申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2019-12-25

公开（公告）日：2020-05-12

公开（公告）号：CN111145154A

主分类号：G06T7/00(20170101)

分类号：G06T7/00(20170101);G06Q10/00(20120101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.04.01#授权;2020.06.05#实质审查的生效;2020.05.12#公开

摘要：本发明提出一种基于机器视觉的航空发动机串联钢丝防松结构检测方法，通过图像预处理的方法，排除划痕、光斑、阴影和边缘轮廓的干扰，识别紧固螺栓与钢丝，并检查是否漏装，并判定串联钢丝缠绕方向与拧紧方向的一致性，以及钢丝是否拉紧。本发明提高了发动机上串联钢丝防松结构的检测效率，以机器代替人工，提高了发动机装配中串联钢丝防松结构检测的智能化水平。

主权项：1.一种基于机器视觉的串联钢丝防松结构检测方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：紧固螺栓漏装检查：采集串联钢丝防松结构图像，将图像转换为灰度图像，按设定阈值对灰度图像作反向二值化处理，得到二值图像；设定内核区域对二值图像做形态学闭运算，再进行腐蚀和膨胀处理消除划痕影响，对螺栓进行Hough圆检测，将圆心的像素坐标数据存入动态数组FasteningCenters；对Hough圆检测所得的圆个数与图像对应串联钢丝防松结构中要求的紧固螺栓个数进行比较，判断图像对应串联钢丝防松结构中是否漏装螺栓紧固件；确定Hough圆检测所得的圆与图像对应串联钢丝防松结构中要求的紧固螺栓一一对应后，进入步骤2；步骤2：钢丝漏装检查：引用步骤1中所得灰度图像，做高斯滤波处理，然后进行反向二值和形态学闭运算处理，得到高值点连通的二值图像，再进行腐蚀处理，腐蚀处理迭代次数少于步骤1中的腐蚀迭代次数；调用步骤1中的FasteningCenters动态数组，通过对Hough圆圆心点的像素坐标值比较，分别提取出圆心坐标在图像坐标系U轴和V轴上的最值umin，umax，vmin，vmax，将最值两两组合得Aumin,vmin、Bumin,vmax、Cumax,vmax和Dumax,vmin四点，将ABCD四点用线段依次相连形成矩形包围盒，然后将包围盒的各边界分别扩大l，使之将螺栓完整包围，顶点坐标为A′umin-l,vmin-l，B′umin-l,vmax+l，C′umax+l,vmax+l，D′umax+l,vmin-l；以A′B′C′D′四顶点依次相连的矩形轮廓为边界，将轮廓导入掩模函数，遮盖住矩形A′B′C′D′以外区域，并使用Canny算子对矩形内轮廓进行边缘提取，然后执行Hough线检测，将检测到的线段端点坐标存入LinesPoints动态数组；遍历LinesPoints动态数组中所有线段数据，根据以下两条规则删除冗余线段：规则1：利用线段端点像素坐标计算所有线段斜率对应倾斜角，当两条线段倾斜角之差在范围内，认为两条线段为倾斜角相近的线段，并进入规则2继续判断；其中根据斜率计算倾斜角的方式为：斜率k的范围为-∞，+∞，对斜率k取反正切计算，其值域为倾斜角的范围为[0,π，故当arctank＞0时，θ＝arctank，当arctank＜0时，取使倾斜角与θ对应；对于极限情况，当时，定义与θ相近的倾斜角范围为当时，定义与θ相近倾斜角为θ,π∪[0,π-θ；规则2：将规则1中判定倾斜角相近的线段进行左侧端点距离计算，设定阈值M，若距离超过阈值，则认定为两条钢丝，但其像素倾斜角相近；若距离小于M则认定存在冗余线段，仅保留其中一条；将删除冗余线段后的剩余线段个数与图像对应串联钢丝防松结构中要求的应加装钢丝数目进行比较，判断是否漏装钢丝；并将剩余线段端点坐标存入ValidLinesP动态数组；确定剩余线段与图像对应串联钢丝防松结构中要求的应加装钢丝一一对应后，进入步骤3；步骤3：串联钢丝缠绕方向与螺栓拧紧方向一致性判定：遍历FasteningCenters中圆心点像素坐标，使用嵌套循环让不同圆心点间两两相连，然后将得到的线段利用规则1和规则2进行去冗余操作，得到个数与图像对应串联钢丝防松结构中要求的应加装钢丝个数相同的相连线段，计算这些相连线段的倾斜角并存入Bolt_θ动态数组；同时计算ValidLinesP中线段的倾斜角并存入Fuse_θ数组；对于Bolt_θ中的某一倾斜角θB，在Fuse_θ数组中找到与其相近的倾斜角θF，然后采用以下规则进行判断：规则3：θF＞θB，或者且同时成立；规则4：分别读取θF,θB对应的线段端点坐标F1uF1,vF1，F2uF2,vF2和B1uB1,vB1，B2uB2,vB2，将端点F1F2和B1B2分别代入直线方程，得到关于变量u,v两点式直线方程： 求解关于u,v的二元一次方程组，在变量u区间uF1,uF2内方程组有解；若一组θF,θB同时满足规则3和规则4，则判定串联钢丝连接方向与螺栓拧紧方向一致，否则判定为不一致；步骤4：判定串联钢丝挠度是否超标：对于Bolt_θ中的某一倾斜角θB，获取其对应的相连线段的两个端点坐标P1uP1,vP1和P2uP2,vP2，并将步骤1中的二值图像旋转-θB，使在图像坐标系中保持水平，并得到旋转后的坐标为P′1u′P1,v′P，P′2u′P2,v′P；取umin＝min{u′P1,u′P2}，umax＝max{u′P1,u′P2}，并取矩形掩模的顶点坐标为M1umin+W,v′P-H，M2umin+W,v′P+H，M3umax-W,v′P+H，M4umax-W,v′P-H，对旋转后的二值图像进行矩形边缘掩模处理，其中W和H为设定的偏置量；遍历二值图像掩模内部所有像素点，对所有高值像素点Qiui,vi，做最小二乘回归直线拟合，可得直线方程au+bv+c＝0，计算所有高值像素点相对于回归直线的距离： 对di取均值得并将与设定的挠度超标阈值S比较，若则判定串联钢丝未拉紧，若则判定串联钢丝处于拉紧状态。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西北工业大学 一种基于机器视觉的串联钢丝防松结构检测方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD