本發(fā)明屬于圖像檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磁環(huán)缺陷多目視覺檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

表面缺陷作為評價(jià)磁環(huán)質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對其進(jìn)行快速準(zhǔn)確穩(wěn)定的檢測成為目前生產(chǎn)過程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，在當(dāng)前的磁環(huán)生產(chǎn)、制作流程中，由于生產(chǎn)工藝、機(jī)械設(shè)備以及認(rèn)為操作等原因引起的表面缺陷時(shí)有發(fā)生，主要出現(xiàn)在磁環(huán)的正面、反面、外圓周面和內(nèi)圈，缺陷一般可分為：裂紋、雜質(zhì)、掉漆、掛具粘黏等多情況種。

裂紋的寬度較小，但是分布的區(qū)域相對于其他缺陷較廣。面積較小但帶有明顯色差的缺陷則為表面的掉角和圈裂，而雜質(zhì)則是面積較大且與表面其他位置存在明顯色差的缺陷。

使用傳統(tǒng)的方法檢測結(jié)果易受質(zhì)檢人員視覺疲勞、熟練水平、情緒波動(dòng)等因素的影響，在精度、穩(wěn)定性和檢測速度上難以滿足目前的生產(chǎn)速度和要求，從而導(dǎo)致誤判、漏判、錯(cuò)判的情況發(fā)生，另外，人為接觸也有一定的幾率損壞磁環(huán)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種磁環(huán)缺陷多目視覺檢測方法及系統(tǒng)，能夠從實(shí)時(shí)拍攝的多幅圖片中對磁環(huán)的內(nèi)外環(huán)和上下表面缺陷以及磁環(huán)高度進(jìn)行連續(xù)檢測，實(shí)現(xiàn)多相機(jī)的同時(shí)檢測和相互通信，綜合多角度拍攝的圖片的判斷結(jié)果判斷磁環(huán)好壞，可解決現(xiàn)有技術(shù)中精度、穩(wěn)定性和檢測速度上難以滿足目前的生產(chǎn)速度和要求的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種磁環(huán)缺陷多目視覺檢測方法，包括如下步驟：

首先，利用相機(jī)在內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝磁環(huán)內(nèi)外環(huán)圖像，在表面檢測工位拍攝磁環(huán)正反表面圖像，在高度檢測工位拍攝磁環(huán)高度圖像；

其次，對內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝的圖像分別設(shè)置一個(gè)內(nèi)環(huán)檢測區(qū)、外環(huán)檢測區(qū)；對表面檢測工位拍攝的磁環(huán)正反表面圖像設(shè)置表面檢測區(qū)；對高度檢測工位拍攝的圖像設(shè)置磁環(huán)高度檢測區(qū)，分別用于內(nèi)環(huán)、外環(huán)和表面缺陷檢測以及高度測量；

然后，進(jìn)行缺陷檢測；

內(nèi)外環(huán)缺陷檢測：先將內(nèi)環(huán)和外環(huán)檢測區(qū)中的圖像變成灰度圖，再對灰度圖以一定的閾值進(jìn)行閾值分割，然后采用如下方式之一：

方式一，記錄下閾值分割后的圖像不同高度處累計(jì)的像素值為0的像素點(diǎn)數(shù)目，通過判斷相鄰高度處累計(jì)的圖像0像素值出現(xiàn)次數(shù)之差是否超過一定范圍，如果是，則說明內(nèi)環(huán)或者外環(huán)存在缺陷；

方式二，標(biāo)記閾值分割后的圖像黑色聯(lián)通區(qū)域的左邊界和右邊界，將所確定的左右邊界之間的所有像素點(diǎn)的值都設(shè)置為255，當(dāng)存在裂痕或者掛具粘連或者雜物缺陷時(shí)，那么圖像必定有部分像素點(diǎn)的像素值仍然為0，說明內(nèi)環(huán)或者外環(huán)存在缺陷；

