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原文传递一种基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置及检测方法

专利名称：	一种基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置及检测方法
摘要：	本发明公开了一种基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置及检测方法，装置包括：MCU、感应加热单元、摄像头单元和执行单元；方法包括如下步骤：(1)图像预处理；(2)Canny边缘检测；(3)图像细化；(4)Hough变换及提取相关直线并计算直线距离。本发明能够大幅提高现有装置的精确度、可靠性，实现多种类缺陷在线检测，减少人工误差和装置因素带给人体的伤害。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	东南大学
发明人：	徐佳文;王瀚;严如强
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910752165.7
公开号：	CN110501384A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	王安琪
分类号：	G01N25/72(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	211189 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
主权项：	1.一种基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置，其特征在于，包括：MCU、感应加热单元、摄像头单元和执行单元；MCU驱动感应加热单元产生频率、幅值一定的高频激励信号，同时接收摄像头单元发送的钢丝热辐射图像，通过图像处理的方法分析图片信息，得出缺陷结论，从而控制执行单元进行储存显示及报警处理。 2.如权利要求1所述的基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置，其特征在于，感应加热单元包括交变信号发生器、功率放大器和感应线圈；功率放大器用于将交变信号发生器输出的高频信号进行功率放大，以满足加热轮胎钢丝帘的功率要求；感应线圈通过一定频率的交流电的激励，在其内外产生与电流变化频率相同的交变磁场，用于加热置于磁场环境中的金属工件；交变信号发生器包括有源晶振电路和AD9832电路，有源晶振电路用于给AD9832电路提供工作参考时钟，选用25MHz有源晶振，AD9832电路用于接收MCU发送的控制信号，通过查找正弦表和D/A转换输出相应频率波形的高频信号，交变信号源的频率在20KHz～50KHz之间可调。 3.如权利要求1所述的基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置，其特征在于，摄像头单元还包括带通红外滤光片，带通红外滤光片的波长选择范围为：800nm～2000nm。 4.如权利要求1所述的基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置，其特征在于，执行单元包括储存显示模块和警报处理模块，储存显示模块用于存储装置运行过程中的图片数据和错误的日志文件，通过显示屏实时展示当前装置检测钢丝帘的工作情况；警报处理模块包括电机模块和报警模块，电机模块根据MCU检测到钢丝帘间距缺陷的情况下做出不同的动作，报警模块在MCU检测到钢丝帘间距缺陷时发出报警声，提醒工作人员。 5.一种应用如权利要求1所述基于热辐射视觉图像的轮胎钢丝帘缺陷检测装置的检测方法，包括如下步骤： (1)图像预处理； (2)Canny边缘检测； (3)图像细化； (4)Hough变换及提取相关直线并计算直线距离。 6.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，图像预处理采用中值滤波技术，使用模板大小为9×9的模板对图像进行中值滤波，消除椒盐噪声，保护图像的边缘信息。 7.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)中，Canny边缘检测包括如下步骤： (21)高斯平滑函数，平滑以消除噪声； (22)用一阶偏导的有限差分来计算梯度的幅值和方向，用两个方向模板进行卷积运算，这两个方向模板为H1和H2所示，分别体现x方向上和y方向上的差异，同时获得梯度幅值的大小以及方向角，获得在边缘位置处特征被加强的图像； (23)对梯度幅值进行非极大值抑制，保留梯度方向上的最大值；保留局部梯度最大的点，而抑制非极大值；四个扇区的标号为0到3，对应3×3邻域的四种可能组合，在每一点上，邻域的中心像素M与沿着梯度线的两个像素相比，如果M的梯度值不比沿梯度线的两个相邻像素梯度值大，则令M＝0，即： N[i,j]＝NMS(M[i,j],ζ[i,j])； (24)用双阈值算法检测和连接边缘，首先使用一个较大的阈值Nmax，该阈值二值化后的图像含有较少的假的边缘点，但是端点较多；使用较小的阈值Nmin，该阈值二值化后的图像含有较多的假的边缘点；通过上一步获取的边缘点，判断其8邻域内有无第二步获得的边缘点，然后进行连接。 8.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，图像细化采用Zhang快速并行细化算法，具体包括如下步骤： (31)边界点为中心的8-邻域，记中心点为p1，其邻域的8个点顺时针绕中心点分别记为p2，p3，...，p9，其中p2在p1上方，首先标记同时满足下列条件的边界点： a)2≤N(p1)≤6； b)S(p1)＝1； c)p2×p4×p6＝0； d)p4×p6×p8＝0；其中N(p1)是p1的非零邻点的个数，S(p1)是以p2，p3，...，p9为序时这些点的值从0到1变化的次数，当对所有边界点都检验完毕后，将所有标记了的点除去； (32)同第(1)步，仅将前面条件(c)改为：p2×p4×p8＝0；条件(d)改为：p2×p6×p8＝0；同样当对所有边界点都检验完毕后，将所有标记了的点除去，以上两步操作构成一次迭代，直至没有点再满足标记条件，这时剩下的点组成区域的骨架。 9.如权利要求5所述的检测方法，其特征在于，Hough变换及提取相关直线并计算直线距离具体为：利用Hough变换原理得到细化图像的两条直线，利用点与线的对偶性，将原始图像空间的给定的曲线通过曲线表达形式变为参数空间的一个点，这样就把原始图像中给定曲线的检测问题转化为寻找参数空间中的峰值问题，也即把检测整体特性转化为检测局部特性；由于在原始坐标系下呈现直线的所有点斜率和截距是相同的，所以它们在参数坐标系下对应于同一个点；因此将原始坐标系下的各个点投影到参数坐标系下，在参数坐标系中的聚集点就对应了原始坐标系下的直线，所述直线对应了最优化的钢丝帘位置，在原始坐标系的条件下，得到两条直线的斜率，进一步计算两直线之间的距离，最终将该距离对应至实际坐标系的距离，即得到了所检测的轮胎钢丝帘之间的距离。
所属类别：	发明专利