本發(fā)明涉及視覺檢測(cè)，具體涉及一種蜂鳴器繞線支架自動(dòng)上料設(shè)備的視覺檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)通過將目標(biāo)物體轉(zhuǎn)換為圖像信號(hào)，并將其傳輸至專門的圖像處理系統(tǒng)，隨后對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算以提取目標(biāo)的特征。通過對(duì)這些特征的識(shí)別和判斷，系統(tǒng)能夠得出檢測(cè)結(jié)果。在識(shí)別蜂鳴器繞線支架以及檢測(cè)完成后，利用機(jī)械臂進(jìn)行抓取的過程中，視覺檢測(cè)技術(shù)發(fā)揮著巨大的價(jià)值。

2、在現(xiàn)行技術(shù)框架和當(dāng)前技術(shù)實(shí)踐中，蜂鳴器繞線支架的上料通常采用自動(dòng)上料的機(jī)械方法，傳統(tǒng)機(jī)械方法的自動(dòng)上料機(jī)包括了振動(dòng)盤式、階梯式、刀叉式、滾筒式等上料方式；由于傳統(tǒng)上料是采用隨機(jī)震動(dòng)后嵌入上料機(jī)的方式來對(duì)繞線支架進(jìn)行正反面和缺口的檢測(cè)以及自動(dòng)上料，這導(dǎo)致了上料的準(zhǔn)確度不高，且需要對(duì)同一批繞線支架進(jìn)行多次重復(fù)上料。并且，傳統(tǒng)上料方式由于沒有用到機(jī)器視覺和圖像識(shí)別技術(shù)，因此無法實(shí)現(xiàn)對(duì)繞線支架全方位、多角度的全面檢測(cè)，這導(dǎo)致了在處理不同規(guī)格、材質(zhì)的螺絲時(shí)存在適應(yīng)性不足的問題，限制了檢測(cè)以及后續(xù)自動(dòng)上料的準(zhǔn)確性和完整性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述傳統(tǒng)的自動(dòng)上料方法誤檢率高、適應(yīng)性低的技術(shù)問題，本技術(shù)方案提供了一種蜂鳴器繞線支架自動(dòng)上料設(shè)備的視覺檢測(cè)系統(tǒng)及方法，通過機(jī)器視覺與圖像識(shí)別技術(shù)的結(jié)合，提高上料的準(zhǔn)確度和效率；能有效的解決上述問題。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種蜂鳴器繞線支架自動(dòng)上料設(shè)備的視覺檢測(cè)方法，包括步驟：

4、步驟一：搭建圖像采集環(huán)境；

5、選取多個(gè)蜂鳴器繞線支架裝入震動(dòng)盤內(nèi)，并對(duì)待測(cè)的蜂鳴器繞線支架進(jìn)行預(yù)檢測(cè)處理，根據(jù)預(yù)檢處理的結(jié)果獲得與待測(cè)的蜂鳴器繞線支架相適配的圖像采集環(huán)境，同時(shí)對(duì)視覺檢測(cè)模塊中的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)；

6、步驟二：圖像的采集與預(yù)處理；

7、在步驟一調(diào)節(jié)好的圖像采集環(huán)境下，對(duì)待測(cè)的蜂鳴器繞線支架進(jìn)行圖像采集，并對(duì)采集到的圖像進(jìn)行去除噪點(diǎn)、灰度圖、二值化的預(yù)處理；

8、步驟三：邊緣檢測(cè)與圓檢測(cè)；

9、對(duì)步驟二預(yù)處理完的圖像依次進(jìn)行邊緣檢測(cè)和圓檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)到的圓進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)出原的圓周和圓心，并記錄圓心坐標(biāo)和半徑；

10、步驟四：防粘連處理；

11、使用輪廓面積算法對(duì)步驟三檢測(cè)到的圓進(jìn)行面積計(jì)算，忽略重疊或粘連在一起的繞線支架；

12、步驟五：對(duì)蜂鳴器繞線支架進(jìn)行正反面的識(shí)別；

13、利用蜂鳴器繞線支架的正面圖像與反面圖像不一致的特點(diǎn)，結(jié)合步驟三獲得的圓心坐標(biāo)，檢測(cè)圓心周圍鄰域內(nèi)的邊緣數(shù)量來篩選出正面朝上的蜂鳴器繞線支架；

