一种基于工业视觉的工控机柜质量检测方法和系统与流程

本发明涉及视觉检测，尤其涉及一种基于工业视觉的工控机柜质量检测方法和系统。

背景技术：

1、传统工控机柜质量检测方法是指，面向工控机柜在生产装配和出厂检验过程中的质量确认方法，其关注对象通常包括柜体结构，部件安装，接线区域，标识状态和整体外观等与工控机柜质量相关的内容，并通常结合图像采集，量具测量，拍照记录，图像比对和检验数据归档等手段，对工控机柜是否符合设计要求，装配规范和检验要求进行确认。

2、传统的工控机柜质量检测方法，虽然能够通过拍照记录、图像比对和人工检验数据归档，对工控机柜是否满足设计要求和装配规范进行确认，但是，在自动化产线连续检测过程中，工控机柜的定位孔可能因遮挡、边缘缺失、成像角度变化或整体位置偏移而出现识别不稳定的情况。此时，传统方式更多依赖对外观或局部图像的一次性比对，难以把定位孔自身的局部失真与机柜整体位置变化区分开来，也难以在定位孔异常时继续获得可用于位姿判断的坐标依据，导致质量检测结果容易停留在合格或不合格的粗略判断层面，对于需要复检、可修正或者坐标重建的中间状态缺少对应的判定支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于工业视觉的工控机柜质量检测方法和系统。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种基于工业视觉的工控机柜质量检测方法，包括以下步骤：

3、采集自动化产线上的当前工控机柜图像，识别工控机柜图像中工控机柜的定位孔和定位孔相邻的参照部件图像，并计算当前工控机柜图像的定位孔局部失真度；

4、获取参照部件图像中的辅助参考像素坐标集合，结合定位孔局部失真度，判定当前工控机柜图像中定位孔的所属状态；

5、确定定位孔在所属状态下对应的机柜坐标系；

6、确定机柜坐标系对应的机柜位姿评估标签；

7、参照机柜坐标系和机柜坐标系对应的机柜位姿评估标签检测工控机柜的质量，生成工控机柜的质量检测结果。

8、作为本发明的进一步方案，所述采集自动化产线上的当前工控机柜图像，识别工控机柜图像中工控机柜的定位孔和定位孔相邻的参照部件图像，并计算当前工控机柜图像的定位孔局部失真度包括：

9、通过工业相机采集自动化产线上的当前工控机柜图像，识别当前工控机柜图像中的定位孔和定位孔的边缘轮廓位置，统计定位孔的边缘轮廓位置的全部像素点，生成边缘像素点集，同时提取当前工控机柜图像中与定位孔相邻的参照部件图像，获取参照部件图像中的机柜框架边缘像素坐标，孔槽轮廓像素坐标，机柜外轮廓像素坐标，得到基础参照像素坐标集合；

10、计算所述边缘像素点集中相邻像素点间的欧氏距离，筛选欧氏距离大于预设连通像素距离阈值的像素点，作为断裂像素点，累加全部断裂像素点的欧氏距离得到断裂部分长度，获取边缘像素点集中的首端像素点和尾端像素点，计算首端像素点与尾端像素点之间的首尾距离，通过椭圆拟合算法，参照所述边缘像素点集拟合定位孔的中心像素坐标和椭圆周长，计算边缘像素点集中的每个像素点与中心像素坐标之间的距离方差，计算断裂部分长度与椭圆周长之间的比值，作为局部遮挡比率，计算中心像素坐标与所述基础参照像素坐标集合中孔槽轮廓像素坐标之间的实际距离，计算实际距离与预设标准像素距离之间的距离差值；

11、分别对所述断裂部分长度、所述首尾距离、所述距离方差、所述局部遮挡比率和所述距离差值进行归一化处理，计算归一化后断裂部分长度、归一化后首尾距离、归一化后距离方差、归一化后局部遮挡比率和归一化后距离差值的加权求和值，作为当前工控机柜图像的定位孔局部失真度。

12、作为本发明的进一步方案，所述获取参照部件图像中的辅助参考像素坐标集合，结合定位孔局部失真度，判定当前工控机柜图像中定位孔的所属状态包括：

13、组合所述机柜框架边缘像素坐标、所述孔槽轮廓像素坐标以及所述机柜外轮廓像素坐标，得到辅助参考像素坐标集合；

14、计算所述辅助参考像素坐标集合中机柜框架边缘像素坐标、孔槽轮廓像素坐标以及机柜外轮廓像素坐标的坐标平均值，得到几何中心像素坐标，计算定位孔的中心像素坐标与几何中心像素坐标之间的坐标差值，当坐标差值大于预设像素差值阈值时，将该坐标差值判定为机柜整体位置变化量，当坐标差值小于或等于预设像素差值阈值时，将该坐标差值判定为定位孔识别偏差量；

15、当判定为所述机柜整体位置变化量且所述定位孔局部失真度小于或等于预设的失真程度判定阈值时，判定当前工控机柜图像中的定位孔位置属于正常状态，当判定为所述定位孔识别偏差量且所述定位孔局部失真度小于或等于失真程度判定阈值时，判定当前工控机柜图像的定位孔位置属于待修正状态，当所述定位孔局部失真度大于失真程度判定阈值时，判定当前工控机柜图像的定位孔位置属于异常状态。

