本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，特別涉及一種自動測量輪轂輪輻初始角度的方法。

背景技術(shù)：

輪轂的形狀因品牌和車型不同而異，但在鑄造成型后，通常每個輪轂都需經(jīng)X射線探傷，再送入不同的加工中心進(jìn)行外形加工。

輪轂的輪輻平面在進(jìn)行X射線探傷時，由于探測器尺寸的限制，需多次旋轉(zhuǎn)輪轂以全面檢測所有輪輻。由于圓形輪轂的對稱性，當(dāng)輪轂進(jìn)入檢測倉時，輪輻的位置具有隨機(jī)性，即輪輻與水平中心線的夾角是一個隨機(jī)值，該夾角也稱為輪輻初始角。計(jì)算輪輻的初始角度值，是為了旋轉(zhuǎn)輪轂使輪輻處于水平中心線上，從而位于X射線探測器的正下方，并在隨后的每次旋轉(zhuǎn)探傷中，確保輪轂的每條輪輻都依該型號輪轂的程序設(shè)置處于正確的拍攝位置。

輪轂輪型識別的技術(shù)已較為成熟，但測量輪輻初始角度的技術(shù)還非常局限。

一些測角裝置如《一種絕對式測角裝置及其測量角度的方法》中提出的絕對式測角裝置需要均勻安裝多個傳感器，安裝難度及設(shè)備成本較高。目前大部分輪輻初始角判斷還是在輪轂進(jìn)入X射線檢測倉后，對處于隨機(jī)位置的輪輻經(jīng)過人眼粗略判斷角度后，人工控制電機(jī)將該輪轂的輪輻旋轉(zhuǎn)一個大致角度再開始探傷。顯然，這降低了檢測的自動化程度，其次人工觀察準(zhǔn)確度不高，另人工調(diào)整費(fèi)時多，影響生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種自動測量輪轂輪輻初始角度的方法，檢測的自動化程度高，準(zhǔn)確度高。

本發(fā)明的另一目的在于提供實(shí)現(xiàn)上述自動測量輪轂輪輻初始角度的方法的自動測量輪轂輪輻初始角度的系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種自動測量輪轂輪輻初始角度的方法，包括以下步驟：

(1)采用兩個水平設(shè)置的傳送鏈條夾持輪轂；在傳送鏈條的上方設(shè)置攝像頭組件；所述攝像頭組件包括CCD攝像頭。

建立輪轂?zāi)０鍘?，所述輪轂?zāi)０鍘彀ㄋ行吞柕妮嗇災(zāi)０澹凰鲚嗇災(zāi)０灏ㄝ嗇灥母叨?、輪輻條數(shù)，輪轂在識別狀態(tài)時的圖像，以及所述輪轂圖像的快速傅里葉(FFT)算子；

(2)驅(qū)動兩個傳送鏈條以相同的速度同向運(yùn)動，使輪轂做直線運(yùn)動；

(3)CCD攝像頭采集一張圖像；

(4)對CCD攝像頭采集到的彩色圖像進(jìn)行輪轂型號識別；

(5)在所述彩色圖像上使用霍夫變換提取輪轂的圓心位置和半徑；

(6)計(jì)算輪輻的初始角度值，包括如下步驟：

(6-1)根據(jù)步驟(5)得到的圓心和半徑，將所述彩色圖像上對應(yīng)圓的外接正方形內(nèi)區(qū)域作為感興趣區(qū)域；

(6-2)根據(jù)步驟(4)識別的輪轂型號，從所述輪轂?zāi)０鍘熘刑崛?yīng)的輪轂的輻條數(shù)k；

(6-3)根據(jù)輻條數(shù)k計(jì)算旋轉(zhuǎn)檢測區(qū)域W，計(jì)算公式為：W＝360°/k；

(6-4)在檢測角度區(qū)域內(nèi)按步長為1°依次旋轉(zhuǎn)感興趣區(qū)域，記錄累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度；并計(jì)算所述感興趣區(qū)域與所述輪轂?zāi)０鍘熘袑?yīng)輪轂圖像的差異度，即兩幅圖像所有對應(yīng)點(diǎn)灰度值差的平方和；

