[发明专利]基于图像处理的结构件生产安全预警方法与系统

权利要求书

1.基于图像处理的结构件生产安全预警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1，在目标结构件的生产过程中，实时获取目标结构件的图像，获取目标结构件的图像I_s；

步骤S2，提取该图像I_s中目标结构件的所有边缘信息，得到边缘信息图，将边缘信息图输入至训练好的语义分割网络中，输出目标结构件的装配边缘区域图

步骤S3，获得目标结构件的模板图片I_m，调整目标结构件的图像I_s和装配边缘区域图的尺寸和旋转角度，调整后使目标结构件的图像I_s、装配边缘区域图与模板图片I_m的尺寸和方向一致，得到调整后目标结构件的图像装配边缘区域图

步骤S4，根据调整后目标结构件的图像装配边缘区域图以及目标结构件的模板图片I_m，计算目标结构件的图像与目标结构件的模板图片I_m在装配边缘区域上的差值图像G；

步骤S5，计算差值图像G中各个位置的像素值，根据该像素值的大小，确定目标结构件的装配边缘上各个位置处的装配匹配度，计算式如下：

P(x,y)＝e^-g(x,y)

其中，P(x,y)表示装配边缘位置(x,y)处的装配匹配度，取值范围为[0,1]；g是差值图像G中装配边缘位置(x,y)处的像素值；

步骤S6，设定匹配度安全阈值，将目标结构件的装配边缘位置(x,y)处的装配匹配度与设定的匹配度安全阈值进行比较，根据比较结果进行目标结构件的安全预警，并提供产生安全隐患的具体装配边缘位置；

步骤S4中，差值图像G的计算式如下：

其中，G为图像与目标结构件的模板图片I_m在装配边缘区域上的差值图像；为图像与目标结构件的模板图片I_m在所有工序下装配边缘区域的差值图像。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的结构件生产安全预警方法，其特征在于，步骤S6中，结构件安全隐患的判断公式为：

P(x,y)≥γ×(1+Z_v)

其中，γ×(1+Z_v)表示匹配度的安全阈值，即匹配度安全阈值，Z_v为(x,y)所在的装配边缘区域v的装配重要程度，γ为装配匹配度的基础要求系数；

当目标结构件的装配边缘位置(x,y)处的装配匹配度大于或等于所述的匹配度安全阈值时，判定装配边缘位置(x,y)处能够满足设备装配要求，否则判定不满足装配要求。

3.根据权利要求2所述的基于图像处理的结构件生产安全预警方法，其特征在于，结构件不同装配边缘区域v的装配重要程度的确定过程如下：

1)对目标结构件的三维模型进行有限元分析，获得目标设备进行正常作业过程中，目标结构件的三维模型在工作周期内其装配边缘的应变云图；

2)根据所述的应变云图，在目标结构件的三维模型的工作周期内，结构件的装配边缘各个位置上承受的最大应变值，统计产生承受同一最大应变值的位置数量；将装配边缘每一个像素点上的最大应变值映射至二维坐标系上，利用密度聚类算法对二维空间中的点进行聚类，得到的聚类结果为结构件的所有装配边缘区域v的数量，以及每一个装配边缘区域内的最大应变的最大值Y_max；

3)根据装配边缘各像素点的最大应变Y和密度聚类结果，确定每一装配边缘上像素值的装配重要程度Z，计算式如下：

其中，Z_i为第i个簇内装配边缘像素点的装配重要程度，为第i个簇内的最大值；δ为材料的屈服极限，N为装配边缘根据最大应变得到的聚类簇的数目；C为设定系数。