方式三，標(biāo)記閾值分割后的圖像黑色聯(lián)通區(qū)域的左邊界和右邊界，統(tǒng)計(jì)左右邊界之間的0像素值數(shù)目，如果不同高度處累計(jì)數(shù)目超出預(yù)設(shè)值，說明內(nèi)環(huán)或者外環(huán)存在缺陷；

方式四，標(biāo)記閾值分割后的圖像黑色聯(lián)通區(qū)域的上邊界和下邊界，如果上下邊界之差超出預(yù)設(shè)值，說明內(nèi)環(huán)或者外環(huán)存在缺陷；

磁環(huán)高度測量：將磁環(huán)高度檢測區(qū)中的圖像變成灰度圖，再對灰度圖以一定的閾值進(jìn)行閾值分割，在橫軸像素固定的情況下，記錄閾值分割后的圖像中0像素值出現(xiàn)的起始坐標(biāo)和終止坐標(biāo)，兩者的差值再乘以比例因子即磁環(huán)的高度，將計(jì)算得到的高度值與規(guī)定的磁環(huán)高度作差，如果差值在誤差允許的范圍內(nèi)，說明磁環(huán)沒有高度缺陷。

表面缺陷檢測：將磁環(huán)表面檢測區(qū)中的圖像變成灰度圖，再對灰度圖以一定的閾值進(jìn)行閾值分割，從閾值分割后的圖像中檢索輪廓，然后對獲得的輪廓進(jìn)行面積濾波，如果濾波之后檢測到的輪廓數(shù)目仍然大于0，說明有缺陷存在，否則判定為沒有缺陷；

以上缺陷檢測環(huán)節(jié)和高度測量環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)檢測結(jié)果判定全部合格時(shí)，判斷磁環(huán)為合格，否則就判斷為不合格。

本發(fā)明利用一部相機(jī)5拍攝磁環(huán)下表面圖像，一部相機(jī)6拍攝磁環(huán)高度圖像，一部相機(jī)15拍攝磁環(huán)上表面圖像，環(huán)繞設(shè)置的八部相機(jī)7～14拍攝磁環(huán)內(nèi)外環(huán)圖像。

各個(gè)檢測區(qū)的設(shè)置原則如下：

四個(gè)檢測區(qū)均為矩形區(qū)域；

在內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝的圖片中，內(nèi)環(huán)檢測區(qū)設(shè)置在圖像范圍的右半部分，矩形的上下邊界靠近拍攝的圖像的上下邊緣，距離圖像上下邊緣大約5個(gè)到10個(gè)像素的距離，矩形的右邊界與圖像右邊緣重合，矩形左邊界設(shè)置在靠近圖像的1/2橫軸寬度的位置；

在內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝的圖片中，外環(huán)檢測區(qū)設(shè)置在圖像范圍的左半部分，矩形的上下邊界靠近拍攝的圖像的上下邊緣，距離圖像上下邊緣大約5個(gè)到10個(gè)像素的距離，矩形的左邊界與圖像左邊緣重合，矩形右邊界設(shè)置在靠近圖像的1/2橫軸寬度的位置；

在磁環(huán)高度檢測工位拍攝的圖片中，高度檢測區(qū)的矩形上下左右邊界靠近拍攝的圖像的上下左右邊緣，距離圖像上下左右邊緣大約10個(gè)到20個(gè)像素的距離；

在磁環(huán)表面缺陷檢測工位拍攝的圖片中，表面檢測區(qū)的矩形上下左右邊界靠近拍攝的圖像的上下左右邊緣，距離圖像上下左右邊緣大約10個(gè)到20個(gè)像素的距離；

