[发明专利]一种基于图像传感的磁悬浮球悬浮间隙检测方法

摘要

本发明公开一种基于图像传感的磁悬浮球悬浮间隙检测方法，先在拍摄范围内的电磁铁侧表面周围设置网格化区域，电磁铁下边界对应一条网格线，图像采集单元通过高速工业相机采集光源照射下悬浮球的悬浮间隙图像，所拍摄图像包含电磁铁上网格化区域和悬浮间隙区域，电磁铁下边界和底面成像为一条直线，并将图像信号传输到图像处理单元；图像处理单元参照所拍摄到的网格化区域对悬浮间隙图像进行处理和分析，得到悬浮球的悬浮间隙值.本发明的悬浮间隙检测方法通过网格化区域横纵网格线分布规律实现图像畸变情况下准确预测悬浮间隙值大小，该方法抗干扰能力强、无温度漂移且线性度高，成本低廉，安装工艺简单，对测量环境要求较低，且速度快，精度高。

主权项

1.一种基于图像传感的磁悬浮球悬浮间隙检测方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：在电磁铁表面拍摄范围内设置一边与电磁铁下边界平齐网格区域，采集光源照射下悬浮球的悬浮间隙图像；/n步骤2：对采集到的悬浮间隙图像进行预处理，得到包括网格化区域的待测区域的边缘图像；/n步骤3：根据边缘图像通过霍夫变换圆弧检测定位悬浮球上顶点P₀，并通过霍夫变换检测确定网格区域的网格线；/n步骤4：根据定位到的悬浮球上顶点P₀，在网格线中确定P₀点所在铅锤线左右两侧横向距离最近的竖直标线l_左和l_右，以及所有距P₀点由远至近的水平标线l₀，l₁，…，l_n；/n步骤5：确定竖直标线l_左和l_右被水平标线l₀，l₁，…，l_n分割的每条线段对应的像素距离y_i，i＝0，…，n-1；得到分别对应竖直标线l_左和l_右的两组像素距离数据；/n步骤6：根据单个网格的实际尺寸hmm×hmm，计算线段的像素距离与实际长度的对应关系值单位mm/pixel，i＝0，…，n-1；得到分别对应竖直标线l_左和l_右的两组关系值数据；/n步骤7：令为自变量，令Y_i＝d_i为因变量，得一组数据(X₀,Y₀)，(X₁,Y₁)，…，(X_n-1,Y_n-1)；利用最小二乘法对这组数据进行一元线性回归分析，得到一元线性回归模型表达式：Y＝α+βX，α和β是回归系数；竖直标线l_左和l_右分别对应一元线性拟合方程Y＝α₁+β₁X和Y＝α₂+β₂X；/n步骤8：根据得到的一元线性拟合方程Y＝α₁+β₁X和Y＝α₂+β₂X，依据竖直标线l_左和l_右延长线被水平标线l_n和P₀点所在水平线分割的线段对应的像素距离y_n，通过公式计算得到竖直标线l_左和l_右延长线被水平标线l_n和P₀点所在水平线分割的线段中点位置数据X_n，代入一元线性拟合方程计算X_n对应的Y_n，得到分别对应竖直标线l_左和l_右的两个数据(X_n1,Y_n1)和(X_n2,Y_n2)，其中Y_n1和Y_n2即竖直标线l_左和l_右延长线被水平标线l_n和P₀点所在水平线分割的线段上像素距离与实际长度的对应关系值d_n1和d_n2；/n步骤9：确定P₀点到电磁铁下边界在图像中所占的最短像素距离y_gap，分别根据d_n1和d_n2计算最短像素距离y_gap对应的实际距离：D_n1＝y_gap*d_n1和D_n2＝y_gap*d_n2；/n步骤10：确定P₀点到竖直标线l_左和l_右延长线与P₀点所在水平线交点的像素距离a和b，计算D_n1和D_n2各自所占权重和其中ω₁和ω₂为权重系数；/n步骤11：计算最终悬浮间隙值：D＝ω₁D_n1+ω₂D_n2。/n