[发明专利]一种精密形态检测系统及检测方法

权利要求书

1.一种精密形态检测系统，其特征在于包括：相机、线性轮廓扫描仪、控制器、步进电机、光源载物台、螺旋杆、限位开关；

所述相机、线性轮廓扫描仪分别设置在光源载物台的上方，所述螺旋杆于光源载物台相连，所述步进电机带动螺旋杆转动使得光源载物台沿着螺旋杆的长度方向平移；所述限位开关沿着螺旋杆的长度方向设置在光源载物台的两侧，用于限制光源载物台的移动位移；

所述控制器用于设置线性轮廓扫描仪的参数，所述线性轮廓扫描仪与计算机中的轮廓采集模块相连，相机与计算机中的图像采集模块相连，所述步进电机与计算机中的电机驱动模块相连。

2.一种使用权利要求1所述的精密形态检测系统进行精密形态检测的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)通过电机驱动模块驱动螺旋杆转动，带动光源载物台平移，使得相机位于被拍摄的颗粒正上方；

2)相机拍摄颗粒的图片并将图片输送到图像采集模块中，进行图像处理，获得颗粒的外轮廓；

3)使用线性轮廓扫描仪从正上方扫描颗粒，同时电机驱动模块驱动步进电机工作，使得线性轮廓扫描仪完整扫描整个颗粒获得颗粒的高度轮廓；

4)计算机中的棱角性测量模块利用拟合椭圆法、外接圆法和外接多边形法对颗粒外轮廓和高度轮廓的数据进行运算，分别求出颗粒的二维棱角性；

5)计算机中针片状测量模块利用颗粒外轮廓得出颗粒的针片状；计算机中的扁平度测量模块利用颗粒外轮廓和高度轮廓得出颗粒的扁平度。

3.根据权利要求2所述的一种精密形态检测方法，其特征在于：步骤2中，所述图像处理包括图像滤波、图像二值化、图像填充以及图像轮廓提取。

4.根据权利要求3所述的一种精密形态检测方法及系统，其特征在于：所述图像滤波包括中值滤波、双边滤波及高斯滤波中的一种或一种以上。

5.根据权利要求2所述的一种精密形态检测方法，其特征在于：步骤3中，所述颗粒的高度轮廓传输到计算机中进行去噪后以二维坐标点的形式保存在计算机中。

6.根据权利要求2所述的一种精密形态检测方法，其特征在于：所述拟合椭圆法是采用最小二乘法原理，将颗粒的轮廓坐标点进行拟合成椭圆，将颗粒的轮廓与椭圆对比，从而得到颗粒的棱角性，计算公式如下：

其中，点P(x_i,y_i)为颗粒轮廓上任意一点坐标，点M(xh_i,yh_i)为点P(x_i,y_i)对应的拟合椭圆上距离最近的坐标点，b是拟合椭圆的短半轴长，n为轮廓坐标点总数，72是将颗粒轮廓分为72等份。

7.根据权利要求2所述的一种精密形态检测方法，其特征在于：所述外接圆法是用最小外接圆包围颗粒的轮廓坐标点，然后将坐标点与外接圆对比，从而得到颗粒的棱角性，计算公式如下：

其中，点P(x_i,y_i)为颗粒轮廓上任意一点坐标，点M(x₀,y₀)为外接圆的圆心坐标点，r是外接圆的半径，n为轮廓坐标点总数，72是将颗粒轮廓分为72等份。

8.根据权利要求2所述的一种精密形态检测方法，其特征在于：所述的外接多边形法是用最小的外接多边形将轮廓坐标点包围，然后用外接多边形面积Ap与外轮廓面积A对比，从而得到颗粒的棱角性，计算公式如下：

。

9.据权利要求2所述的一种精密形态检测方法，其特征在于：步骤5中，所述针片状测量模块通过颗粒外轮廓的等效椭圆的长轴a与短轴b之比来定义针片状的；所述等效椭圆为与颗粒外轮廓等周长、等面积的椭圆。

10.据权利要求2所述的一种精密形态检测方法，其特征在于：步骤5中，所述扁平度测量模块通过颗粒的高度轮廓的最大值T与外轮廓的最小矩形宽度B之比来定义扁平度的。