一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102914545102914545B(45)授权公告日2014.10.01(21)申请号201210460169.6JP特开2010-43941A,2010.02.25,王文成.基于机器视觉的齿轮参数测量系统(22)申请日2012.11.15设计.《机械传动》.2011,第35卷(第2期),(73)专利权人潍坊学院王剑平等.基于机器视觉的齿轮缺陷快速检地址261061山东省潍坊市东风东街5147测.《起重运输机械》.2004,(第5期),号审查员全先荣(72)发明人王文成(74)专利代理机构潍坊正信专利事务所37216代理人石誉虎(51)Int.Cl.G01N21/88(2006.01)G01B11/00(2006.01)(56)对比文件US2009/0112487A1,2009.04.30,CN102374996A,2012.03.14,CN102183528A,2011.09.14,权权利要求书3页利要求书3页说明书11页说明书11页附图8页附图8页(54)发明名称一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测方法及系统(57)摘要本发明涉及图像处理技术领域，提供了一种基于计算机视觉的齿轮缺陷检测方法及系统，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。本发明实施例不仅测量速度快、而且精度高，满足了齿轮常规参数测量的功能要求，大批量工业生产过程中可以大大提高生产效率和生产的自动化程度，可满足生产实际中的测量精度要求,且测量时间仅为几秒钟,能满足工业测量中对测量速度的要求，具有较大的理论及实用价值。CN102914545BCN102945BCN102914545B权利要求书1/3页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