為了防止環(huán)境因素的影響及加快算法速度，之后的圖像處理過程都只對檢測區(qū)圖像進(jìn)行。

具體地，本發(fā)明可以利用閾值分割方法來計(jì)算圖像二值化的閾值，對不用的區(qū)域采用不用的閾值進(jìn)行閾值分割，然后再合成為一幅圖像。

內(nèi)外環(huán)缺陷檢測的方式二中，將灰度圖閾值分割以后，對閾值分割后的圖像的特定區(qū)域去除背景雜物，然后對圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕操作，以消除較小獨(dú)點(diǎn)。然后對圖像用3*3的結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行一次形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理，使不連通的圖像合并成塊，這里的“特定區(qū)域”一般設(shè)定為圖像邊緣接近5個(gè)像素到10個(gè)像素的寬度，對圖像反色并提取輪廓再面積濾波，最后將缺陷標(biāo)示出來；

內(nèi)外環(huán)缺陷檢測的方式一和方式三中，磁環(huán)的左邊界和右邊界通過如下方式確定：

對閾值分割后的圖像先進(jìn)行從左往右掃描，如果出現(xiàn)連續(xù)多個(gè)像素值為0，確定該點(diǎn)為閾值分割后圖像黑色聯(lián)通區(qū)域的左邊界，將其保存在數(shù)組widhist中，然后在搜索到的左邊界的基礎(chǔ)上從左到右掃描，如果出現(xiàn)多個(gè)像素值為255，確定該點(diǎn)為閾值分割后圖像黑色聯(lián)通區(qū)域的右邊界，將其保存在數(shù)組dishist中，其中i，j的范圍都是0～height，height指圖像縱向?qū)挾取?/p>

所述提取輪廓主要是從一個(gè)種子點(diǎn)，用搜索的方法找到閉合的輪廓，通過設(shè)定檢測到的輪廓所圍成的區(qū)域面積大小范圍，濾除掉一部分輪廓之后，如果還剩下輪廓，說明磁環(huán)存在缺陷，最后再從相機(jī)上讀取的原圖上將剩下的輪廓標(biāo)示出來。

所述表面缺陷檢測中，通過左右和上下掃描整個(gè)檢測區(qū)，確定磁環(huán)的上下左右邊界，進(jìn)而確定磁環(huán)的中心，如果磁環(huán)中心偏左或者偏右，則將磁環(huán)分成三個(gè)部分分別用不同的閾值進(jìn)行分割，同時(shí)，在確定磁環(huán)圓心和半徑的基礎(chǔ)上，將內(nèi)外磁環(huán)邊界的像素點(diǎn)置為255，防止這些地方的雜點(diǎn)對缺陷檢測的影響。

所述缺陷檢測環(huán)節(jié)和高度測量環(huán)節(jié)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)檢測結(jié)果判定全部合格時(shí)，判斷磁環(huán)為合格，否則就判斷為不合格。

本發(fā)明還提供了基于所述磁環(huán)缺陷多目視覺檢測方法的檢測系統(tǒng)，包括：

環(huán)形振動(dòng)臺(tái)1，利用傳送帶將磁環(huán)送至環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4；

磁環(huán)位置固定裝置2，位于環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4上方，沿環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4的徑向設(shè)置有遮擋物和固定物，以約束磁環(huán)在環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4上繞固定半徑做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，同時(shí)固定環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4防止其發(fā)生晃動(dòng)；

紅外脈沖相機(jī)觸發(fā)裝置3，設(shè)置于環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4上方，當(dāng)有磁環(huán)通過時(shí)，開始計(jì)時(shí)，并在產(chǎn)生一定數(shù)量的脈沖后觸發(fā)相機(jī)拍照；

多臺(tái)相機(jī)，分別完成磁環(huán)正反表面、高度以及內(nèi)外環(huán)的圖像拍攝；

主機(jī)，與相機(jī)連接，獲取磁環(huán)不同部位圖像并完成該部位的檢測。

所述磁環(huán)平放在環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置上，其中環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4是透明的，保證磁環(huán)下底面可以被相機(jī)拍到。

