[发明专利]雪糕棒平面轮廓尺寸的视觉测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉以及几何尺寸测量等技术领域，特别指一种雪糕棒平面轮廓尺寸的视觉测量方法。

背景技术

目前，制作冷食品雪糕用的雪糕棒是由机械冲切后再经面取(即倒棱处理)的扁平长条木片制成。随着雪糕棒生产自动化程度的提高，对雪糕棒的形状和平面轮廓尺寸规格要求越来越高。由于天然木材原料及生产工艺的原因，导致生产出的半成品中掺杂有许多不能用于后续生产和使用的产品，这样就需要有大量的劳动力参与到合格品的挑选环节中，既耗费了大量的人力，浪费大量的时间，也给生产企业带来了巨大的经济损失。同时，自动化雪糕棒生产线上的雪糕棒的平面轮廓尺寸是其中一个重要的质量指标，要求达到统一的标准才算合格品，超过标准的则作为不合格品须从成品中予以剔除。

现有平面几何尺寸测量大致包含两种技术，即接触式测量和非接触式测量。接触式测量技术常用的测量工具和测量仪器有：1)专用量具，包括极限量规和专用检验量具；2)简单的测量仪器，如游标卡尺、外径千分尺等。接触式测量的技术缺点有：1)由于测量过程中测量工具需接触工件表面，所以易划伤工件表面；2)对同一尺寸需进行多次测量，测量效率低；3)只适用于静态测量，而不能在在线测量中使用；4)存在人为误差，造成测量结果的一致性差，且不能连续长时间工作。

在非接触测量领域中，一种名称为《检测装置及检测系统》的中国专利(实用新型专利，公告号：CN202024731U)，提出通过光控检测处理装置检测雪糕棒宽度是否达标。事实上，雪糕棒平面轮廓尺寸的测量除了需要进行宽度测量外，还需完成长度测量和圆弧半径测量。而光控检测处理装置只能判断宽度是否达标，并未实际准确测量出雪糕棒宽度；同时，也没有对雪糕棒的长度以及圆弧部分进行检测；因而测量误差较大，仅实现了粗略检测，如果用于小尺寸测量，则灵敏度将低，由此导致测量结果精度降低。

因此，现有测量方案或技术均不能完全适用于雪糕棒平面轮廓尺寸测量，尤其不能适用于雪糕棒两端圆弧测量。鉴于此，非常有必要提供一种能够用于雪糕棒平面轮廓尺寸的在线自动测量方法。近年来，一种基于光学测量和数字图像处理的机器视觉系统常常是工业自动生产线上的一个重要组成部分，它可以有效提高生产速率与产品质量，更有利于统一规则和标准。并且，本发明针对雪糕棒两端圆弧进行了精确测量，检测精度高、便捷性好、可靠性高，利于工程实际应用。

发明内容

为了克服现有测量技术不能适用或者不能很好应用于雪糕棒平面轮廓尺寸的在线自动测量，本发明基于机器视觉理论提出一种雪糕棒平面轮廓尺寸的视觉测量方法，可实现自动、精确测量，并且具有便捷性好、可靠性高的特点。雪糕棒平面轮廓尺寸的视觉测量方法按照下面九个步骤实现：

步骤1，图像采集。

利用数字摄像机进行雪糕棒图像采集，通过图像采集卡将其转化为数字图像并传输到计算机系统；采集到的数字图像表示为f(x，y)，其中f表示图像灰度，(x，y)表示图像空间坐标。

步骤2，目标识别。

目标识别包含阈值分割和最大连通区域提取两个过程。

首先，利用大津法计算图像f(x，y)的二值化阈值T，并利用公式(1)对图像进行阈值分割，

然后，对二值图像f_B(x，y)进行连通区域标记，进一步进行最大连通区域提取，由此可以去除其它连通成分，由此消除背景中的噪声和目标中的缺失点，从而完成目标识别。

步骤3，轮廓检测。

利用梯度算子对目标图像进行梯度运算，得到线幅为1像素的轮廓图像。

步骤4，目标伸展方向计算。

利用旋转法对所述步骤3中得到的轮廓图像求取最小外接矩形，得到矩形四个顶点坐标，分别为A(x₁，y₁)，B(x₂，y₂)，C(x₃，y₃)和D(x₄，y₄)；由此计算得到伸展方向，