(6-5)記錄差異度最小時的累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度，所述累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度即為輪轂中輪輻與水平位置的初始角度。

優(yōu)選的，步驟(4)所述對CCD攝像頭采集到的彩色圖像進(jìn)行輪轂型號識別，具體為：

(4-1)對步驟(3)采集到的彩色圖像進(jìn)行快速傅里葉變換求出FFT算子；

(4-2)從輪轂?zāi)０鍘熘羞x出n1個FFT算子與步驟(4-1)得到的FFT算子最接近的型號作為候選型號樣本；其中，n1為20～30；

(4-3)將對步驟(3)采集到的彩色圖像與候選型號樣本的輪轂圖像進(jìn)行加速的具有魯棒性的特征匹配；

(4-4)如果輪轂?zāi)０鍘熘写嬖谄ヅ潼c(diǎn)數(shù)大于m的輪轂型號，則返回匹配點(diǎn)數(shù)最多的型號，否則提示型號不存在并結(jié)束檢測流程；其中，m為20～25。

實(shí)現(xiàn)所述的自動測量輪轂輪輻初始角度的方法的自動測量輪轂輪輻初始角度系統(tǒng)，包括PC機(jī)、攝像頭組件、傳送鏈條組；

所述傳送鏈條組包括兩個水平設(shè)置的傳送鏈條，每個傳送鏈條分別連接一個電機(jī)；所述電機(jī)與PC機(jī)電連接；

所述攝像頭組件包括CCD攝像頭，設(shè)于傳送鏈條組的正上方；所述攝像頭組件與PC機(jī)連接。

優(yōu)選的，所述攝像頭組件設(shè)于傳送鏈條組正上方的1.7～2.7米處。

優(yōu)選的，所述的自動測量輪轂輪輻初始角度系統(tǒng)，還包括用戶輸入設(shè)備和顯示設(shè)備；所述用戶輸入設(shè)備和顯示設(shè)備分別與PC機(jī)連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明僅需一個CCD攝像頭即可完成角度測量，無需其他傳感器。

(2)本發(fā)明安裝方便，攝像頭只需安裝在能完整拍攝半徑最大的輪轂位置處即可。

(3)本發(fā)明在空間上與輪轂相隔較遠(yuǎn)，便于與其他測量設(shè)備組合使用；

(4)本發(fā)明應(yīng)用場景廣，對所有型號的輪轂只需要建立相應(yīng)的模板便能有效測量該型號輪轂的輪輻初始角度。

(5)本發(fā)明測量精度高，測量精度可達(dá)到1°，調(diào)整旋轉(zhuǎn)步長可進(jìn)一步提高精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例的自動測量輪轂高度的系統(tǒng)的組成示意圖。

圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的自動測量輪轂高度的方法的流程圖。

圖3為本發(fā)明的實(shí)施例的進(jìn)行輪轂型號識別流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1所示,本實(shí)施例的自動測量輪轂輪輻初始角度的系統(tǒng)，包括PC機(jī)1、攝像頭組件2和傳送鏈條組3。傳送鏈條組3包括兩個傳送鏈條，分別連接兩個性能完全相同的傳送電機(jī)。攝像頭組件2和傳送鏈條組3中的傳送電機(jī)分別與PC機(jī)1電連接，輪轂4由傳送鏈條組3夾持，當(dāng)傳送鏈條組3中兩個電機(jī)做反向旋轉(zhuǎn)時，輪轂4則被運(yùn)動的鏈條組3夾持作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)電機(jī)做同向旋轉(zhuǎn)時，輪轂4則被運(yùn)動的鏈條組3夾持作直線運(yùn)動。攝像頭組件2包括CCD攝像頭，可選用Kinect體感攝像頭，安裝于傳送鏈條組的正上方。