所述相機(jī)有十一臺(tái)，一臺(tái)拍攝磁環(huán)下表面圖像，一臺(tái)拍攝磁環(huán)高度圖像，一臺(tái)拍攝磁環(huán)上表面圖像，其余八臺(tái)環(huán)繞設(shè)置，拍攝磁環(huán)內(nèi)外環(huán)圖像；所述主機(jī)有六臺(tái)，其中五臺(tái)主機(jī)每臺(tái)連接兩臺(tái)相機(jī)，另一臺(tái)主機(jī)連接一臺(tái)相機(jī)，六臺(tái)主機(jī)將檢測結(jié)果通過串口發(fā)送至主控機(jī)17，主控機(jī)17判斷六路檢測結(jié)果都為合格時(shí)說明磁環(huán)合格，所述主控機(jī)17與檢出口16的氣泵連接，檢出口16有兩個(gè)孔，當(dāng)磁環(huán)合格時(shí)，控制檢出口16將磁環(huán)吸入其中一個(gè)孔中，當(dāng)磁環(huán)不合格時(shí)，控制檢出口16將磁環(huán)吸入另一個(gè)孔中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以達(dá)到檢測速度240～260個(gè)/min，誤收率0％，誤檢率3％。檢測半徑可以達(dá)到29mm以內(nèi)，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。

附圖說明

圖1是一種磁環(huán)缺陷多目視覺測控系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是一種磁環(huán)缺陷多目視覺測控系統(tǒng)控制部分示意圖。

圖3是一種磁環(huán)缺陷多目視覺測控系統(tǒng)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖4是從磁環(huán)內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝到的圖像，A表示內(nèi)環(huán)檢測區(qū)。

圖5是從磁環(huán)內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝到的圖像，B表示外環(huán)檢測區(qū)。

圖6是從磁環(huán)高度檢測工位拍攝到的圖像，C表示高度檢測區(qū)。

圖7是從磁環(huán)上下底面檢測工位拍攝到的圖像，D表示表面檢測區(qū)。

圖8是磁環(huán)的高度測量算法流程圖。

圖9是磁環(huán)的表面缺陷檢測算法流程圖。

圖10是磁環(huán)的內(nèi)外環(huán)缺陷檢測算法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

如圖1和圖2所示，環(huán)形振動(dòng)臺(tái)1，利用傳送帶將磁環(huán)送至環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4；磁環(huán)位置固定裝置2，位于環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4上方，沿環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4的徑向設(shè)置有遮擋物和固定物，約束磁環(huán)在環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4上隨著環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4做固定半徑的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，磁環(huán)平放在環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置上，其中環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置是透明的，保證磁環(huán)下底面可以被相機(jī)5拍到。同時(shí)固定環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4防止其發(fā)生晃動(dòng)；

紅外脈沖相機(jī)觸發(fā)裝置3，設(shè)置于環(huán)形旋轉(zhuǎn)裝置4上方，當(dāng)有磁環(huán)通過時(shí)，開始計(jì)時(shí)，并在產(chǎn)生一定數(shù)量的脈沖后觸發(fā)相機(jī)拍照；

多臺(tái)相機(jī)，分別完成磁環(huán)正反表面、高度以及內(nèi)外環(huán)的圖像拍攝；其中，相機(jī)5用于檢測磁環(huán)底部缺陷，相機(jī)6用于檢測磁環(huán)高度；7號到14號相機(jī)用于檢測內(nèi)環(huán)與外環(huán)缺陷，相機(jī)15用于檢測磁環(huán)頂部缺陷。

