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专利号: 2012104601696
申请人: 潍坊学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:通过PCI插槽获取图像采集卡采集到的被测齿轮的源图像;

对获取得到的被测齿轮的源图像进行包括灰度变换、滤波去噪和阈值分割在内的预处理操作,得到被测齿轮的齿轮参数;

对得到的被测齿轮的齿轮参数进行形态学参数分析,获取包含可能存在缺陷的齿数的分析结果;

其中,所述对获取得到的被测齿轮的源图像进行包括灰度变换、滤波去噪和阈值分割在内的预处理操作,得到被测齿轮的齿轮参数的步骤具体包括下述步骤:将采集到的被测齿轮的24位彩色源图像进行灰度变换处理,得到8位灰度齿轮图像;

利用中值滤波算法,对所述8位灰度齿轮图像进行噪音去除;

利用图像二值化算法,对灰度齿轮图像进行阈值分割,得到分离的齿轮和背景图像;

所述对得到的被测齿轮的齿轮参数进行形态学参数分析,获取包含可能存在缺陷的齿数的分析结果的步骤具体包括下述步骤:利用填充算法,对所述二值化算法得到的齿轮图像的孔洞进行填充;

对孔洞填充后的二值化图像作为目标,确定计算所述二值化图像的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径;

根据计算得到的所述二值化图像的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径,对齿顶和齿根进行分离,检测齿轮轮齿缺陷,获得齿根图像和齿顶图像;

通过区域标号法,对获得的齿根图像和齿顶图像进行缺陷分析,计算齿轮的齿数,确定所述齿根和齿顶图像的缺陷区域。

2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测方法,其特征在于,所述对孔洞填充后的二值化图像作为目标,确定计算所述二值化图像的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径的步骤具体包括下述步骤:读入孔洞填充后的二值化图像,记录齿轮上的坐标;

在所述二值化图像上查找距离所述图像中心最远点集合和最近点集合,获取分别能包含齿轮的最小凸多边形的坐标;

根据最小凸多边形的坐标,分别绘制出凸多边形;

对所述凸多边形分别进行最小二乘法的圆曲线拟合,计算齿轮的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径。

3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测方法,其特征在于,所述根据计算得到的所述二值化图像的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径,对齿顶和齿根进行分离,检测齿轮轮齿缺陷,获得齿根图像和齿顶图像的步骤具体包括下述步骤:在二值化图像中,绘制一个计算辅助圆,形成蒙板图像,所述蒙板图像大小与齿轮图像大小相同,所述蒙板图像的半径等于齿顶圆半径与齿根圆半径之和的一半;

将画计算辅助圆后的齿轮图像与所述蒙板图像做差运算,得到齿顶图图像;

将所述蒙板图像与画计算辅助圆后的齿轮图像做差运算,得到齿根图图像。

4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测方法,其特征在于,所述通过区域标号法,对获得的齿根图像和齿顶图像进行缺陷分析,计算齿轮的齿数,确定所述齿根和齿顶图像的缺陷区域的步骤具体包括:分别对获得的齿根图像和齿顶图像进行区域标记,获得伪色彩方式显示的齿根图像和齿顶图像;

对伪色彩方式显示的齿根图像和齿顶图像分别进行个数和单个面积计算;

对齿顶和齿根面积进行统计,分别求取齿顶面积和齿根面积的平均值;

通过设定面积阈值的方式,确定齿根和齿顶缺陷区域。

5.一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统,其特征在于,所述系统包括:源图像采集模块,用于通过PCI插槽获取图像采集卡采集到的被测齿轮的源图像;

预处理操作模块,用于对获取得到的被测齿轮的源图像进行包括灰度变换、滤波去噪和阈值分割在内的预处理操作,得到被测齿轮的齿轮参数;

形态学参数分析模块,用于对得到的被测齿轮的齿轮参数进行形态学参数分析,获取包含可能存在缺陷的齿数的分析结果;

其中,所述预处理操作模块具体包括:

灰度变换处理模块,用于将采集到的被测齿轮的24位彩色源图像进行灰度变换处理,得到8位灰度齿轮图像;

噪音去除模块,用于利用中值滤波算法,对所述8位灰度齿轮图像进行噪音去除;

阈值分割模块,用于利用图像二值化算法,对灰度齿轮图像进行阈值分割,得到分离的齿轮和背景图像;

所述形态学参数分析模块具体包括:

孔洞填充模块,用于利用填充算法,对所述二值化算法得到的齿轮图像的孔洞进行填充;

圆心半径计算模块,用于对孔洞填充后的二值化图像作为目标,确定计算所述二值化图像的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径;

齿根图像和齿顶图像获得模块,用于根据计算得到的所述二值化图像的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径,对齿顶和齿根进行分离,检测齿轮轮齿缺陷,获得齿根图像和齿顶图像;

缺陷分析模块,用于通过区域标号法,对获得的齿根图像和齿顶图像进行缺陷分析,计算齿轮的齿数,确定所述齿根和齿顶图像的缺陷区域。

6.根据权利要求5所述的基于计算机视觉的齿轮缺陷检测系统,其特征在于,所述圆心半径计算模块具体包括:坐标记录模块,用于读入孔洞填充后的二值化图像,记录齿轮上的坐标;

点查找模块,用于在所述二值化图像上查找距离所述图像中心最远点集合和最近点集合,获取分别能包含齿轮的最小凸多边形的坐标;

绘制模块,用于根据最小凸多边形的坐标,分别绘制出凸多边形;

拟合计算模块,用于对所述凸多边形分别进行最小二乘法的圆曲线拟合,计算齿轮的圆心坐标、齿根圆半径和齿顶圆半径;

所述齿根图像和齿顶图像获得模块具体包括:

蒙板图像设置模块,用于在二值化图像中,绘制一个计算辅助圆,形成蒙板图像,所述蒙板图像大小与齿轮图像大小相同,所述蒙板图像的半径等于齿顶圆半径与齿根圆半径之和的一半;

第一差运算模块,用于将画计算辅助圆后的齿轮图像与所述蒙板图像做差运算,得到齿顶图图像;

第二差运算模块,用于将所述蒙板图像与画计算辅助圆后的齿轮图像做差运算,得到齿根图图像;

所述缺陷分析模块具体包括:

区域标记模块,用于分别对获得的齿根图像和齿顶图像进行区域标记,获得伪色彩方式显示的齿根图像和齿顶图像;

计算模块,用于对伪色彩方式显示的齿根图像和齿顶图像分别进行个数和单个面积计算;

统计模块,用于对齿顶和齿根面积进行统计,分别求取齿顶面积和齿根面积的平均值;

确定模块,用于通过设定面积阈值的方式,确定齿根和齿顶缺陷区域。