[发明专利]基于机器视觉的圆锯片磨损量在线测量方法

摘要

本发明公开了一种基于机器视觉的圆锯片磨损量在线测量方法，其测量方法基于的测量装置包括工业相机，图像采集卡、工控机。所述测量方法的步骤为工控机触发图像采集卡，通过工业相机获取圆锯片图像；对图像进行预处理和二值化处理；提取圆锯片图像的单像素边缘；提取圆锯片边缘的直线线段；确定同一锯齿上的两条线段；求解圆锯片前刀面刃口磨损量和后刀面刃口磨损量。本发明具有实时性好、检测精度高，是一种有效的圆锯片磨损量在线测量方法，其检测结果为补偿机构执行补偿提供了可靠的依据，从而提高了板材切割效率和质量。

主权项

一种基于机器视觉的圆锯片磨损量在线测量方法，包括以下步骤：1)获取圆锯片图像；2)对获取的图像进行降噪预处理和二值化处理；3)提取圆锯片图像中的单像素边缘；4)提取圆锯片边缘的直线线段；5)确定同一锯齿上的两条线段；6)求解圆锯片前刀面刃口磨损量和后刀面刃口磨损量；其特征在于：步骤1所述获取圆锯片图像的方法是，将安装在支架上的工业相机，通过人工调节，使工业相机正对着被测圆锯片，采用工控机触发图像采集卡，获取圆锯片图像；步骤2所述对获取的图像进行降噪预处理的方法是，采用均值滤波，中值滤波或小波去噪；所述对获取的图像进行二值化处理的方法是，采用阈值分割方法；步骤3所述提取圆锯片图像中的单像素边缘的方法，具体步骤如下：1)确定跟踪起始点从获取圆锯片图像的左上角开始，按从上至下，从左到右的顺序扫描圆锯片的二值图像，将第一个灰度值为1的像素点设为边界跟踪的起始点P0；2)确定搜索下一个边界点的初始方向根据下面公式确定搜索下一个边界点的初始方向公式中，表示从参考点Pi出发搜索下一个边界点的初始方向，表示下一边界点相对参考点Pi‑1的真实方向；Db和De都采用Freeman的8邻域链码编码进行编码的，位于参考点正右方的像素点相对于参考点的位置为0，按逆时针方向用0～7表示参考点8邻域的像素点相对参考点的位置；3)搜索下一个边界点从下一个边界点的初始方向出发，按从上至下、从左到右的顺序搜索下一个边界点，搜索到的第一个灰度值为0的点即为下一个边界点；4)结束搜索判断当前边界点的像素坐标，当边界点的纵坐标X等于图像的列数M，则搜索到达图像的边框，结束搜索；步骤4所述提取圆锯片边缘的直线线段的方法，具体步骤如下：1)使用Freeman的8邻域链码对图像边界进行编码；2)搜索图像边界中的线段元，并将线段元以起点坐标、主方向链码值、副方向链码值和长度的形式保存在细胞数组Line‑Cell中；3)将细胞数组Line‑Cell中连续，且主方向、副方向链码值相同，长度之差小于2的线段元合并为线段，并保存在细胞数组Line中；细胞数组Line中的元素包含起始线段元索引号、终止线段元索引号、主方向链码值和副方向链码值；4)判断细胞数组Line中的线段是否能向两端延伸；扫描与线段端点相连的线段元，若线段元与线段的主方向链码值相同，则根据准则1继续判断是否能延伸；若线段元与线段的主方向链码值不同，则线段不能延伸；其中所述准则1：设细胞数组Line中的线段L1的起点坐标为(x1b,y1b)，终点坐标为(x1e，y1e)，与线段L1端点相连的线段元的起点坐标为(x2b，y2b)，终点坐标为(x2e，y2e)；原线段斜率为：新线段斜率：(1)线段元与线段起点相连(2)线段元与线段终点相连若|KL1‑KL2b|<θ且|KL1‑KL2e|<θ，则线段可延伸，更新线段信息并保存在细胞数组Line中；θ是设定的阈值，决定了线段检测的精度；5)根据线段端点坐标计算线段参数信息，即线段斜率k和截距b，然后根据准则2判断线段是否能与主方向链码值相同的其他线段合并，若能合并，则合并线段并更新线段参数信息；其中所述准则2：设主方向链码值相同的两线段L1、L2的参数信息为[k1，b1，(xb1,yb1)，(xe1,ye1)]和[k2，b2，(xb2,yb2)，(xe2,ye2)]；若两线段参数同时满足以下三个条件，则两线段可以合并；(1)(2)|k1‑k2|<T2(3)|b1‑b2|<T3T1，T2，T3分别为两线段的距离阈值，斜率阈值和截距阈值，决定了线段检测的精度；6)为避免干扰信号，删除长度小于精度阈值T4的线段，其中精度阈值T4的大小反映检测精度，取值为1‑2mm；步骤5所述确定同一锯齿上的两条线段的方法，具体步骤如下：根据细胞数组Line中第1条线段和第2条线段交点的纵坐标yc和第1条线段的纵坐标ye1的大小关系判断第1条线段和第2条线段是否属于同一个锯齿，若yc<ye1，第1条线段与第2 条线段属于同一个锯齿，交点为理想的刀尖点；若yc>ye1，第1条线段与第2条线段不属于同一个锯齿，则第2条线段与第3条线段同属于一个锯齿；yc＝k1(b2‑b1)/(k1‑k2)+b1k1，k2为第1条线段和第2条线段的斜率，b1和b2为第1条线段和第2条线段的截距；若图像中圆锯片逆时针旋转切削工件，则属于同一锯齿的两条线段中编号小的线段表示后刀刃，编号大的线段表示前刀刃；若图像中圆锯片顺时针旋转切削工件，则判定结果相反；步骤6所述求解圆锯片前刀面刃口磨损量和后刀面刃口磨损量的计算方法，具体步骤如下：1)前刀面刃口磨损量SF2)后刀面刃口磨损量SB3)负间隙量H其中公式中，(xA1，yA1)，(xA2，yA2)…(xAn，yAn)为各锯齿前刀面点A坐标，(xB1，yB1)，(xB2，yB2)…(xBn，yBn)为各锯齿后刀面点B的坐标，k1i，k2i分别为后刀面前刀面直线解析式的斜率，b1i，b2i分别为后刀面前刀面直线解析式的截距，i＝1,2…n。