[发明专利]一种基于图像处理的圆锥滚子轴承端面识别系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子检测技术领域，特别涉及一种基于图像处理的圆锥滚子轴承端面识别系统及方法。

背景技术

轴承打标是轴承生产工艺中必不可少的环节。圆锥滚子轴承的内外圈由于具有锥形滚道，所以轴承存在大小端面，通常对其大端面进行打标。目前轴承生产厂家通常采用人工检测的方法进行大小端面的判断，劳动强度高，检测效率较低。

申请公布号为CN103722468A的中国专利提出了一种用于圆锥滚子轴承自动上料认面机的认面系统，采用了红外线检测探头来判断圆锥滚子轴承的端面。

图像检测技术具有非接触、速度快、精度高、抗干扰能力强等优点，正逐步应用于轴承检测中。因此需要一种基于图像处理的圆锥滚子轴承端面识别方法，解决在轴承自动化生产线上实现圆锥滚子轴承大小端面在线检测问题，提高轴承打标自动化程度。

采用基于图像处理的识别方法比使用机械探针和红外传感器的检测方法对轴承端面的识别更为精准，识别速度更快，且对正反端面差异小的轴承也能达到100％的识别率。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种基于图像处理的圆锥滚子轴承端面识别系统及方法，采用图像识别技术，能够检测出待测轴承的端面并根据检测的端面结果判定是否需要翻面，使打标设备在指定端面进行打标，识别更为精准，识别速度更快，且对正反端面差异小的轴承也能达到100％的识别率。从而提高轴承打标自动化程度。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于图像处理的圆锥滚子轴承端面识别系统，包括数据采集控制卡、图像处理系统、图像采集单元；所述的图像采集单元包括工业相机、工业镜头、机器视觉光源、可控相机支架。

所述的图像处理系统为工控机，其通过USB接口方式与图像采集单元中的工业相机相连接，通过RS232方式与数据采集控制卡相连接，数据采集控制卡还通过控制电缆连接现场的PLC控制系统。

所述的图像处理系统通过数据采集控制卡接收到现场PLC的发送的轴承到位信号后，开始接收图像采集单元采集的图像信号，并将采集到的图像通过圆锥滚子轴承端面识别方法检测出轴承端面，最后将检测结果-轴承正反端面信息和检测完毕信号通过数据采集控制卡发送至PLC控制系统，PLC控制系统根据检测结果决定是否控制翻面机构进行翻面。

所述的图像采集单元采用机器视觉光源提供稳定光照环境，采用工业镜头调整至最佳对焦位置，采用工业相机进行图像采集，采用可控相机支架根据轴承型号的大小自动调整支架伸缩长度，使被测轴承图像位于图像中心位置。

所述的图像采集单元中的可控相机支架上安装有步进电机，所述步进电机通过丝杠连接相机支架，通过控制电缆与现场PLC控制系统相连接，在轴承生产线上更换下一规格轴承时，PLC控制系统控制可控相机支架的步进电机，带动可控相机支架前后移动，调节相机固定架的伸缩长度。所述的可控相机支架上还安装有机器视觉光源的光源固定架，随着可控相机支架的伸缩，将相机和光源调整到最佳采集位置，使被测轴承图像位于图像中心位置。

一种基于图像处理的圆锥滚子轴承端面识别系统中的锥滚子轴承端面识别方法,包括如下步骤：

步骤一、图像预处理：将采集到的图像通过图像裁剪、灰度处理、二值化处理得到图像预处理效果。

为提高后续图像处理速度，将轴承外围图像进行裁剪；将裁剪后的彩色图像进行灰度处理；为增强轴承图像信息对灰度图像进行中值滤波降噪，突出轴承的边沿信息；为方便提取轴承图像特征信息，采用局部自适应阈值的方式对图像做二值化处理，以最大程度保留轴承轮廓信息。

步骤二、特征信号分析与提取：精准确定轴承圆心和半径。

为准确提取轴承图像特征信号，需精准确定轴承圆心和半径；以预处理后的二值图像中心坐标点为搜索圆心，设置最大搜索半径，形成搜索圆，从搜索圆上选取n个坐标点为搜索起始点，各自延搜索圆心方向搜索的第一个像素值突变点坐标设为(像素值由0变1的坐标点)，根据这n个像素值突变点的坐标，利用最小二乘法拟合求得轴承圆心(x_c,y_c)及圆心到轴承外圈的半径R，则(x_c,y_c)和R之间的关系如式(1)所示。