本發(fā)明涉及平面度檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及起重機(jī)臂筒表面凹凸缺陷的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

起重臂是起重機(jī)主要組成部件，起重臂通常由若干根不同大小的臂筒組合而成，通過(guò)伸縮臂筒實(shí)現(xiàn)起重臂的展開(kāi)或收縮功能，因此臂筒表面的凹凸性是關(guān)系到起重臂伸縮機(jī)制好壞的重要的形位影響因素。臂筒表面的凹凸性是指臂筒加工后實(shí)際表面相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表面的起伏狀況，為了能保證起重臂能進(jìn)行正常伸縮運(yùn)作，起重臂制造精度必須滿足要求，其臂筒表面凹凸性必須要控制在允許的形位誤差內(nèi)?？焖賹?shí)現(xiàn)對(duì)起重機(jī)臂筒的凹凸缺陷進(jìn)行檢測(cè)并定位是當(dāng)前亟需解決的問(wèn)題。

目前，實(shí)際生產(chǎn)中針對(duì)起重機(jī)臂筒表面凹凸性的檢測(cè)，一般人工采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、千分表打表測(cè)量、電子水平儀和自準(zhǔn)直儀測(cè)量微小角度的準(zhǔn)直測(cè)量等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。就起重機(jī)臂筒而言，對(duì)于三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和千分表打表測(cè)量法，由于起重機(jī)臂筒待測(cè)區(qū)域面積較大，受測(cè)量桿長(zhǎng)度和基準(zhǔn)面選擇的限制，只能測(cè)量臂筒表面部分區(qū)域，不能覆蓋整個(gè)平面，很難得到整個(gè)臂筒表面的正確測(cè)量結(jié)果。水平儀法測(cè)量物體表面凹凸性需要將測(cè)量?jī)x器固定在待測(cè)表面上，由于臂筒為工廠批量生產(chǎn)，逐一在臂筒上面固定測(cè)量工具的過(guò)程使工作量加大，效率降低。

本發(fā)明將激光傳感器采樣得到的激光傳感器到臂筒的距離數(shù)據(jù)映射成灰度值，得到灰度圖像，然后利用圖像處理技術(shù)對(duì)得到的灰度圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)臂筒表面凹凸性的檢測(cè)。本發(fā)明將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成灰度圖像進(jìn)行處理的方法，既解決了傳統(tǒng)檢測(cè)方法實(shí)時(shí)性差、檢測(cè)置信度低的問(wèn)題，又避免了基于機(jī)器視覺(jué)的檢測(cè)方法對(duì)光線等環(huán)境因素的依賴性。本發(fā)明整個(gè)檢測(cè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，不需要描點(diǎn)標(biāo)記，檢測(cè)速度快，精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，檢測(cè)結(jié)果能提供臂筒凹凸區(qū)域數(shù)目、位置、面積和凹凸峰值等具體信息，為后續(xù)矯正處理提供了依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種起重機(jī)臂筒表面凹凸缺陷的檢測(cè)方法，該方法能高效地檢測(cè)出起重機(jī)臂筒的凹凸情況。

本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)：

步驟一、將激光傳感器測(cè)得的激光傳感器到臂筒的實(shí)際距離映射成實(shí)際灰度圖像，

將激光傳感器到臂筒標(biāo)準(zhǔn)面的距離映射成標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像；

步驟二、對(duì)實(shí)際灰度圖像和標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像進(jìn)行差分，得到凹凸目標(biāo)圖像，將凹凸目標(biāo)圖像進(jìn)行閾值分割，得到測(cè)量灰度圖像；

步驟三、確定臂筒的凹凸區(qū)域數(shù)目、位置、面積和凹凸峰值。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、實(shí)施本發(fā)明所用到的設(shè)備較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉；

2、本發(fā)明利用圖像處理技術(shù)，對(duì)臂筒凹凸性進(jìn)行全自動(dòng)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果能提供臂筒凹凸區(qū)域數(shù)目、位置、面積和凹凸峰值等具體信息，為后續(xù)矯正處理提供了依據(jù)；

