折彎件折彎角度測量設備、系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種折彎件折彎角度測量設備、系統以及方法，該設備包括：接收器，用于接收折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；以及控制器，與該接收器連接，該控制器包括：預處理模塊，用于將接收到的折彎面圖像進行灰度化處理；邊緣檢測模塊，用于對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣；直線檢測模塊，用于檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及折彎角度計算模塊，用于根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。本發明具有測量效率高、精度高、穩定性高等優點，并且可以實現動態測量。
【專利說明】折彎件折彎角度測量設備、系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量【技術領域】，具體地，涉及一種折彎件折彎角度測量設備、系統及方法。
【背景技術】
[0002]在工程機械領域，起重機吊臂質量直接關系到起重機的整體性能，而吊臂截面形狀是影響吊臂承載能力的主要因素。因此，在吊臂成形制造工藝中，對其折彎件的角度控制尤為重要。現有技術中，測量折彎件角度的方法包括機械式測量、電磁式測量、人工測量、和光學測量等。
[0003]近年來針對接觸式檢測方法(機械式測量、電磁式測量、人工測量、和光學測量等方法)存在的局限性，提出了基于圖像處理技術的角度檢測方法(即非接觸式測量方法)，這種方法將采集到折彎件的圖像數據經過圖像處理后得到折彎件彎曲后其左右兩側的邊緣線來計算折彎角度。這種方法可以更加方便、直觀地對角度進行檢測，并且也無需在折彎機上安裝角度編碼器等檢測元件，減少了折彎角度測量的復雜性并增強了靈活性。這種非接觸式測量方法目前僅利用最小二乘法將獲取的幾個點擬合成邊緣線，測量到的角度精確性不高。并且，當采集到的圖像數據存在干擾時(例如，在工業現場環境中)，上述擬合方法無法準確地擬合邊緣線，甚至無法完成折彎角度的測量。
【發明內容】
[0004]針對現有的技術中存在的上述問題，本發明提出了一種折彎件折彎角度測量設備、系統及方法。
[0005]本發明提供了一種折彎件折彎角度測量設備，該設備包括接收器，用于接收折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；以及控制器，與該接收器連接，該控制器包括:預處理模塊，用于將接收到的折彎面圖像進行灰度化處理；邊緣檢測模塊，用于對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣；直線檢測模塊，用于檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及折彎角度計算模塊，用于根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。
[0006]此外，本發明還提供了一種折彎件折彎角度測量系統，該系統包括圖像采集裝置，用于采集折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；以及根據本發明的折彎件折彎角度測量設備，與所述圖像采集裝置連接。
[0007]相應地，本發明也提供了一種折彎件折彎角度測量方法，該方法包括采集折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；對采集到的折彎面圖像進行灰度化處理；對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣；檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。[0008]本發明提供的折彎件折彎角度測量設備、系統及方法，通過對采集到的折彎件的折彎面圖像采用邊緣檢測和直線檢測技術而獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線，之后可以根據兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。本發明具有測量效率高、精度高、靈活性強、穩定性高、抗干擾性強、對現場環境要求不高等優點，可以實現在短時間內完成測量系統的安裝和調試，測量過程中無需人工干預，并且采用本發明提供的折彎件折彎角度測量設備、系統及方法，不但可以測量折彎件折彎成形的角度，還可以實時測量在折彎過程中折彎件受力回彈后的角度，可以實現動態測量。
[0009]本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0011]圖1是根據本發明的一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量系統的示意圖；
[0012]圖2是根據本發明的一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量系統的示意圖；
[0013]圖3是根據本發明的一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量系統測量的折彎角度示意圖；
[0014]圖4是根據本發明的一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量方法的流程圖；以及
[0015]圖5是根據本發明的另一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量方法的流程圖。
[0016]附圖標記說明.
