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孔位图像识别技术在数控牙刷植毛机中的应用
日期:2015-03-31 11:03:52 阅读量:

 

        数控牙刷植毛机的功能是把牙刷毛植入牙刷孔,加工过程主要完成牙刷坯料拾取植毛头自动定原位数控工作台zy方向孔位定圆心分色植毛等一系列动作.牙刷坯料由注塑而成,不同规格的牙刷坯料头部孔位尺寸、位置等参数不同,植毛过程前需要获得牙刷坯料孔位置等几何参数,然后编写出数控加工程序,送入牙刷植毛机的控制系统.采用人工方式测量牙刷坯料孔位置等参数时,存在测量效率低、孔位参数误差等问题.本文应用图像处理技术,对牙刷头部的孔位进行成像处理,编写孔位图像识别软件,实现该植毛机加工程序的自动编程.

 

1、 牙刷头部孔位图像识别过程
       牙刷头部孔位图像识别软件的基本流程是通过用扫描仪获得牙刷头部的二值图像,然后对该二值图像进行牙刷头部外轮廓确定、孔位几何信息识别和提取,得到各个孔位的中心尺寸,最后生成数控加工程序.
 
1.1牙刷头部图像读入
 
1.2 牙刷头部图像定位
图像定位的目的是对扫描获得的牙刷头部图像进行边缘检测,识别出图像的大小,确定工,y坐标的原点位置.图像边缘检测算法采用扫描形式,从图像的第一行开始扫描,读取该行的图像数据,然后应用四邻域检测方法探测牙刷头部图像的边界,记录各边界在图像数据中的行数(或列数)旧’3 J,实现牙刷头部孔位图像的边缘定位.定位牙刷头图像上边界的算法流程为:(1)定位上边的边界;(2)从每行的左边界开始扫描;(3)清除孤立点的函数;(4)记录图像上部行边界.
 
1.3 牙刷头图像的中值滤波数字图像在输入过程中,会产生影响数字图像质量的噪声,如图像中的“毛刺”等就是由噪声引起的,对图檬进行中值滤波可消除噪声的影响

 

1.4 牙刷头图像的轮廓提取
牙刷头图像的轮廓提取包括外轮廓的提取及牙刷孔的轮廓提取.其基本过程是:对图像中某像素点上下左右4个方向的相邻像素点进行判断,若该点的4个相邻点的灰度值都不为O,说明该点是内部点,将其灰度值置O;若该点的4个相邻点中有一个点的灰度值为0,则灰度值不变.
 
1.5 牙刷头部图像清理
图像轮廓提取后的图像可能存在失真,如图5中箭头所示.扫描过程中,由于用于扫描的牙刷样品本身的缺陷等原因,会造成牙刷头部图像中某些牙刷孔的形状不完整的现象,需进行图像清理,以保证图像孔位参数计算的准确性.本文采用图像处理中的“笔刷”,利用移动“笔刷”删去轮廓提取中出现问题的不完整圆弧段、散落点以及不连续点.
 
1.6 牙刷头部图像孔位参数的计算
牙刷头部图像孑L位参数计算的主要步骤为:
 
(1)对图像中的牙刷孔位进行标记研究中采用递归搜索标记法,首先找到一个黑点,然后搜索黑点的八邻域,若其邻域存在黑点,则以此为中心再搜索八邻域,以此类推,将所有的牙刷孑L和牙刷头外轮廓区分开并依次标上序号.
 
(2)对各牙刷孔进行中心检测中心检测算法
有重心法、中值法、Hou曲变换法和圆拟合光斑中心检测法等H].采用圆拟合方法具有计算速度快、可检测不完整圆弧等优点.
 
 
 
2 、牙刷植毛加工的数控数据
       生成数控加工程序时,需要事先设定加工坐标原点.本研究中,牙刷植毛加工坐标原点的确定方法是:若鼠标点击落在某个牙刷孔内,则自动选择该孔的圆心作为加工坐标原点;若鼠标点击不是落在某一牙刷孔内,就以鼠标点击所在位置作为加工坐标原点.此外,为了满足在一个牙刷中不同的孑L植入不同颜色毛的要求,采用颜色处理算法将孔的图像标记成3种不同颜色的孔‘5。

 

2.1 不同分辨率牙刷头孔位图像识别结果
 
2.2 单色与多色植毛加工程序
       经图像识别、牙刷孔毛色标记、孔中心计算等过程处理后输出的多色(三色,最外圈24个孔为第一种颜色)
 
       单色和三色植毛程序的差异在于程序中是否具有更换不同料盒的指令,该功能利用标准数控加工程序的M06换刀指令及选择哟!、,ID2、哟3刀具实现.即如果在程序第00行、24行及32行中将M06Tol、M061D2、及M056哟3指令去除,则上面的程序就转换成单色植毛加工程序.

 

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