14、步驟六：孔洞填充與形態(tài)學(xué)操作；

15、對(duì)步驟五篩選出正面朝上的蜂鳴器繞線支架，對(duì)其正面的圓進(jìn)行孔洞填充、形態(tài)學(xué)的操作；

16、步驟七：對(duì)蜂鳴器繞線支架的缺口進(jìn)行識(shí)別；

17、通過遍歷蜂鳴器繞線支架外輪廓圓周的像素點(diǎn)，來識(shí)別出蜂鳴器繞線支架圓周上的缺口，打印出該缺口處的平均像素坐標(biāo)，并根據(jù)缺口坐標(biāo)計(jì)算出缺口角度；

18、步驟八：操縱機(jī)械臂進(jìn)行抓取；

19、根據(jù)步驟七得到的缺口坐標(biāo)和缺口角度，對(duì)識(shí)別到缺口的蜂鳴器繞線支架進(jìn)行抓取，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料；

20、步驟九：對(duì)剩余的蜂鳴器繞線支架進(jìn)行檢測(cè)與抓取；

21、開啟震動(dòng)盤震動(dòng)，對(duì)震動(dòng)盤內(nèi)剩余的待測(cè)蜂鳴器繞線支架進(jìn)行位置調(diào)整后，重復(fù)步驟二至步驟八的步驟，直至震動(dòng)盤內(nèi)的蜂鳴器繞線支架被全部抓取。

22、進(jìn)一步的，步驟一所述的的獲取圖像采集環(huán)境包括獲取待測(cè)蜂鳴器繞線支架對(duì)應(yīng)的預(yù)檢位置結(jié)果、預(yù)檢圖像結(jié)果和特殊光源點(diǎn)位。

23、進(jìn)一步的，所述步驟一的具體操作方式為：

24、步驟1.1：將多個(gè)待測(cè)蜂鳴器繞線支架放入震動(dòng)盤中，調(diào)整相機(jī)的高度和位置，確定相機(jī)的y軸坐標(biāo)和x軸坐標(biāo)；相機(jī)采集圖像，根據(jù)圖像獲取震動(dòng)盤的位置信息，并在視覺檢測(cè)模塊中將相機(jī)和震動(dòng)盤轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)的形式，判斷震動(dòng)盤是否超出預(yù)設(shè)的拍攝坐標(biāo)范圍，若否，則將當(dāng)前獲得的二維坐標(biāo)、相機(jī)拍攝位置、相機(jī)拍攝角度作為待測(cè)蜂鳴器繞線支架對(duì)應(yīng)的預(yù)檢位置結(jié)果，進(jìn)入下一步；若是，則調(diào)整相機(jī)和震動(dòng)盤的位置，使振動(dòng)盤的二維坐標(biāo)落入相機(jī)預(yù)設(shè)的拍攝坐標(biāo)范圍內(nèi)，再將當(dāng)前獲得的二維坐標(biāo)、相機(jī)拍攝位置、相機(jī)拍攝角度作為待測(cè)蜂鳴器繞線支架對(duì)應(yīng)的預(yù)檢位置結(jié)果，進(jìn)入下一步；

25、步驟1.2：相機(jī)拍攝待測(cè)蜂鳴器繞線支架的圖像上傳到視覺檢測(cè)模塊中，視覺檢測(cè)模塊將該圖像作為初始圖像，并判斷該初始圖像的清晰度是否不低于預(yù)設(shè)的清晰度范圍要求，若是，則直接將初始圖像的信息作為待測(cè)蜂鳴器繞線支架對(duì)應(yīng)的預(yù)檢圖像結(jié)果，并進(jìn)入下一步；若否，則對(duì)視覺檢測(cè)模塊中的圖像幀率、圖像分辨率、曝光度、增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得初始圖像的信息不低于預(yù)設(shè)的清晰度范圍要求，并將初始圖像的信息作為待測(cè)蜂鳴器繞線支架對(duì)應(yīng)的預(yù)檢圖像結(jié)果，再進(jìn)入下一步；

26、步驟1.3：在原拍攝支架的頂部設(shè)置一個(gè)半球形的漫射板，在震動(dòng)盤的兩邊各設(shè)置一個(gè)可調(diào)節(jié)亮度的長(zhǎng)條形的光源，調(diào)節(jié)光源亮度和照射角度使得漫射板反射的光線能夠均勻的照亮震動(dòng)盤的所有區(qū)域；