3、本發(fā)明可同時(shí)對(duì)多個(gè)面采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析，整個(gè)檢測(cè)過(guò)程無(wú)需人工干預(yù)，不需要描點(diǎn)標(biāo)記，大量節(jié)省了人力資源，檢測(cè)速度快，精度高，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施流程圖；

圖2是起重機(jī)臂筒俯視圖；

圖3是標(biāo)準(zhǔn)臂筒截面圖；

圖4是有凹凸缺陷的臂筒截面示意圖；

圖5是實(shí)際灰度圖像；

圖6是標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像；

圖7是凹凸目標(biāo)圖像；

圖8是測(cè)量灰度圖像；

圖9是標(biāo)記后的測(cè)量灰度圖像；

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

以型號(hào)QY20的起重機(jī)臂筒的左側(cè)待檢測(cè)面為例進(jìn)行說(shuō)明，其他待檢測(cè)面的檢測(cè)過(guò)程與左側(cè)待檢測(cè)面的檢測(cè)過(guò)程一致。

如圖2所示，臂筒筒長(zhǎng)8810 mm，在臂筒兩側(cè)各有一個(gè)激光傳感器，激光傳感器到標(biāo)準(zhǔn)臂筒表面的距離為300 mm。y方向?yàn)橥查L(zhǎng)方向，臂筒在傳送帶的運(yùn)送下沿y軸向激光傳感器方向運(yùn)動(dòng)，臂筒每前進(jìn)5 mm觸發(fā)左右兩側(cè)的激光傳感器各采樣一次。

如圖3所示，臂筒筒寬482 mm，左右側(cè)的激光傳感器沿筒寬各自每采樣一次生成一組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)內(nèi)的相鄰采樣點(diǎn)間隔5 mm。

現(xiàn)以A點(diǎn)開(kāi)始沿筒長(zhǎng)方向50 mm（沿筒長(zhǎng)方向采樣10次）、沿筒寬方向50 mm（沿筒長(zhǎng)方向每采樣一次生成一組數(shù)據(jù)，取從A端開(kāi)始的前10個(gè)）區(qū)域內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)對(duì)本方法進(jìn)行說(shuō)明。

如圖4所示，臂筒標(biāo)準(zhǔn)面允許誤差為3 mm。

結(jié)合圖1，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟一、將激光傳感器測(cè)得的激光傳感器到臂筒的實(shí)際距離映射成實(shí)際灰度圖像，

將激光傳感器到臂筒標(biāo)準(zhǔn)面的距離映射成標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像：

1)結(jié)合給出參數(shù)，以A點(diǎn)開(kāi)始沿筒長(zhǎng)方向采樣10次，每采樣一次生成一組列向量，每組列向量取從A端開(kāi)始的前10個(gè)數(shù)據(jù)，將得到的10組列向量依次組合，得到實(shí)際距離矩陣如下：

；

2) 灰度值區(qū)間為[0，255]，將距離映射成灰度值，其中表示A端開(kāi)始的第行測(cè)量點(diǎn)，表示A端開(kāi)始的第列測(cè)量點(diǎn)，如下所示：

，

計(jì)算出矩陣中每個(gè)元素對(duì)應(yīng)的灰度值，得到實(shí)際灰度圖像如圖5；

3) 激光傳感器到標(biāo)準(zhǔn)臂筒表面的距離為300 mm，得到與實(shí)際距離矩陣行、列數(shù)相同標(biāo)準(zhǔn)距離矩陣如下：

；

4) 灰度值區(qū)間為[0，255]，將距離映射成灰度值，其中表示A端開(kāi)始的第行測(cè)量點(diǎn)，表示A端開(kāi)始的第列測(cè)量點(diǎn)，如下所示：

，

得到標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像如圖6；

步驟二、對(duì)實(shí)際灰度圖像和標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像進(jìn)行差分，得到凹凸目標(biāo)圖像，將凹凸目標(biāo)圖像進(jìn)行閾值分割，得到測(cè)量灰度圖像：

1) 實(shí)際灰度值矩陣和標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像進(jìn)行差分得到凹凸目標(biāo)圖像如圖7；

