[发明专利]带手柄吻合器头部的漏针检测装置及其检测方法

权利要求书

1.一种带手柄吻合器头部的漏针检测装置，包括计算机(1)，由CMOS图像传感器和光学镜头组成的摄像机(2)、光源灯(3)、吻合器定位装置(4)；所述吻合器定位装置(4)由底座(5)，吻合器夹具(6)，光源架(7)，摄像机架(8)，立柱(9)，升降机构(10、11、12)组成，底座(5)上面固定连接立柱(9)，所述摄像机(2)与计算机(1)通过USB2.0通用串行总线接口连接，其特征在于，所述光源灯(3)是基于反射成像原理的低角度正面投照的环形光源灯，所述立柱(9)上面从上至下依次通过升降机构(10、11、12)连接安装有摄像机(2)的摄像机架(8)，安装有环形光源灯(3)的光源架(7)，吻合器夹具(6)；其中，摄像机(2)镜头中心、环形光源灯(3)中心、吻合器夹具(6)中心、吻合器夹具(6)内的被测工件中心在同一垂直线上；所述吻合器夹具(6)包括滑动板(13)，滑动台(14)、齿条(15)、固定底座(16)、调整轮(17)、锁紧装置(18)、固定板(19)，滑动台(14)上固定安装滑动板(13)，固定底座(16)上固定安装固定板(19)，且固定板(19)和滑动板(13)的夹紧带手柄吻合器头部的凹口向内相对应；滑动台(14)安装有齿条(15)，滑动台侧面安装有调整轮(17)和锁紧装置(18)。

2.根据权利要求1所述的带手柄吻合器头部的漏针检测装置，其特征在于，所述CMOS图像传感器的最高分辨率2048*1536，像素尺寸为3.2μm*3.2μm，光学尺寸为1/2inch，信噪比＞42dB，动态范围＞60dB，敏感度在550nm的光源下为1V/lux-sec。

3.根据权利要求1所述的带手柄吻合器头部的漏针检测装置，其特征在于，所述光学镜头的焦距为55mm，图像最大尺寸8.8mm*6.6mm，光圈F2.8-F32C，焦点0.14m-Inf，工作距离140mm-Inf，光学放大率0.5x。

4.根据权利要求1所述的带手柄吻合器头部的漏针检测装置，其特征在于，所述光源灯(3)为低角度环形LED光源。

5.根据权利要求1所述的带手柄吻合器头部的漏针检测装置，其特征在于，所述光源架(7)为由五个矩形条组成，其中，一条矩形条上面固定有连接杆，二边对称可转动连接一对由二条矩形条组成的连杆，形成在前后左右四个自由度活动，最外侧的二个矩形条上设有M4螺孔，通过螺栓与环形光源灯配合连接。

6.一种带手柄吻合器头部的漏针检测方法，其特征在于，具体检测步骤如下：

(1)CMOS传感器采集原始图像，并在原始图像中自动提取环形相关兴趣区域，运用灰度分割粗略定位相关区域，再利用自动找圆算子和半径范围进行拟合，准确的定位所要检测的环形目标区域；

(2)利用目标区域的双阈值灰度直方图，完成自动阈值分割，在圆环区域内提取针槽兴趣区域，其中：

采用形态学处理中圆形膨胀模板，图像会产生一个Minkowski增量，有效去除针槽边缘反射所产生的噪声，其表达式如下：

A⊕B=∪{A+b:b∈B}---(1)]]>

其中，A为提取出的高亮度区域，B为结构元素，选择半径为R的圆形作为模板，在A的范围内平移，得到膨胀后的图像将膨胀后图像取反，就能在分离高亮度区域的同时去除噪声，有效得到仅含有检测关心的针槽的兴趣区域；

(3)图像特征提取，运用基于模糊集理论的局部阈值分割算法，对兴趣区域图像采用15×15的均值滤波平滑模板进行增强：

g(m,n)=115×15ΣΣf(m-k,n-l),(k,l)∈W---(2)]]>

f(m，n)和g(m，n)分别是输入图像和输出图像，W是在位置(m，n)的像素周围选择的适当邻域，即15×15的滤波窗范围内的像素点，平滑处理后边缘阶跃较大的特征针，灰度变化明显；较为模糊的底座反射平滑效果相对较弱，灰度值改变小；再运用平滑滤波的结果作为模糊运算的软阈值，根据每个像素属于具体区域的程度进行局部阈值分割：

h(x,y)=255,f(x,y)≥g(x,y)+offset;0,f(x,y)<g(x,y)+offset;---(3)]]>

将原图像f(x，y)与平滑后图像g(x，y)的差大于offset的图像h(x，y)提取出来，其中offset≠0，模板的选择和offset的选取具有很大的灵活性，能够有效提取出各种颜色型号的吻合器缝针；

(4)采用识别图像中的面积特征判断该针槽内是否漏针，将检测产品分为i∈{I，II|漏针；有针}两类；为增加判别的稳定性，先进行膨胀处理，填充分割过程中产生的断裂，使每个特征针形成一个整体的连通区域，每个连通区域的图像为F(x，y)，根据每个连通区域面积依次判断：

M=ΣxΣyF(x,y)---(4)]]>

M为面积元，输出缝针个数，判断产品是否合格。