0003]申请号为
202022837715.6
的专利技术专利中公开了一种基于机器视觉的无缝钢管缺陷检测系统，其特征是包括传送装置
、
图像采集装置
、
计算机；所述传送装置由动力轴与固定轮组成，通过动力轴传送无缝钢管；所述图像采集装置由摄像头
、
照明设备与调节支架组成，摄像头
、
照明设备安装在调节支架上，摄像头对无缝钢管外表面采集图像；所述计算机与图像采集装置连接，将摄像头采集到的图像进行预处理，并调动安装于计算机内的图像识别模块对无缝钢管图像进行缺陷识别
。
[0004]该申请在于解决：“现有的无缝钢管缺陷检测方法存在的检测效率和质量低下，”的问题
。
[0005]然而，现有的钢管材构件智能检测系统中，往往以钢管的结构形态作为主要的检测目标；针对于方管的切割或除锈工艺，方管表面存在锈蚀位置往往以工作人员肉眼检测，此种方式精度较低且效率较差，方管表面存在的未被肉眼检测到的锈蚀会直接导致方管的各方面应用性能，降低方管的品质
。
>
技术实现思路

[0006]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统，解决了上述
技术介绍
中提出的技术问题
。
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统，包括采集层
、
识别层及判定层；生产设备上输出的方管通过采集层采集方管图像，识别层实时接收采集层中采集的方管图像，基于方管图像识别方管表面缺陷数据，并基于识别到的方管表面缺陷数据，预测方管表面未采集图像面缺陷数据，判定层同步接收识别层中识别到的方管表面缺陷数据及预测到的方管表面未采集面缺陷数据，基于方管表面缺陷数据及方管表面未采集面缺陷数据判定方管合格率；所述识别层包括捕捉模块及预测模块，捕捉模块用于接收采集层中采集到的方管图像，捕捉方管图像中各像素颜色特征差异，同步累积像素颜色特征差异，求取方管图像中像素的颜色特征差异率，预测模块用于接收捕捉模块中求取的颜色特征差异率，基于颜色特征差异率预测方管表面未采集图像面颜色特征差异率；所述方管图像中各像素颜色特征差异表示逻辑及方管图像中像素颜色特征差异
率表示逻辑如下：；式中：为像素颜色特征差异；为第
n
组像素的饱和度；为第
n
组像素的色彩强度；为标准像素饱和度；为标准像素色彩强度；为方管图像中所有像素颜色特征差异率；为方管图像中所有像素的集合；为方管图像中第1组像素的饱和度；为方管图像中第1组像素的色彩强度；为方管图像中像素的总量；为标准像素颜色特征差异，
=1
；其中，
、
由系统端用户基于方管表面标准色进行设定，
n∈i
，像素颜色特征差异率在求取后，实时向判定层发送，像素颜色特征差异即方管图像的缺陷数据
。
[0008]更进一步地，所述采集层包括摄像头模组
、
协调模块及选择模块，摄像头模组用于采集方管图像，协调模块用于控制摄像头模组运行协调在采集方管图像时的视位，选择模块用于接收摄像头模组采集的方管图像，于接收的方管图像中选择品质最佳的方管图像，并向识别层发送；其中，所述摄像头模组不少于一组不超过四组，所述摄像头模组呈环绕状分布于生产设备输出方管的表面，所述摄像头模组由摄像头及机械臂所集成，机械臂与摄像头固定连接，机械臂用于调节摄像头的视角及位置，所述摄像头模组跟随生产设备同步运行，对生产设备输出方管进行连续的图像采集，所述生产设备可以是方管除锈设备
、
方管切割设备中任意一种
。
[0009]更进一步地，所述协调模块运行阶段对摄像头模组的控制即对机械臂的协调控制，生产设备输出方管阶段，摄像头模组首次采集的生产设备输出方管图像实时向协调模块反馈，协调模块于首次采集的生产设备输出方管图像中标定方管所在区域，进一步在标定的方管所在区域中获取区域中心点，以获取的区域中心点相对首次采集的生产设备输出方管图像位置作为参照，生产设备再次输出方管时，触发摄像头模组刷新运行，摄像头模组再次运行采集生产设备输出方管图，并将首次采集的生产设备输出方管图再次向协调模块反馈，协调模块再次于首次采集的生产设备输出方管图像中捕捉与标定方管所在区域一致的区域，并获取捕捉区域的中心点，再以获取的区域中心点求取其相对于首次采集的生产设备输出方管图像位置；其中，生产设备输出方管图像中于图像左下角配置有平面坐标轴系，区域中心点相对首次采集的生产设备输出方管图像的位置，均以坐标的形式进行表示
。
[0010]更进一步地，所述协调模块首次运行获取的区域中心点对应坐标与协调模块再次运行获取的区域中心点对应坐标，用于对机械臂的协调控制，协调逻辑表示为：；
式中：为协调距离；为首次运行获取的区域中心点对应坐标；为再次运行获取的区域中心点对应坐标；为拍摄比例尺；其中，协调距离应用于协调模块控制协调机械臂时，控制机械臂携带摄像头横向移动
a
，进一步控制机械臂携带摄像头纵向移动
b。
[0011]更进一步地，所述摄像头模组对实时采集的方管图像进行储存，并在采集生产设备新输出方管图像时，对内部储存的方管图像向选择模块转发，选择模块接收方管图像后，基于方管图像采集时间戳对采集时间戳最早的一组方管图像进行舍弃，进一步对剩余方管图像进行图像品质评估，以品质评估结果最佳的一组方管图像向识别层发送，并对未发送的方管图像进行舍弃，方管图像品质评估逻辑表示为：；式中：为方管图像品质表现值；为方管图像像素值；为概率密度；为方管图像划分窗口数量；为第