2) 用閾值分割方法對(duì)凹凸目標(biāo)圖像進(jìn)一步處理：

結(jié)合步驟一中2），臂筒標(biāo)準(zhǔn)面允許誤差為3 mm，映射成灰度值誤差為38，則設(shè)定閾值，

，

表示第行測(cè)量點(diǎn)，表示延臂筒筒長(zhǎng)第列測(cè)量點(diǎn)，表示第行、第列測(cè)量點(diǎn)的像素值；

得到測(cè)量灰度圖像如圖8；

3) 在測(cè)量灰度圖像中區(qū)分凹、凸及背景區(qū)域：

，

即圖8中白色區(qū)域?yàn)楸尘?，灰色區(qū)域?yàn)榘紖^(qū)域，黑色區(qū)域?yàn)橥箙^(qū)域；

步驟三、確定臂筒的凹凸區(qū)域數(shù)目、位置、面積和凹凸峰值的過(guò)程：

1) 對(duì)測(cè)量灰度圖像用連通區(qū)域標(biāo)號(hào)法對(duì)凹凸區(qū)域進(jìn)行分割與標(biāo)記，用標(biāo)記第個(gè)凹區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)像素點(diǎn)，用表示第個(gè)凸區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)像素點(diǎn)，測(cè)量灰度圖像標(biāo)記后如圖9；

2) 確定臂筒的凹凸區(qū)域數(shù)目：

所有凹區(qū)域標(biāo)記中的最大值為2，即臂筒凹區(qū)域數(shù)目；

所有凸區(qū)域標(biāo)記中的最大值為1，即臂筒凸區(qū)域數(shù)目；

筒臂凹凸區(qū)域總數(shù)；

即臂筒待檢側(cè)面具有凹凸缺陷的區(qū)域一共有3處，其中有凹區(qū)域2處，凸區(qū)域1處；

3)確定臂筒的凹凸區(qū)域位置：

凹凸區(qū)域在測(cè)量灰度圖像中的位置用形心坐標(biāo)表示，

凹區(qū)域在測(cè)量灰度圖像中的形心坐標(biāo)滿足：

，；

凸區(qū)域在測(cè)量灰度圖像中的形心坐標(biāo)滿足：

，；

則凹區(qū)域在測(cè)量灰度圖像中的形心坐標(biāo)為：，

凹區(qū)域在測(cè)量灰度圖像中的形心坐標(biāo)為：，

凸區(qū)域在測(cè)量灰度圖像中的形心坐標(biāo)為：；

測(cè)量灰度圖像中每組列向量?jī)?nèi)相鄰元素代表的采樣點(diǎn)間隔5 mm，每組列向量?jī)?nèi)相鄰元素代表的采樣點(diǎn)間隔5 mm，

則測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域映射在臂筒待測(cè)面A點(diǎn)開(kāi)始沿筒長(zhǎng)方向50 mm、沿筒寬方向50 mm區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)為：，

測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域映射在臂筒待測(cè)面A點(diǎn)開(kāi)始沿筒長(zhǎng)方向50 mm、沿筒寬方向50 mm區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)為：，

測(cè)量灰度圖像中凸區(qū)域映射在臂筒待測(cè)面A點(diǎn)開(kāi)始沿筒長(zhǎng)方向50 mm、沿筒寬方向50 mm區(qū)域內(nèi)的坐標(biāo)為：；

4) 確定臂筒的凹凸區(qū)域面積：

測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，則測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域映射到臂筒凹區(qū)域的面積計(jì)算如下：

，

測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，則測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域映射到臂筒凹區(qū)域的面積計(jì)算如下：

，

測(cè)量灰度圖像中凸區(qū)域內(nèi)的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，則測(cè)量灰度圖像中凸區(qū)域映射到臂筒凸區(qū)域的面積計(jì)算如下：

；

5)確定臂筒的凹凸區(qū)域峰值：

測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域代表的臂筒凹區(qū)域的凹陷峰值計(jì)算如下：

，

測(cè)量灰度圖像中凹區(qū)域代表的臂筒凹區(qū)域的凹陷峰值計(jì)算如下：

，

測(cè)量灰度圖像中凸區(qū)域代表的臂筒凸區(qū)域的凸出峰值計(jì)算如下：

。