[发明专利]基于机器视觉的传动链条质量检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的传动链条质量检测系统，属于传动链条质量检测的技术领域。

背景技术

在工业生产现场中常常会用到传动链条来传送产品，链条的质量规格是否符合产品标准将决定其能否运用于工业产品的制造中，而且特别是在发动机、电梯等产品中对传动链条的质量要求特别高。对链条的质量检测，传统的人工方法非常费时费力，劳动强度很大，已经不能符合现代高精度、高效率的检测要求，有必要结合一种新技术，研发新的实时高效的检测系统。而机器视觉检测技术具有非接触、在线实时、速度快、精度合适、现场抗干扰能力强等优点，适应了现代制造业的进步和发展要求，在实际生产中具有广阔的应用前景。

发明内容

机器视觉系统就是用机器代替人眼来做测量和判断，而机器视觉检测系统是指通过机器视觉产品（即图像摄取装置，分CMOS和CCD两种）将被摄取的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别功能。本发明的目的在于利用机器视觉检测技术，对传动链条的质量实现快速检测，判断出被检测传动链条是否存在尺寸差异、缺片等质量问题。

本发明的系统所采用的技术方案为：

根据对链条质量参数的了解，结合机器视觉系统所要实现的功能，给出该链条质量检测系统的总体设计和功能设计部分。基于机器视觉的传动链条质量检测系统，包括被测传动链条、照明光源、CCD摄像机及镜头、图像处理单元（又称之为数据或图像采集卡）、计算机和显示器，CCD摄像机将被测传动链条的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，根据光的强弱积累相应比例的电荷，图像各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号，即图像信号输出给图像处理单元，图像处理单元将图像传送到计算机存储器进行处理；计算机完成对采集到的数据和图像信息的分析、图像处理与存储，得到被测传动链条的质量参数，将所得到的质量参数与标定的参数进行比较，完成决策和控制，从而实现自主识别的功能。

系统的各主要部分功能简介：

（1）照明光源是影响机器检测系统输入的重要因素，它直接影响输入数据的质量和应用效果。可以采用无影灯光作为系统的照明光源，既保证拍摄链条视野有足够的亮度，同时又不产生明显的本影而影响链条的拍摄。

（2）CCD摄像机：将被摄链条的图像经过镜头聚焦至CCD芯片上，CCD根据光的强弱积累相应比例的电荷，各个像素积累的电荷在视频时序的控制下，逐点外移，经滤波、放大处理后，形成视频信号（即图像信号）输出。在该系统中采用2个CCD摄像机从两个侧面对链条进行连续拍摄，实现流水线检测。

（3）图像处理单元：图像采集卡是完整的机器视觉检测系统的重要组成部件，图像采集卡直接决定了摄像头的接口。比较典型的PCI或AGP兼容的采集卡，可以将图像迅速地传送到计算机存储器进行处理。在本系统采用两通道的图像采集卡，节省系统构成成本。

（4）计算机：通过软件完成对采集数据、图像信息的分析、处理与存储。在本系统中，将采集到的链条图像进行处理，主要包括图像读取、预处理、阈值分割、图像的二值化、边缘检测及轮廓提取等，从而分析图像特征得到链条的质量参数（如销子尺寸、链板数目、形状残缺等信息），对所得到的信息与标定的参数（预设的允许度）进行比较，完成决策和控制，从而实现自主识别的功能。

将采集到的链条图像进行处理，主要包括：

（1）图像读取：从CCD摄像机获取图像，模拟数据进入视频采集卡，在采集卡中进行模数转换，得到数字图像；

（2）图像预处理：先将输入的彩色图像转换为灰度图像，把拍摄到的链条图像由24位真彩色图像转换成256级的灰度图，减少存储和计算量；

（3）图像阈值分割及二值化：根据经验值设定一阈值范围，提取有效阈值范围内的图像，再通过二值化算法取得简单图像；

（4）边缘检测及轮廓提取：通过对步骤（3）得到的二值化图像进行边缘检测，将被测传动链条的轮廓进行提取，得到图像的边缘曲线；

（5）图像几何尺寸的测量与系统的标定：系统标定目的是确定摄像机的物面分辨率，即计算出预处理后图像中的一个像素代表多大的物理尺寸。

本发明的机器视觉检测系统具有如下优点：