PC機(jī)1中裝載包含PC機(jī)中裝載包含測量輪輻初始角度和識別輪轂型號的應(yīng)用程序，所述PC機(jī)1還包括用戶輸入設(shè)備及顯示設(shè)備，所用輸入設(shè)備可以是鼠標(biāo)和鍵盤，所用顯示設(shè)備可以是電腦顯示屏或液晶顯示屏等。

攝像頭組件2將CCD攝像頭采集的輪轂彩色圖像傳送給PC機(jī)1，所述PC機(jī)1處理圖像后，顯示輪輻的初始角度值。

如圖2所示，本實(shí)施例的自動測量輪轂輪輻初始角度的方法，包括以下步驟：

(1)采用兩個水平設(shè)置的傳送鏈條夾持輪轂；在傳送鏈條的上方設(shè)置攝像頭組件；所述攝像頭組件包括CCD攝像頭。

建立輪轂?zāi)０鍘?，所述輪轂?zāi)０鍘彀ㄋ行吞柕妮嗇災(zāi)０?；所述輪轂?zāi)０灏ㄝ嗇灥母叨?、輪輻條數(shù)，輪轂在識別狀態(tài)時的圖像，以及所述輪轂圖像的FFT算子。將所有型號的輪轂，均預(yù)先各做一個模板，放入所述模板庫，每出一種新型號的輪轂，在開始檢測前，需新建模板放入所述模板庫。

(2)驅(qū)動兩個傳送鏈條以相同的速度同向運(yùn)動，使輪轂做直線運(yùn)動；

(3)CCD攝像頭采集一張圖像，并傳輸至PC機(jī)的內(nèi)存；

(4)對CCD攝像頭采集到的彩色圖像進(jìn)行輪轂型號識別包括以下步驟，如圖3所示：

(4-1)對所述彩色圖像進(jìn)行快速傅里葉變換求出1個8×4的FFT算子；

(4-2)從輪轂?zāi)０鍘熘羞x出20個FFT算子與步驟(4-1)得到的FFT算子最接近的型號作為候選型號樣本；

(4-3)對所述彩色圖像與所述候選型號樣本的輪轂圖像進(jìn)行具有魯棒性特征的匹配；

(4-4)如果所述輪轂?zāi)０鍘熘写嬖谄ヅ潼c(diǎn)數(shù)大于20的輪轂型號，則返回匹配點(diǎn)數(shù)最多的型號，否則提示型號不存在并結(jié)束檢測流程；

(5)在所述彩色圖像上使用霍夫變換提取輪轂的圓心位置和半徑；

(6)計(jì)算輪輻的初始角度值，包括如下步驟：

(6-1)根據(jù)步驟(5)得到的圓心和半徑，將所述彩色圖像上對應(yīng)圓的外接正方形內(nèi)區(qū)域作為感興趣區(qū)域；

(6-2)根據(jù)所述步驟(4)識別的輪轂型號，從所述輪轂?zāi)０鍘熘刑崛?yīng)輪轂的輻條數(shù)；

(6-3)根據(jù)輻條數(shù)k計(jì)算旋轉(zhuǎn)檢測區(qū)域W，計(jì)算公式為：W＝360°/k；

(6-4)在檢測角度區(qū)域內(nèi)按步長為1°依次旋轉(zhuǎn)感興趣區(qū)域，記錄累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度；并計(jì)算所述感興趣區(qū)域與所述輪轂?zāi)０鍘熘袑?yīng)輪轂圖像的差異度，即兩幅圖像所有對應(yīng)點(diǎn)灰度值差的平方和；

(6-5)記錄差異度最小時的累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度，所述累計(jì)旋轉(zhuǎn)角度即為輪轂中輪輻與水平位置的初始角度θ。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。