主機(jī)18～22，與相機(jī)連接，獲取磁環(huán)不同部位圖像并完成該部位的檢測。

所述相機(jī)有十一臺(tái)，一臺(tái)拍攝磁環(huán)下表面圖像，一臺(tái)拍攝磁環(huán)高度圖像，一臺(tái)拍攝磁環(huán)上表面圖像，其余八臺(tái)環(huán)繞設(shè)置，拍攝磁環(huán)內(nèi)外環(huán)圖像，確保八臺(tái)相機(jī)可以拍攝到磁環(huán)360度的內(nèi)外環(huán)圖像；所述主機(jī)有六臺(tái)，其中有5臺(tái)主機(jī)，每臺(tái)主機(jī)上連接兩臺(tái)相機(jī)，用于磁環(huán)各個(gè)部位的缺陷檢測，另外一臺(tái)主機(jī)連接單獨(dú)的一臺(tái)相機(jī)用于磁環(huán)高度測量。具體連接方式參見圖3。相機(jī)5和相機(jī)15與工控機(jī)18相連，相機(jī)7和相機(jī)12與工控機(jī)19相連，相機(jī)8和相機(jī)13與工控機(jī)20相連，相機(jī)9和相機(jī)14與工控機(jī)21相連，相機(jī)10和相機(jī)11與工控機(jī)22相連，相機(jī)6與工控機(jī)23相連。

6臺(tái)工控機(jī)將檢測結(jié)果通過串口發(fā)送至主控機(jī)17，主控機(jī)17判斷6路信號都為合格時(shí)說明磁環(huán)合格。

所述主控機(jī)17與檢出口16的氣泵連接，檢出口16有兩個(gè)孔，當(dāng)磁環(huán)合格時(shí)，控制檢出口16將磁環(huán)吸入其中一個(gè)孔中，當(dāng)磁環(huán)不合格時(shí)，控制檢出口16將磁環(huán)吸入另一個(gè)孔中。

就磁環(huán)缺陷多目視覺檢測方法來說，

(1)設(shè)置外環(huán)、內(nèi)環(huán)、表面和高度檢測區(qū)

利用一部相機(jī)5拍攝磁環(huán)下表面圖像，一部相機(jī)6拍攝磁環(huán)高度圖像，一部相機(jī)15拍攝磁環(huán)上表面圖像，環(huán)繞設(shè)置的八部相機(jī)7～14拍攝磁環(huán)內(nèi)外環(huán)圖像。八部相機(jī)均勻分布，確保能夠拍攝磁環(huán)360度的內(nèi)外環(huán)區(qū)域。

如圖4、圖5、圖6、圖7所示，是從不同工位拍攝的磁環(huán)圖像。

圖中A.內(nèi)環(huán)檢測區(qū)，B.外環(huán)檢測區(qū)，C.高度檢測區(qū)，D.表面檢測區(qū)。

各個(gè)檢測區(qū)的設(shè)置原則如下：

以上四個(gè)檢測區(qū)均為矩形區(qū)域。

在內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝的圖片中，內(nèi)環(huán)檢測區(qū)設(shè)置在圖像范圍的右半部分，矩形的上下邊界靠近拍攝的圖像的上下邊緣，距離圖像上下邊緣大約5個(gè)到10個(gè)像素的距離。矩形的右邊界與圖像右邊緣重合。矩形左邊界設(shè)置在靠近圖像的1/2橫軸寬度的位置。矩形區(qū)域完全包含圖4中區(qū)域A中的內(nèi)環(huán)圖樣。

在內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝的圖片中，外環(huán)檢測區(qū)設(shè)置在圖像范圍的左半部分，矩形的上下邊界靠近拍攝的圖像的上下邊緣，距離圖像上下邊緣大約5個(gè)到10個(gè)像素的距離。矩形的左邊界與圖像左邊緣重合。矩形右邊界設(shè)置在靠近圖像的1/2橫軸寬度的位置。矩形區(qū)域完全包含圖5中區(qū)域B中的外環(huán)圖樣。

在磁環(huán)高度檢測工位拍攝的圖片中，高度檢測區(qū)的矩形上下左右邊界靠近拍攝的圖像的上下左右邊緣，距離圖像上下左右邊緣大約10個(gè)到20個(gè)像素的距離。矩形區(qū)域完全包含圖6中區(qū)域C中的磁環(huán)高度圖樣。