27、步驟1.4：根據(jù)步驟1.1得到的預(yù)檢位置結(jié)果，步驟1.2得到的預(yù)檢圖像結(jié)果，以及步驟1.3增設(shè)的光源的位置，記錄下與待測(cè)蜂鳴器繞線支架相適配的震動(dòng)盤位置、相機(jī)拍攝位置、相機(jī)拍攝高度、視覺檢測(cè)模塊的初始參數(shù)、增設(shè)光源的位置及亮度的信息，將其作為圖像采集環(huán)境。

28、進(jìn)一步的，所述步驟二的具體操作方式為：

29、步驟2.1：操縱震動(dòng)盤震動(dòng)，使震動(dòng)盤內(nèi)的蜂鳴器繞線支架移位，通過相機(jī)對(duì)震動(dòng)盤內(nèi)的蜂鳴器繞線支架進(jìn)行圖像采集；

30、步驟2.2：將步驟2.1采集到的圖像傳送到pycharm中進(jìn)行高斯模糊預(yù)處理，以達(dá)到去除噪點(diǎn)、平滑圖像的效果，并對(duì)去噪點(diǎn)后的圖像進(jìn)行灰度圖轉(zhuǎn)換，再對(duì)灰度圖使用自適應(yīng)閾值二值化算法將灰度圖轉(zhuǎn)化為二值圖像。

31、進(jìn)一步的，所述步驟三的具體操作方式為：

32、步驟3.1：對(duì)步驟2得到的二值圖像進(jìn)行canny邊緣檢測(cè)算法操作，調(diào)整算法中的高閾值和低閾值，使得邊緣檢測(cè)后的圖像中的邊緣與步驟2中采集的實(shí)際圖像保持一致；

33、步驟3.2：對(duì)邊緣檢測(cè)后的圖像進(jìn)行霍夫圓環(huán)變換，對(duì)霍夫圓環(huán)變換中累加器圖像的分辨率進(jìn)行調(diào)節(jié)，并將步驟2預(yù)處理過的圖像作為輸入圖像；對(duì)輸入圖像的分辨率、比值倒數(shù)、圓心之間的最小距離、邊緣檢測(cè)、圓心累加器的閾值param1和param2、檢測(cè)到的圓的最小半徑和最大半徑進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得原圖像中繞線支架都能大致被霍夫圓檢測(cè)算法檢測(cè)到，將檢測(cè)到的每個(gè)圓的信息保存在輸出參數(shù)circles中，每個(gè)圓由圓心坐標(biāo)（x，y）和半徑r表示。

34、進(jìn)一步的，所述步驟四的具體操作方式為：

35、在軟件中設(shè)置輪廓面積閾值；將步驟3.1中的邊緣檢測(cè)圖像進(jìn)行輪廓檢測(cè)算法操作，并對(duì)檢測(cè)到的輪廓內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行輪廓面積計(jì)算；將計(jì)算到的輪廓面積與設(shè)置的輪廓面積閾值進(jìn)行對(duì)比，若高于設(shè)定的閾值則判斷為有粘連，將其排除，實(shí)現(xiàn)對(duì)輪廓面積的篩選，使得大量粘連、重疊在一起的蜂鳴器繞線支架被篩除，無法識(shí)別。

36、進(jìn)一步的，步驟五所述的蜂鳴器繞線支架，其正面圖像的圓心處是平滑，沒有邊緣線；反面圖像的圓心處有釘子，釘子會(huì)形成邊緣線，可通過檢測(cè)圓心鄰域內(nèi)的邊緣線的數(shù)量，來判斷拍攝圖像內(nèi)的蜂鳴器繞線支架是處于正面或反面。

37、進(jìn)一步的，所述步驟五的具體操作方式為：

38、步驟5.1：創(chuàng)建一個(gè)與采集圖像像素大小一致的黑色掩碼，根據(jù)步驟3.2檢測(cè)到的圓的圓心坐標(biāo)，在黑色掩碼對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)處繪制白色實(shí)心圓，并對(duì)黑色掩碼和步驟四篩選出未粘連的蜂鳴器繞線支架圖像進(jìn)行與運(yùn)算的操作，將未粘連的蜂鳴器繞線支架的圓心鄰域被顯示在黑色掩碼的白色實(shí)心圓內(nèi)；

39、步驟5.2：設(shè)置圓心鄰域內(nèi)邊緣線的數(shù)量閾值，并檢測(cè)各個(gè)蜂鳴器繞線支架圓心鄰域內(nèi)的邊緣線的數(shù)量，若高于設(shè)定的閾值，則記為反面，若低于設(shè)定的閾值，則記為正面。