[0017]100折彎件折彎角度測量設備200圖像采集裝置
[0018]300折彎機400折彎件
[0019]400a，400b折彎件的折彎邊
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0021]圖1和圖2根據本發明的一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量系統的示意圖。如圖1和圖2所示，該系統可以包括:圖像采集裝置200，用于采集折彎件400的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；以及根據本發明的折彎件折彎角度測量設備100，與所述圖像采集裝置200連接。
[0022]本發明提供的折彎件折彎角度測量設備100可以包括:接收器，用于接收折彎件400的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；以及控制器，與該接收器連接，該控制器包括:預處理模塊，用于將接收到的折彎面圖像進行灰度化處理；邊緣檢測模塊，用于對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣；直線檢測模塊，用于檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及折彎角度計算模塊，用于根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。
[0023]具體來說，折彎件折彎角度測量系統進行如下所述的折彎角度測量操作。如圖1和圖2所示，可以將圖像采集裝置200安裝在折彎機300旁的任何適當的位置，優選地，為了采集包括構成折彎角的兩條折彎邊的折彎面圖像，可以將圖像采集裝置200安裝在折彎機300的側面，用于監控整個折彎過程。應當理解的是，圖像采集裝置200可以是任何能夠實現采集圖像的適當的裝置(例如，CCD數字攝像機、數碼相機等)，本發明對此不進行限定。
[0024]在折彎過程中，首先將待折彎的折彎件400水平放置在折彎機300上(如圖1所示)，之后操作折彎機300開始折彎過程使折彎件400受力開始變形(如圖2所示的折彎件400)，此時圖像采集裝置200可以采集折彎件400的折彎面圖像(獲取連續的圖像幀)，所采集的折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊。之后，圖像采集裝置200將采集到折彎面圖像傳送給與其連接的根據本發明的折彎件折彎角度測量設備100，折彎件折彎角度測量設備100接收采集到的折彎面圖像并開始執行下述折彎角測量操作。
[0025]圖3是根據本發明的一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量系統測量的折彎角度示意圖。其中，折彎件折彎角度測量設備100的接收器可以接收采集到的折彎件400的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊，即如圖3所示的折彎件的折彎邊400a和400b。之后，與該接收器連接的控制器對該折彎面圖像進行一系列的圖像處理，以從折彎面圖像中獲得兩條折彎邊400a和400b的直線的斜率(即兩條折彎邊400a和400b與水平面的夾角分別為91和θ2，如圖3所示)，從而計算出折彎件400的折彎角度Θ (例如，Θ =180- ( θ1+θ2))。
[0026]根據本發明的一種實施方式，所述控制器包括預處理模塊，用于將接收到的折彎面圖像進行灰度化處理，將采集到的彩色圖像轉換為只包含亮度信息的灰度圖像；邊緣檢測模塊，用于對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣(例如，利用Roberts算子、Sobel算子、Prewitt算子等)；直線檢測模塊，用于檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線，所述直線檢測模塊可以包括:檢測單元，用于根據所述圖像邊緣通過霍夫(Hough)變換來檢測圖像邊緣中的直線；以及合并和篩選單元，用于通過較短距離閾值直線合并和長度閾值分割對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊400a和400b的直線。所述控制器還包括折彎角度計算模塊，用于根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率(即兩條折彎邊400a和400b與水平面的夾角分別為01和θ2，如圖3所示)計算折彎件的折彎角度Θ。采用本發明提供的折彎件折彎角度測量設備100，不但可以測量折彎件400折彎成形的角度，還可以實時測量在折彎過程中折彎件400受力回彈后的角度，實現對折彎件400在整個折彎過程中的實時、動態角度測量。
[0027]根據本發明的另一種實施方式，為了進一步減少圖像處理的復雜度和運行時間，和降低不必要的噪聲干擾(例如，采集到折彎面圖像中不僅包括構成折彎角的兩條折彎邊的圖像，還包括折彎機300的圖像)，該控制器的所述預處理模塊還可以用于在對折彎面圖像進行灰度化處理之前，對折彎面圖像進行感興趣區域(Region Of Interest, ROI)提取，例如提取出折彎面圖像中僅包括構成折彎角的兩條折彎邊的圖像，優選地可以采用區塊選取(例如矩形框等)或輪廓選取，來去除折彎機300的圖像。之后，控制器僅需要對折彎面圖像中感興趣區域進行上述灰度化、邊緣檢測、霍夫變換、較短距離閾值直線合并、長度閾值分割等圖像處理操作。
[0028]應當理解的是，雖然在上述描述中控制器包括多個不同功能的獨立模塊和單元，但是上述示例僅是較為優選的示例性結構，本領域技術人員可以根據實際情況或需要(例如，現場環境、可用資源等)配置控制器包括多個不同功能的模塊或單元，或者包括集成多個不同功能的單個模塊或單元。