在磁環(huán)表面缺陷檢測工位拍攝的圖片中，表面檢測區(qū)的矩形上下左右邊界靠近拍攝的圖像的上下左右邊緣，距離圖像上下左右邊緣大約10個(gè)到20個(gè)像素的距離。矩形區(qū)域完全包含圖7中區(qū)域D中的磁環(huán)表面圖樣。

為了防止環(huán)境因素的影響及加快算法速度，之后的圖像處理過程都只對檢測區(qū)圖像進(jìn)行。

(2)檢測磁環(huán)高度

如圖8所示，將從磁環(huán)高度檢測工位拍攝到的圖像設(shè)置高度檢測區(qū)之后變成灰度圖，再對該圖像進(jìn)行閾值分割，分割閾值設(shè)置為按照大津法求得的圖像的分割閾值，對大于分割閾值的像素置為255，小于或等于分割閾值的像素置0。

在橫軸位置固定在x0個(gè)像素點(diǎn)的位置，記錄下縱軸0像素值出現(xiàn)的起始坐標(biāo)(x0，topq)和終止坐標(biāo)(x0，botq)，兩者的差值再乘以比例因子即磁環(huán)的高度H，單位是mm。計(jì)算公式為：

H＝(botq-topq)*p0

這里的p0是通過測量實(shí)際磁環(huán)的高度和對應(yīng)拍攝的圖片中磁環(huán)高度所占的像素點(diǎn)數(shù)，求取二者的比值得到的。這里設(shè)定的x0個(gè)像素點(diǎn)的位置可以適當(dāng)修改，只需要保證靠近圖像的1/2橫軸寬度即可。

然后判斷

|H-H0|<δ

是否成立。其中H0是磁環(huán)規(guī)定尺寸，δ是允許的誤差范圍。如果上面的不等式成立，說明磁環(huán)高度沒有缺陷。

(3)檢測表面缺陷

如圖9所示，將從磁環(huán)上下表面檢測工位拍攝到的圖像設(shè)置表面檢測區(qū)后變成灰度圖，再對該圖像進(jìn)行閾值分割，分割閾值設(shè)置為按照大津法求得的圖像分割閾值，對大于分割閾值的像素置為255，小于或等于分割閾值的像素置0。首先將統(tǒng)計(jì)數(shù)值num置0，從二值圖像中檢索輪廓，然后對獲得的輪廓進(jìn)行面積濾波，當(dāng)滿足輪廓面積area在一定閾值范圍內(nèi)時(shí)標(biāo)識(shí)缺陷并將統(tǒng)計(jì)數(shù)值num加1，如果遍歷完全部輪廓之后num大于0，說明有缺陷存在，磁環(huán)判定為NG。這里我們設(shè)定的閾值范圍是area大于600且小于13000。

正常情況下，磁環(huán)應(yīng)該位于圖片的中間位置，但是運(yùn)動(dòng)過程中，磁環(huán)可能會(huì)出現(xiàn)位置偏上或者偏下的情況，我們可以通過左右和上下掃描整個(gè)區(qū)域，確定磁環(huán)的上邊界top，下邊界bottom，左邊界left以及右邊界right。進(jìn)而確定磁環(huán)的中心坐標(biāo)(x,y)和半徑r。中心坐標(biāo)和半徑r的計(jì)算公式為

x＝|left+(right-left)/2|

y＝|top+(bottom-top)/2|

r＝(bottom-top)/2

如果磁環(huán)中心偏左或者偏右，這時(shí)就可以將磁環(huán)分成三個(gè)部分分別用不同的閾值進(jìn)行分割。

由于磁環(huán)閾值分割之后的圖像后內(nèi)外圓環(huán)上會(huì)出現(xiàn)一些0像素值的雜質(zhì)，如果不對這部分做處理，后面就會(huì)誤判為NG，解決這一問題的具體做法是將閾值分割后的圖像以(x,y)為圓心，以r-1為半徑的圓，和以(x,y)為圓心，以r-r0為半徑的圓上的所有像素點(diǎn)的像素值置成255。從而排除這部分的干擾。r0為內(nèi)外圓環(huán)半徑之差。

