[发明专利]一种用于圆形零件缺失的视觉检测装置及方法

权利要求书

1.一种用于圆形零件缺失的视觉检测装置，其特征包括：图像采集模块、图像识别模块、激光数据采集模块、相机内外参数标定模块；

所述图像采集模块利用工业相机获取圆形零件的工件表面的二维图像数据并传递给所述图像识别模块；

所述激光数据采集模块利用激光测距传感器获取圆形零件的工件表面的一维距离数据并传递给所述图像识别模块；

所述相机内外参数标定模块对所述工业相机进行参数标定，得到相机内外的标定参数并传递给所述图像识别模块；

所述图像识别模块利用圆形检测算法对所述二维图像数据进行计算，得到二维图像的圆心坐标点；再根据所述相机内外的标定参数、一维距离数据和圆心坐标点，利用三角转换法得到工件表面的三维圆心定位点，从而根据所述三维圆心定位点，利用平移矩阵得到待检测区域的三维坐标区域；再对所述相机内外的标定参数所组成的标定矩阵进行逆运算，反解出所述待检测区域的二维图像坐标系下的区域数据，并利用梯度算子对所述区域数据进行边缘检测，得到边缘信息，从而根据所述检测到的边缘信息进行阈值判断，以识别出是否有零件缺失。

2.如权利要求1所述的用于圆形零件缺失的视觉检测装置，其特征在于：所述图像采集模块包括：工业相机、工业镜头和组合光源；

所述组合光源包含：环形光源和条形光源，两个光源组合在一起实现圆形和线型的零件检测；所述工业相机与所述工业镜头连接通过标准C接口相连。

3.一种用于圆形零件缺失的视觉检测方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：采用方形棋盘格标定方法对所述工业相机的内外参数进行标定，得到所述工业相机的内部参数矩阵M1和外部参数矩阵M2；

步骤2：根据所述工业相机的内部参数矩阵M1和外部参数矩阵M2，计算出所述方形棋盘格到工业相机的真实距离Z；

步骤3：利用激光传感器获取方形棋盘格表面的一维距离数据D，从而对相机到方形棋盘格表面的真实距离Z与一维距离数据D进行作差，标定出所述工业相机和激光传感器的平移矩阵参数；

步骤4：利用工业相机获取圆形零件的工件表面的二维图像数据f，并对所述二维图像数据f进行边缘检测，得到二维图像的边缘信息Δf；利用激光传感器获得圆形零件到激光的距离d，结合工业相机和激光传感器的平移矩阵参数得到圆形零件到工业相机的距离z；

步骤5：对所述二维图像的边缘信息Δf进行弧度检测，得到二维平行弧线链表；再对所述二维平行弧线链表中所有弧线按照弧度进行分类，并根据断裂阈值和距离阈值判断相同弧度的弧线之间是否为断裂或多线关系，若满足阈值，则表示弧度相同的弧线之间为断裂或多线关系，并合并为一条弧线，否则，表示为弧度相同的不同弧线；

步骤6：利用圆形检测算法检测出不同弧线所对应的圆形的中心坐标和圆形半径，并选取满足半径阈值的圆形作为定位圆形，从而以所述定位圆形的中心坐标作为二维图像的圆心坐标点；

步骤7：根据步骤6得到的定位圆形的中心坐标和半径值，并结合所述工业相机的内部参数矩阵M1和外部参数矩阵M2以及圆形零件到工业相机的一维距离数据z，将定位圆形的中心坐标从像素坐标系转换到相机坐标系中，从而得到基于相机坐标系的三维圆心定位点；

步骤8：根据圆形零件的工件表面的几何关系，计算出三维圆心定位点与待检测区域的的平移矩阵；从而利用平移矩阵得到待检测区域的三维坐标区域；

对所述内部参数矩阵M1和外部参数矩阵M2所组成的标定矩阵以及圆形零件到工业相机的一维距离数据z进行逆运算，将待检测区域的三维坐标区域和半径值转换到二维图像坐标系下，得到待检测区域的二维坐标系下的区域数据，包括圆形中心点和半径；

步骤9：选取在待检测区域的半径阈值范围内的二维环形区域，并将二维图像数据f与所述二维环形区域数据进行“与”操作，得到待检测区域的二维待识别图像；

步骤10：将所述待检测区域的二维待识别图像转换到直角坐标系下，再进行边缘检测，得到边缘信息；

步骤11：判断所述边缘信息是否超过线性阈值，若超过，则表示有零件；否则，表示零件缺失；

步骤12：重复步骤4到步骤12，以实现圆形零件表面有无零件缺失的实时检测功能。