[0029]圖4是根據本發明的一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量方法的流程圖。該方法可以包括:
[0030]在步驟1001，采集折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；
[0031]在步驟1002，對采集到的折彎面圖像進行灰度化處理；
[0032]在步驟1003，對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣；
[0033]在步驟1004，檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及
[0034]在步驟1005，根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。
[0035]圖5是根據本發明的另一種實施方式的示例折彎件折彎角度測量方法的流程圖。該方法還可以包括:
[0036]在步驟2001，采集折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；
[0037]在步驟2002，對采集到的折彎面圖像進行感興趣區域(ROI)提取；
[0038]在步驟2003，對提取的折彎面圖像的感興趣區域進行灰度化處理；
[0039]在步驟2004，對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣；
[0040]在步驟2005，檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及
[0041]在步驟2006，根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。
[0042]上述方法步驟中的折彎面圖像的采集、圖像處理方法的選擇、折彎件的折彎角度的計算等的實施方式如上所述，在此不再贅述。
[0043]本發明提供的折彎件折彎角度測量設備、系統及方法，通過對采集到的折彎件的折彎面圖像采用邊緣檢測和直線檢測技術而獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線，之后可以根據兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。本發明具有測量效率高、精度高、靈活性強、穩定性高、抗干擾性強、對現場環境要求不高等優點，可以實現在短時間內完成測量系統的安裝和調試，測量過程中無需人工干預，并且采用本發明提供的折彎件折彎角度測量設備、系統及方法，不但可以測量折彎件折彎成形的角度，還可以實時測量在折彎過程中折彎件受力回彈后的角度，可以實現動態測量。
[0044]以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發明的保護范圍。
[0045]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0046]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種折彎件折彎角度測量設備，該設備包括: 接收器，用于接收折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；以及 控制器，與該接收器連接，該控制器包括: 預處理模塊，用于將接收到的折彎面圖像進行灰度化處理； 邊緣檢測模塊，用于對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣； 直線檢測模塊，用于檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及 折彎角度計算模塊，用于根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。
2.根據權利要求1所述的設備，所述預處理模塊還用于在對折彎面圖像進行灰度化處理之前，對折彎面圖像進行感興趣區域提取。
3.根據權利要求1所述的設備，所述直線檢測模塊包括:檢測單元，用于根據所述圖像邊緣通過霍夫變換來檢測圖像邊緣中的直線；以及合并和篩選單元，用于通過較短距離閾值直線合并和長度閾值分割對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線。
4.一種折彎件折彎角度測量系統，該系統包括: 圖像采集裝置，用于采集折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊；以及 根據權利要求1-3中任意一項權利要求所述的折彎件折彎角度測量設備，與所述圖像采集裝置連接。
5.一種折彎件折彎角度測量方法，該方法包括: 采集折彎件的折彎面圖像，該折彎面圖像包括構成折彎角的兩條折彎邊； 對采集到的折彎面圖像進行灰度化處理； 對灰度化處理圖像進行邊緣檢測以提取圖像邊緣； 檢測所述圖像邊緣中的直線并對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線；以及 根據獲得的兩條折彎邊的直線的斜率計算折彎件的折彎角度。
6.根據權利要求5所述的方法，該方法還包括:在對采集到的折彎面圖像進行灰度化處理之前，對折彎面圖像進行感興趣區域提取。
7.根據權利要求6所述的方法，其中根據所述圖像邊緣通過霍夫變換來檢測圖像邊緣中的直線，以及通過較短距離閾值直線合并和長度閾值分割對檢測到的直線進行合并和篩選，以獲得折彎面圖像中構成折彎角的兩條折彎邊的直線。
【文檔編號】G01B11/26GK103438836SQ201310373379
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】李 昊, 鐘懿, 孫國香, 付順強, 汪志凱 申請人:中聯重科股份有限公司