(4)檢測內(nèi)外環(huán)缺陷

如圖10所示，對磁環(huán)內(nèi)外環(huán)檢測工位拍攝到的圖像設(shè)置內(nèi)外環(huán)檢測區(qū)。將內(nèi)環(huán)和外環(huán)檢測區(qū)中的圖像變成灰度圖，再對灰度圖以一定的閾值進(jìn)行閾值分割，這里關(guān)鍵的地方在閾值分割圖像的獲取。對圖像進(jìn)行上下掃描，確定磁環(huán)的上邊界top和下邊界bottom，因?yàn)榕臄z到的圖片整個(gè)磁環(huán)區(qū)域曝光量不一樣，就可能會(huì)出現(xiàn)一部分深一部分淺的情況，這時(shí)就需要對不同的區(qū)域采用不同的閾值進(jìn)行閾值分割，然后在合成成為一幅圖像，得到我們想要的閾值分割圖像。

閾值T通過求取分割后的部分圖像的最大類間方差求得。磁環(huán)所在區(qū)域上下兩部分曝光量較大的區(qū)域圖像分割閾值為T+T1，中間曝光量較均勻的部分圖像分割閾值為T-T1。T1的值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。

首先計(jì)算直方圖并歸一化histogram，可以得到圖像灰度級1～M，第i級像素n_i個(gè)，總像素?cái)?shù)為N，則第i級灰度出現(xiàn)的概率為

P_i＝n_i/N

計(jì)算圖像灰度均值

計(jì)算直方圖的零階w[i]和一級距u[i]

w₁＝1-w[k] μ-μ[k]

對一級矩作以下處理：

μ₀＝μ[k]/w[k],μ₁＝[μ-μ[k]]/[1-w[k]]

計(jì)算并找到最大的類間方差對應(yīng)此最大方差的灰度值即為要找的閾值類間方差：

σ²[k]＝[μ·w[k]-μ[k]]²/{w[k]·[1-w[k]]}

k從1～M變化，類間方差最大的k即為所求之最佳門限。

對閾值分割后的圖像的特定區(qū)域去除背景雜物，然后對圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)腐蝕操作，以消除較小獨(dú)點(diǎn)如噪音。然后對圖像用3*3的結(jié)構(gòu)元素進(jìn)行一次形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算處理，可以使不連通的圖像合并成塊。這里的“特定區(qū)域”一般設(shè)定為圖像邊緣接近5個(gè)像素到10個(gè)像素的寬度。

然后對閾值分割后的圖像先進(jìn)行從左往右掃描，如果出現(xiàn)連續(xù)多個(gè)像素值為0，確定該點(diǎn)為閾值分割后圖像黑色聯(lián)通區(qū)域的左邊界，將其保存在數(shù)組widehist中，然后在搜索到的左邊界的基礎(chǔ)上從左到右掃描，如果出現(xiàn)多個(gè)像素值為255，確定該點(diǎn)為閾值分割后圖像黑色聯(lián)通區(qū)域的右邊界，將其保存在數(shù)組dishist中。其中i，j的范圍都是0～height(圖像縱向?qū)挾?。

第一種判別方法是，將所確定的左右邊界之間的所有像素點(diǎn)的值都設(shè)置為255，理想的情況是磁環(huán)完好無損，那么此時(shí)處理后的閾值分割圖像應(yīng)該所有像素點(diǎn)的像素值均為255；當(dāng)存在裂痕或者掛具粘連或者雜物缺陷時(shí)，那么圖像必定有部分像素點(diǎn)的像素值仍然為0。然后對圖像反色后提取輪廓，并過濾掉面積area在一定閾值范圍內(nèi)時(shí)的輪廓，如果進(jìn)行面積濾波之后檢測到的輪廓數(shù)目仍然大于0，那么說明存在缺陷，最后將輪廓標(biāo)示出來，并進(jìn)行NG判斷。這里我們將閾值范圍設(shè)定為小于180或者大于17000。

