【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于螺紋測量，特別涉及一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法。
技術介紹
1、螺紋作為一種常見的機械連接和傳動部件，廣泛應用于機械制造、汽車、航空航天、化工生產、能源開發等領域。其參數的準確測量對確保產品的質量和可靠性至關重要，如螺紋深度、螺距、外徑等螺紋參數是決定相關作業的安全與生產的效率的關鍵因素。螺紋參數的精確與否，小則影響機械設備的正常運行，大則直接關系到企業生產的安全性。因此對螺紋參數進行高精度、高效率的檢測，對于提高生產效率、保證產品質量和推動制造業的發展具有至關重要的意義。
2、目前，螺紋參數測量主要依賴人工操作的傳統的接觸式測量方法如使用游標卡尺、螺紋千分尺、通止規等。這些傳統的測量方法雖然簡單、快捷，但卻存在檢測效率低、檢測精度低、耗費人力且容易受人為因素影響。近年來隨著機器視覺技術不斷發展，基于機器視覺的螺紋測量技術，包括圖像采集、圖像處理等已應用于生產線中。然而，這些現有技術仍存在一定不足，如測量過程復雜，測量方法繁瑣且難度較大、計算速度慢、測量方法適應性較差，多數開發的螺紋參數測量方法僅針對某一類或某個特定型號的螺紋，當換一種螺紋或采集的待測螺紋圖像中心軸線與圖像坐標系坐標軸不完全平行時就會出現檢測精度大大降低或檢測方法失效的情況。
3、因此，為了解決現有測量方法中存在的問題，本專利技術提出了一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法。
技術實現思路
1、針對上述現有技術存在的問題，本專利技術的目的在于提供了一種基于機器視覺的螺紋參數測
2、為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：
3、本專利技術的第一方面提供了一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，包括以下步驟：
4、s1、采集待測螺紋工件的圖像；
5、s2、對采集的待測螺紋工件的圖像進行灰度化和預處理，得到螺紋邊緣圖像特征；
6、s3、對螺紋邊緣圖像特征進行處理，計算獲取螺紋參數，其中，螺紋參數包括7個主參數和其他參數，7個主參數包括“中徑d2”、“大徑d”、“小徑d1”、“螺距p”、“導程s”、“螺紋升角”、“牙型角α”；其它參數包括“理論深度”、“實際深度”、“頂部截斷”、“根截斷”、“軸向厚度”等。
7、優選地，步驟s2中，所述對采集的待測螺紋工件的圖像進行灰度化和預處理，具體包括以下步驟：
8、s2.1、對采集的待測螺紋的圖像進行灰度化，得到待測螺紋工件灰度圖像，然后根據螺紋工件灰度圖像的直方圖特征確定雙邊閾值；
9、s2.2、對螺紋工件像素值小于30和螺紋工件像素值大于140的區間分別確定閾值：其中，對螺紋工件像素值小于30的區間內采用最大像素值和最小像素值取平均值作為最小閾值；對螺紋工件像素值大于140的區間，計算像素值大于140的像素個數并取為中位數的閾值作為最大閾值；
10、s2.3、對步驟s2.2中處于最小閾值與最大閾值之間的區間進行高斯濾波處理；
11、s2.4、利用canny算子進行邊緣檢測，并基于亞像素提取得到精確的螺紋邊緣圖像特征。
12、優選地，步驟s3中，所述對螺紋邊緣圖像特征進行處理，包括：s3.1、波峰點和波谷點的提取；s3.2、邊緣像素的排列分類；s3.3、波峰、波谷和初始中徑線的擬合；s3.4、基于投票算法的最優上輪廓中線和最優下輪廓中線的獲取；s3.5、螺紋牙側輪廓線的擬合。
13、優選地，所述步驟s3.1波峰點和波谷點的提取，包括以下步驟：通過近似輪廓對每個輪廓進行凸點檢測；波峰通常是在梯度圖像中局部梯度值較大的點、波谷通常是在梯度圖像中局部梯度值較小的點，根據這一特性在近似輪廓凸點檢測的基礎上，通過基于局部梯度的變化篩掉偽波峰點、偽波谷點，準確提取并標記出待測螺紋的波峰點和波谷點。
14、優選地，所述步驟s3.2邊緣像素的排列分類，包括以下步驟：
15、s321、通過螺紋的中心軸線將螺紋邊緣分為上、下輪廓，并分別將螺紋上、下輪廓邊緣上的像素點的坐標儲存在一個數組中；
16、s322、在步驟s321中的兩個數組中各自找到橫坐標最小的像素點，分別計算兩個數組中其余像素到該數組中具有最小橫坐標的像素之間的距離，按照距離從小到大的順序將兩個數組中的所有像素分別排列好；
17、s323、將提取的波峰點和波谷點分類成上輪廓波峰點、上輪廓波谷點、下輪廓波峰點、下輪廓波谷點并各自保存成一個數組，得到四個數組，在所述四個數組中分別按照橫坐標從小到大的順序排列所有像素。
18、優選地，所述步驟s3.3波峰、波谷和初始中徑線的擬合，包括以下步驟：
19、s331、分別遍歷上輪廓波峰點、上輪廓波谷點、下輪廓波峰點、下輪廓波谷點四個數組中所有排列好的像素；
20、s332、分別找到每個數組中出現次數最多的一個縱坐標值記作mode(y)，同時基于這種取值方式對比四個數組中每組剩余的其他像素的縱坐標的平均值μy與每組中現次數最多的縱坐標mode(y)，驗證取值的合理性；