16、作为本发明的进一步方案，所述确定定位孔在所属状态下对应的机柜坐标系包括：

17、筛选所述边缘像素点集中欧氏距离小于或等于预设连通距离阈值的像素点，得到连通像素点集合，组合连通像素点集合作为有效边缘像素段，获取基于辅助参考像素坐标集合的坐标系重建路径，同时获取坐标系重建路径中的备用参考点像素坐标；其中，备用参考点像素坐标为按坐标系重建路径的顺序，选取的与机柜框架边缘、孔槽轮廓或机柜外轮廓对应的坐标；

18、获取工业相机的内参矩阵和外参矩阵，计算内参矩阵与外参矩阵的乘积，得到空间坐标转换矩阵，针对归属于所述正常状态的定位孔，计算对应机柜框架边缘像素坐标与孔槽轮廓像素坐标之间的连线斜率，作为初始平面姿态角度，调用空间坐标转换矩阵将定位孔的中心像素坐标映射为初始中心物理坐标，将初始平面姿态角度映射为初始物理姿态角度，组合初始中心物理坐标与初始物理姿态角度，作为常规机柜坐标系；

19、针对归属于所述待修正状态的定位孔，通过椭圆拟合算法，根据有效边缘像素段拟合出定位孔的参考中心像素坐标，计算机柜框架边缘像素坐标与机柜外轮廓像素坐标之间的连线斜率，作为参考平面姿态角度，调用空间坐标转换矩阵将参考中心像素坐标映射为参考中心物理坐标，将参考平面姿态角度映射为参考物理姿态角度，组合参考中心物理坐标与参考物理姿态角度，作为位置修正后的机柜坐标系；

20、针对归属于所述异常状态的定位孔，调用空间坐标转换矩阵将备用参考点像素坐标映射为备用物理坐标，组合备用物理坐标作为重建后的机柜坐标系。

21、作为本发明的进一步方案，所述确定机柜坐标系对应的机柜位姿评估标签包括：

22、获取所述常规机柜坐标系，以及所述位置修正后的机柜坐标系或重建后的机柜坐标系在预设全局参考坐标系中的当前位姿参数；

23、计算所述当前位姿参数与预设机柜坐标系标准位姿参数之间的差值，作为位姿偏差差值，计算预设最大容许偏差值与位姿偏差差值之间的比值，作为位姿可信度概率；

24、根据所述位姿可信度概率确定机柜坐标系可信度等级，将当前定位孔所属状态对应的机柜坐标系与所述机柜坐标系可信度等级组合，得到每个机柜坐标系对应的机柜位姿评估标签。

25、作为本发明的进一步方案，所述参照机柜坐标系和机柜坐标系对应的机柜位姿评估标签检测工控机柜的质量，生成工控机柜的质量检测结果包括：

26、当所述机柜位姿评估标签中的机柜坐标系可信度等级大于预设第一可信度判定阈值时，将常规机柜坐标系、位置修正后的机柜坐标系或重建后的机柜坐标系作为合格判定依据，生成当前工控机柜合格的质量检测结果，表示处于常规机柜坐标系、位置修正后的机柜坐标系或者重建后的机柜坐标系下的当前工控机柜符合组配精度标准；

27、当所述机柜位姿评估标签中的机柜坐标系可信度等级处于第一可信度判定阈值与预设第二可信度判定阈值之间时，将常规机柜坐标系、位置修正后的机柜坐标系或重建后的机柜坐标系作为复检判定依据，生成当前工控机柜待复检的质量检测结果，表示处于常规机柜坐标系、位置修正后的机柜坐标系或者重建后的机柜坐标系下的当前工控机柜存在组配偏离风险；

28、当所述机柜位姿评估标签中机柜坐标系可信度等级小于第二可信度判定阈值时，将常规机柜坐标系、位置修正后的机柜坐标系或重建后的机柜坐标系作为异常判定依据，并生成当前工控机柜不合格的质量检测结果，表示处于常规机柜坐标系、位置修正后的机柜坐标系或者重建后的机柜坐标系下的当前工控机柜未达到组配精度标准。

29、一种基于工业视觉的工控机柜质量检测系统，所述系统包括：

30、图像采集模块，采集自动化产线上的当前工控机柜图像，识别工控机柜图像中工控机柜的定位孔和定位孔相邻的参照部件图像，并计算当前工控机柜图像的定位孔局部失真度；

31、状态判定模块，获取参照部件图像中的辅助参考像素坐标集合，结合定位孔局部失真度，判定当前工控机柜图像中定位孔的所属状态；

32、坐标系生成模块，确定定位孔在所属状态下对应的机柜坐标系；

33、位姿标签确定模块，确定机柜坐标系对应的机柜位姿评估标签；

34、检测结果生成模块，参照机柜坐标系和机柜坐标系对应的机柜位姿评估标签检测工控机柜的质量，生成工控机柜的质量检测结果。

35、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

36、本发明通过定位孔局部失真度对边缘断裂、首尾闭合偏差、轮廓离散程度、遮挡比例和参照距离偏差进行综合表征，使定位孔异常不再仅以图像是否相似来判断，而是能够转化为可比较的失真程度；同时，结合参照部件图像区分机柜整体位置变化和定位孔识别偏差，使正常状态、待修正状态和异常状态分别对应不同的坐标确定方式。由此，在定位孔清晰时能够以常规机柜坐标系完成质量判断，在定位孔存在可修正偏差时能够以修正后的机柜坐标系继续判断，在定位孔异常时能够利用备用参考点形成重建后的机柜坐标系，进而通过机柜位姿评估标签把位姿偏差转化为合格、待复检和不合格的检测结果。该方案起到了增强自动化产线质量检测连续性、提高定位孔异常场景下位姿判断可靠性、细化工控机柜质量判定层级的作用。