[发明专利]采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的方法及系统

权利要求书

1.一种采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的方法，其特征在于，包括步骤：

由冲孔加工生产线对钢带进行冲孔加工，在冲孔钢带的上方设置直线导轨，在直线导轨上设置带动相机同步运动的直线电机；

预先确定由相机采集到的冲孔钢带上表面图像中一个像素对应冲孔钢带实际尺寸的像素当量γ，并确定相机在不同位置时对钢带上表面图像的补偿值；

当冲孔加工生产线对冲孔钢带暂停收卷操作时，控制直线电机带动相机沿着直线导轨从设置于钢带左侧的工作原点O开始向右运动，相机寻找并确定冲孔钢带的左侧边缘；

控制直线电机带动相机从钢带的左侧边缘继续朝右运动，相机运动过程中获取多张钢带上表面图像，在每张钢带上表面图像上分别截取搜索区域，将该搜索区域二值化分割得到至少一个白色区域，确定每个白色区域的最小外接圆作为圆形检测区域，选择每个圆形检测区域中振幅最大的多个边缘点并将这些边缘点拟合成对应一个冲孔的圆形，通过该拟合成的圆形的圆心及直径的像素值乘以像素当量γ并加上补偿值，计算出冲孔的直径，并依此计算出包括每个冲孔的冲孔面积、相邻冲孔之间的横向孔距和纵向孔距、钢带的左/右边宽的冲孔加工测量值；

相机寻找并确定冲孔钢带的右侧边缘，计算钢带的总宽并控制直线电机带动相机回到工作原点O；

其中，相机寻找并确定冲孔钢带的左侧边缘或右侧边缘的步骤包括：由相机对着冲孔加工生产线采集图像，对相机采集的图像进行阈值化处理，将小于预设的亚像素处理低阈值的像素区域均置灰度值为0，将高于预设的亚像素处理高阈值的像素区域均置灰度值255，将介于亚像素处理低阈值及亚像素处理高阈值之间的像素区域作为亚像素处理区域，在亚像素处理区域检测到至少60个振幅最大的边缘点，选择其中80%的边缘点拟合成直线，该拟合得到的直线确定为钢带的左侧边缘或右侧边缘；

其中，补偿值是由如下方式确定：步骤Sa、相机对标定板第一次拍照获得第一次测量图像，在标定板固定不动的情况下由直线电机带动相机向前移动1mm后，相机对标定板第二次拍照获得第二次测量图像，结合像素当量γ计算第一次测量图像与第二次测量图像分别在X轴方向的像素及Y轴方向的误差值；步骤Sb、多次改变标定板在冲孔加工生产线上的放置位置，每次均按上述步骤Sa计算误差值；步骤Sc、根据标定板的标准值对上述得到的误差值采用最小二乘法进行拟合估计，确定出补偿值。

2.根据权利要求1所述采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的方法，其特征在于，像素当量γ的确定步骤包括：

将标定板水平放置在钢带的位置，确保标定板的板边与相机的成像屏幕的坐标轴平行；

相机采集标定板图像，由工控机识别出标定板上的左右标记圆、上下标记圆，分别求取上下标记圆之间像素值及左右标记圆心之间像素值；

用上下标记圆和左右标记圆的实际距离分别除以两者之间的像素值，获得在固定焦距和固定物距条件下，相机采集图像中一个像素对应在钢带上的实际尺寸的像素当量γ。

3.根据权利要求1所述采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的方法，其特征在于，还包括记录冲孔的直径、相邻冲孔之间的纵向孔距和横向孔距并判断是否超过各自预设值的步骤。

4.根据权利要求1所述采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的方法，其特征在于，还包括基于Blob算法分析钢带上表面图像，判断冲孔中是否有无盲孔、连孔及披锋的缺陷。

5.一种采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的系统，其特征在于，该系统使用了如权利要求1-4任何一项所述方法，且该系统至少包括：工控机、至少一个基于运动式机器视觉的检测终端及位于冲孔钢带下方的照明系统，该检测终端及照明系统均与工控机相连；

其中，该检测终端至少包括：跨设在冲孔加工生产线上的龙门底座，该龙门底座具有与冲孔加工生产线正交设置的横梁，该横梁上设有直线电机，且横梁侧方设有直线导轨，在直线导轨上设有由直线电机带动同步运动的相机，该相机与工控机相连。

6.根据权利要求5所述采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的系统，其特征在于，该检测终端还包括用于固定相机的相机固定支架，与直线电机固定相连的电机连接座，且相机固定支架的上末端连接电机连接座。

7.根据权利要求5所述采用机器视觉实现钢带冲孔加工检测的系统，其特征在于，工控机通过RS232接口与冲孔加工生产线的控制主机相连，并采用Modbus现场总线协议与控制主机通信。