40、進(jìn)一步的，所述步驟六的具體操作方式為：

41、步驟6.1：定義孔洞填充函數(shù)，在需要對(duì)孔洞進(jìn)行填充時(shí)，調(diào)用孔洞填充函數(shù)對(duì)圓進(jìn)行填充；實(shí)現(xiàn)將圖像中蜂鳴器繞線支架上的圓孔進(jìn)行填充，避免蜂鳴器繞線支架上的圓孔被誤識(shí)別成缺口；

42、步驟6.2：再次創(chuàng)建一個(gè)與原采集圖像像素大小一致的黑色掩碼，在黑色掩碼上繪制白色實(shí)心圓，白色實(shí)心圓的圓心坐標(biāo)對(duì)應(yīng)各個(gè)蜂鳴器繞線支架正面朝上的圓心坐標(biāo)，對(duì)黑色掩碼和二值圖像使用與運(yùn)算，將所有正面朝上的的繞線支架的二值圖像被顯示在白色實(shí)心圓內(nèi)；

43、步驟6.3：調(diào)用步驟6.1中的孔洞填充函數(shù)，來對(duì)步驟6.2中進(jìn)行與運(yùn)算之后的圖像進(jìn)行孔洞填充，并對(duì)孔洞填充后的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)操作中的膨脹處理，使得缺口檢測(cè)更加精確。

44、進(jìn)一步的，所述步驟七的具體操作方式為：

45、步驟7.1：初始化一個(gè)用于標(biāo)記在圓周上是否找到缺口的布爾變量，再初始化一個(gè)用于存放缺口的坐標(biāo)和角度的列表；

46、步驟7.2：遍歷經(jīng)步驟6.3進(jìn)行孔洞填充和形態(tài)學(xué)操作后的圖像中的所有圓，再遍歷每個(gè)圓的圓周上的所有點(diǎn)，判斷像素點(diǎn)是否連續(xù)，若像素點(diǎn)連續(xù)，則判斷不是缺口；若像素點(diǎn)不連續(xù)，不連續(xù)的部分則判斷為缺口；

47、s73：將在步驟7.2中找到的所有缺口用綠色實(shí)線標(biāo)記，計(jì)算出每個(gè)缺口處的平均像素作為該處的缺口坐標(biāo)，并根據(jù)缺口坐標(biāo)計(jì)算出缺口角度；缺口角度的計(jì)算公式為：

48、；

49、上式中，為缺口角度；（a，b）為缺口處的平均像素坐標(biāo)，（x，y）為蜂鳴器繞線支架的圓心坐標(biāo)。

50、一種蜂鳴器繞線支架自動(dòng)上料設(shè)備的視覺檢測(cè)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)上述的一種蜂鳴器繞線支架自動(dòng)上料設(shè)備的視覺檢測(cè)方法，包括建立通信關(guān)系的：

51、視覺檢測(cè)模塊：包括適配的工業(yè)相機(jī)及其軟件，可在軟件端控制相機(jī)進(jìn)行拍攝，并對(duì)相機(jī)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，用于采集待測(cè)蜂鳴器繞線支架的圖像；

52、震動(dòng)盤：用于放置蜂鳴器繞線支架的方盤型容器，設(shè)置在調(diào)位裝置上，且該震動(dòng)盤可震動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器繞線支架的位置和正反面進(jìn)行調(diào)節(jié)；

53、預(yù)檢模塊：設(shè)置在調(diào)位裝置上，當(dāng)震動(dòng)盤內(nèi)放置待測(cè)的蜂鳴器繞線支架后，收集相機(jī)采集的圖像和待測(cè)蜂鳴器繞線支架的位置信息，找出與待測(cè)蜂鳴器繞線支架相適配的信息，形成預(yù)檢結(jié)果；

54、控制模塊：根據(jù)點(diǎn)位設(shè)置模塊輸出的零件調(diào)節(jié)點(diǎn)位信息，操控調(diào)位裝置對(duì)震動(dòng)盤進(jìn)行位置調(diào)節(jié)，并通過調(diào)節(jié)拍攝支架來調(diào)整相機(jī)的高度和位置，實(shí)現(xiàn)可全方位采集圖像；

55、圖像處理與分析模塊：在控制模塊完成操控后，收集由視覺檢測(cè)模塊輸出的采集圖像，用于對(duì)采集到的圖像進(jìn)行灰度圖、二值化、去噪點(diǎn)、開運(yùn)算、與運(yùn)算處理；