21、s333、分別提取出每個數組中所有縱坐標值與該數組中mode(y)相同的像素點，將提取出的像素點分別連接一條直線，獲得螺紋的上輪廓波峰線、上輪廓波谷線、下輪廓波峰線、下輪廓波谷線；
22、s334、通過計算上輪廓波峰點數組中出現次數最多的縱坐標值與上輪廓波谷點數組中出現次數最多的縱坐標值的平均值，通過平均值繪制一條直線即為初始上輪廓中線，同理得到初始下輪廓中線，進而在圖像上得到六條直線，分別為上輪廓波峰線、上輪廓波谷線、下輪廓波峰線、下輪廓波谷線、初始上輪廓中線、初始下輪廓中線；
23、或者當采集的圖像與圖像坐標系不平行時，通過分別計算步驟s3.2中排列好的相鄰上輪廓波峰點之間的橫坐標之間的差值δxi和縱坐標之間的差值δyi、然后分別計算出橫坐標差值的平均值和縱坐標差值的平均值最后計算出采集的待測螺紋圖像偏離圖像坐標系水平方向的角度通過將圖像旋轉β角度，也能得到上述六條直線。
24、優選地，所述步驟s3.4基于投票算法的最優上輪廓中線和最優下輪廓中線的獲取，包括以下步驟：
25、s341、在上輪廓波峰線和上輪廓波谷線之間通過累加像素平移掃描的方式移動初始上輪廓中線每次移動一個像素，并記錄下移動到每個不同位置生成的候選中徑線；
26、s342、通過測量上述一系列候選中徑線上溝槽和凸起的寬度即相鄰寬度，對于每個測量到的寬度，將其視為一個“投票”如果一條線上的兩個相鄰寬度相等，則給這條線加一票；
27、s343、根據測量出的每條候選中徑線上的相鄰寬度與設定的定義寬度相等的閾值進行比較，統計出上述每條候選中徑線獲得的票數，從而得到最優上輪廓中線、最優下輪廓中線。
28、優選地，所述步驟s3.5本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，步驟S2中，所述對采集的待測螺紋工件的圖像進行灰度化和預處理，具體包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，步驟S3中，所述對螺紋邊緣圖像特征進行處理，包括：S3.1、波峰點和波谷點的提取；S3.2、邊緣像素的排列分類；S3.3、波峰、波谷和初始中徑線的擬合；S3.4、基于投票算法的最優上輪廓中線和最優下輪廓中線的獲取；S3.5、螺紋牙側輪廓線的擬合。
4.根據權利要求3所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，所述步驟S3.1波峰點和波谷點的提取，包括以下步驟：通過近似輪廓對每個輪廓進行凸點檢測；波峰通常是在梯度圖像中局部梯度值較大的點、波谷通常是在梯度圖像中局部梯度值較小的點，根據這一特性在近似輪廓凸點檢測的基礎上，通過基于局部梯度的變化篩掉偽波峰點、偽波谷點，準確提取并標記出待測螺紋的波峰點和波谷點。
5.根據權利要求4所述的一種基
6.根據權利要求5所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，所述步驟S3.3波峰、波谷和初始中徑線的擬合，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，所述步驟S3.4基于投票算法的最優上輪廓中線和最優下輪廓中線的獲取，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，所述步驟S3.5螺紋牙側輪廓線的擬合，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，所述計算獲取7個螺紋主參數，包括以下步驟：
10.根據權利要求9所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，所述計算獲取螺紋其他參數，包括螺紋的原始三角形高度即“理論深度”、“頂部截斷”、“根截斷”、“軸向厚度”、“實際深度”，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，步驟s2中，所述對采集的待測螺紋工件的圖像進行灰度化和預處理，具體包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，步驟s3中，所述對螺紋邊緣圖像特征進行處理，包括：s3.1、波峰點和波谷點的提取；s3.2、邊緣像素的排列分類；s3.3、波峰、波谷和初始中徑線的擬合；s3.4、基于投票算法的最優上輪廓中線和最優下輪廓中線的獲取；s3.5、螺紋牙側輪廓線的擬合。
4.根據權利要求3所述的一種基于機器視覺的螺紋參數測量方法，其特征在于，所述步驟s3.1波峰點和波谷點的提取，包括以下步驟：通過近似輪廓對每個輪廓進行凸點檢測；波峰通常是在梯度圖像中局部梯度值較大的點、波谷通常是在梯度圖像中局部梯度值較小的點，根據這一特性在近似輪廓凸點檢測的基礎上，通過基于局部梯度的變化篩掉偽波峰點、偽波谷點，準確提取并標記出待測螺紋的波峰點和波...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊立潔，安峪萱，劉杰輝，李建申，郭進喜，
申請(專利權)人：河北工程大學，
類型：發明
國別省市：
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