第二種判別方法是，統(tǒng)計(jì)上面保存的閾值分割圖像內(nèi)外邊界之間的0像素值數(shù)目，存放在數(shù)組hist中。

hist[i]＝(dishist[i]-widehist[i])

如果當(dāng)i取0～height的不同值時(shí)hist[i]數(shù)值超出限定范圍，說明磁環(huán)寬度不均勻，判定為NG。

第三種判別方法是，當(dāng)圖像縱向位置坐標(biāo)tw滿足

tw>a

tw<b

其中a＝top+a0，b＝bottom-b0，這里取a0＝120，b0＝200。也就是截取磁環(huán)所在區(qū)域中間曝光度均勻的部分。a0和b0的值根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。定義中間部分磁環(huán)的邊界曲率變化在像素級上的可容忍誤差閾值為T，那么

如果|dishist[tw]-dishist[tw-10]|>T滿足。說明存在掉漆或者粘連缺陷，圖像判定為NG；

或者，圖像縱向位置坐標(biāo)tw滿足

tw>a

tw<b

其中a＝top+a0，b＝top+b0，這里取a0＝60，b0＝200。也就是截取磁環(huán)所在區(qū)域上邊沿曝光過強(qiáng)的部分。a0和b0的值根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。定義該部分磁環(huán)的邊界曲率變化在像素級上的可容忍誤差閾值為T1，那么

如果|dishist[tw]-dishist[tw-10]|>T1滿足。說明存在掉漆或者粘連缺陷，圖像判定為NG；

或者，圖像縱向位置坐標(biāo)tw滿足

tw>a

tw<b

其中a＝bottom-a0，b＝bottom-b0，這里取a0＝200，b0＝20。也就是截取磁環(huán)所在區(qū)域下邊沿曝光過強(qiáng)的部分。a0和b0的值根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。定義該部分磁環(huán)的邊界曲率變化在像素級上的可容忍誤差閾值為T2，那么

如果|dishist[tw]-dishist[tw-10]|>T2滿足說明存在掉漆或者粘連缺陷，圖像判定為NG；

或者，圖像縱向位置坐標(biāo)tw滿足

tw>a

tw<b

其中a＝top+a0、b＝bottom-b0時(shí)，這里取a0＝120，b0＝200。也就是截取磁環(huán)中間曝光度均勻的部分。a0和b0的值根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定。如果

dishist[tw]＝0&dishist[tw+1]＝0&dishist[tw+2]＝0&dishist[tw+3]＝0滿足，說明存在全貫通裂紋缺陷，圖像判定為NG；

第四種判別方法是，定義磁環(huán)的外徑長度在像素級上的可容忍誤差閾值為T3，那么如果

|bottom-top|<T3

說明存在斷裂缺陷，判定為NG。

綜合上面多種判別方法，任何一種判別方法判定磁環(huán)為NG，最后結(jié)果都為NG。

綜合11臺(tái)相機(jī)分別對磁環(huán)表面、內(nèi)外環(huán)缺陷以及磁環(huán)高度的檢測結(jié)果，當(dāng)所有結(jié)果均為GOOD時(shí)，磁環(huán)判斷為合格，否則就判斷為不合格。

整套系統(tǒng)可以達(dá)到檢測速度240～260個(gè)/min，誤收率0％，誤檢率3％。檢測半徑可以達(dá)到29mm以內(nèi)，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。

值得注意的是，上述的具體實(shí)施方式用于解釋說明本發(fā)明，僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。