56、比對(duì)判斷模塊：在圖像處理與分析模塊完成操控后，通過循環(huán)遍歷、函數(shù)的定義與調(diào)用、機(jī)器視覺算法操作，對(duì)采集圖像中的蜂鳴器繞線支架的正反面以及蜂鳴器繞線支架的缺口作出識(shí)別與標(biāo)記，最終通過分析得到檢測(cè)結(jié)果。

57、進(jìn)一步的，所述的視覺檢測(cè)系統(tǒng)還包括：

58、安全處理模塊：用于將比對(duì)判斷模塊輸出的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行安全處理；

59、顯示模塊：用于解析安全處理模塊的輸出，并將解析結(jié)果進(jìn)行可視化處理；

60、其中，安全處理模塊與比對(duì)判斷模塊通信，顯示模塊與比對(duì)判斷模塊通信。

61、有益效果

62、本發(fā)明提出的一種蜂鳴器繞線支架自動(dòng)上料設(shè)備的視覺檢測(cè)系統(tǒng)及方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其具有以下有益效果：

63、本技術(shù)方案在步驟一的搭建圖像采集環(huán)境時(shí)，在原拍攝支架的頂部設(shè)置一個(gè)半球形的漫射板，在震動(dòng)盤的兩邊各設(shè)置一個(gè)可調(diào)節(jié)亮度的長(zhǎng)條形的光源，可通過調(diào)節(jié)光源亮度和照射角度使得漫射板反射的光線能夠均勻的照亮震動(dòng)盤的所有區(qū)域，能有效避免外在光線對(duì)相機(jī)采集震動(dòng)盤中蜂鳴器繞線支架的影響，可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)在任意不同場(chǎng)景下的的圖像采集，以便后期的實(shí)驗(yàn)操作、展覽和展示。

64、本技術(shù)方案在步驟四中設(shè)置了防粘連處理的操作步驟，該步驟通過輪廓面積算法進(jìn)行了防粘連處理；通過設(shè)置最大面積閾值的方法，可以使得大量粘連、重疊在一起的繞線支架無法被識(shí)別到；可實(shí)現(xiàn)在蜂鳴器繞線支架數(shù)量過多時(shí)也不會(huì)造成上料卡頓的現(xiàn)象。

65、本技術(shù)方案在步驟五中進(jìn)行與運(yùn)算的操作，篩選出未粘連的蜂鳴器繞線支架，僅對(duì)未粘連的蜂鳴器繞線支架進(jìn)行正反面檢測(cè)，減少了檢測(cè)數(shù)量，直接的減少了計(jì)算量，能有效的增加檢測(cè)速度。同時(shí)，通過蜂鳴器繞線支架的正面圖像圓心處是平滑，沒有邊緣線；反面圖像的圓心處有釘子，釘子會(huì)形成邊緣線的特征，結(jié)合通過判斷圓心鄰域內(nèi)的邊緣線數(shù)量來實(shí)現(xiàn)對(duì)繞線支架正反面的檢測(cè)方式，增加了檢測(cè)精度。相較于傳統(tǒng)的檢測(cè)方式，本方案對(duì)繞線支架正面朝上的篩選效率更高。

66、本技術(shù)方案的步驟六中設(shè)置了孔洞填充算法和形態(tài)學(xué)操作的步驟，通過孔洞填充算法對(duì)圖像中繞線支架兩側(cè)的圓孔進(jìn)行填充，并通過形態(tài)學(xué)操作來使得圖像中繞線支架的邊界變得更加平滑，減少邊界的鋸齒狀，能夠最大程度上的排除對(duì)缺口檢測(cè)的干擾，將誤檢測(cè)缺口的概率降到最低。

67、本技術(shù)方案通過步驟其設(shè)置的遍歷圓周像素點(diǎn)的操作步驟，采用判斷像素點(diǎn)是否連續(xù)的方式來判斷缺口的位置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)繞線支架缺口處的精確檢測(cè)；且機(jī)械臂抓取的缺口處坐標(biāo)是通過計(jì)算缺口處的平均像素得出的坐標(biāo)，使得到的缺口坐標(biāo)更加精準(zhǔn)，更便于機(jī)械臂的抓取。相較于傳統(tǒng)上料方式，本方案實(shí)現(xiàn)對(duì)繞線支架缺口角度的精確判斷，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精確抓取。