j
个窗口的方管图像较方管图像全局的相似性度量；为方管图像水平方向梯度；为方管图像垂直方向梯度；其中，方管图像品质表现值越大，则表示方管图像的品质越佳，反之，则表示方管图像的品质越差
。
[0012]更进一步地，所述方管图像中像素的饱和度与色彩强度的乘积表示为：；式中：分别表示方管图像中像素于三组颜色通道中的色彩分量
。
[0013]更进一步地，所述预测模块中对于方管表面未采集图像面颜色特征差异率预测结果通过下式进行求取，公式为：；式中：为预测的方管表面未采集图像面颜色特征差异率；为方管图像中所有像素颜色特征差异率；为对应的方管图像中方管所在区域大小；为未采集图像的方管表面区域大小，方管表面区域总量，；为方管长度；为方管的最大直径；为方管的厚度；为权重；为方管赋值；其中，权重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统，其特征在于，包括采集层
、
识别层及判定层；生产设备上输出的方管通过采集层采集方管图像，识别层实时接收采集层中采集的方管图像，基于方管图像识别方管表面缺陷数据，并基于识别到的方管表面缺陷数据，预测方管表面未采集图像面缺陷数据，判定层同步接收识别层中识别到的方管表面缺陷数据及预测到的方管表面未采集面缺陷数据，基于方管表面缺陷数据及方管表面未采集面缺陷数据判定方管合格率；所述识别层包括捕捉模块及预测模块，捕捉模块用于接收采集层中采集到的方管图像，捕捉方管图像中各像素颜色特征差异，同步累积像素颜色特征差异，求取方管图像中像素的颜色特征差异率，预测模块用于接收捕捉模块中求取的颜色特征差异率，基于颜色特征差异率预测方管表面未采集图像面颜色特征差异率；所述方管图像中各像素颜色特征差异表示逻辑及方管图像中像素颜色特征差异率表示逻辑如下：；式中：为像素颜色特征差异；为第
n
组像素的饱和度；为第
n
组像素的色彩强度；为标准像素饱和度；为标准像素色彩强度；为方管图像中所有像素颜色特征差异率；为方管图像中所有像素的集合；为方管图像中第1组像素的饱和度；为方管图像中第1组像素的色彩强度；为方管图像中像素的总量；为标准像素颜色特征差异，
=1
；其中，
、
由系统端用户基于方管表面标准色进行设定，
n∈i
，像素颜色特征差异率在求取后，实时向判定层发送，像素颜色特征差异即方管图像的缺陷数据
。2.
根据权利要求1所述的一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统，其特征在于，所述采集层包括摄像头模组
、
协调模块及选择模块，摄像头模组用于采集方管图像，协调模块用于控制摄像头模组运行协调在采集方管图像时的视位，选择模块用于接收摄像头模组采集的方管图像，于接收的方管图像中选择品质最佳的方管图像，并向识别层发送；其中，所述摄像头模组不少于一组不超过四组，所述摄像头模组呈环绕状分布于生产设备输出方管的表面，所述摄像头模组由摄像头及机械臂所集成，机械臂与摄像头固定连接，机械臂用于调节摄像头的视角及位置，所述摄像头模组跟随生产设备同步运行，对生产设备输出方管进行连续的图像采集，所述生产设备可以是方管除锈设备
、
方管切割设备中任意一种
。3.
根据权利要求2所述的一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统，其特征在于，所述协调模块运行阶段对摄像头模组的控制即对机械臂的协调控制，生产设备输出方管阶段，摄像头模组首次采集的生产设备输出方管图像实时向协调模块反馈，协调模块于首次
采集的生产设备输出方管图像中标定方管所在区域，进一步在标定的方管所在区域中获取区域中心点，以获取的区域中心点相对首次采集的生产设备输出方管图像位置作为参照，生产设备再次输出方管时，触发摄像头模组刷新运行，摄像头模组再次运行采集生产设备输出方管图，并将首次采集的生产设备输出方管图再次向协调模块反馈，协调模块再次于首次采集的生产设备输出方管图像中捕捉与标定方管所在区域一致的区域，并获取捕捉区域的中心点，再以获取的区域中心点求取其相对于首次采集的生产设备输出方管图像位置；其中，生产设备输出方管图像中于图像左下角配置有平面坐标轴系，区域中心点相对首次采集的生产设备输出方管图像的位置，均以坐标的形式进行表示
。4.
根据权利要求3所述的一种基于机器视觉的方管生产质量检测系统，其特征在于，所述协调模块首次运行获取的区域中心点对应坐标与协调模块再次运行获取的区域中心点对应坐标，用于对机械臂的协调控制，协调逻辑表示为：；式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秀妍，孙殿利，孙殿峰，
申请(专利权)人：山东恒业金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：