基于Halcon視覺處理的平板閥表面損傷檢測方法研究

于惠如

[摘要] 針對XX機(jī)型平板閥表面磨損，人工查找、處理損傷，存在表面損傷不容易查找問題，使用Halcon軟件和C#軟件編程，自動(dòng)檢測產(chǎn)品表面損傷，實(shí)現(xiàn)損傷定位，尺寸標(biāo)注等功能，解決該問題。

[關(guān)鍵詞]平板閥、Halcon、C#、表面損傷

1. 引言

平板閥是X型飛機(jī)液壓功能部件的關(guān)鍵零件，由于長時(shí)間工作，表面容易磨損，造成漏油故障。平板閥現(xiàn)用目測方法檢查，發(fā)現(xiàn)損傷后進(jìn)行研磨處理，再密封性試驗(yàn)，檢查修理結(jié)果。使用目視方法檢查，只能識別明顯劃痕、磨損，造成漏點(diǎn)的小損傷難以發(fā)現(xiàn)，往往要反復(fù)檢查、修復(fù)、試驗(yàn)才能完成產(chǎn)品修理。使用視覺檢測技術(shù)，可以在電腦屏幕上顯示損傷面積、大小、位置。工作人員可以清楚的看到所有損傷，知道損傷位置，直接針對損傷部位進(jìn)行處理。修復(fù)后使用軟件對處理結(jié)果進(jìn)行檢查，從而避免了反復(fù)試驗(yàn)和損傷判斷不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，提高工作效率和產(chǎn)品修理質(zhì)量。

2. 檢測原理

視覺檢測系統(tǒng)主要由工業(yè)攝像機(jī)、光源、鏡頭、圖像采集/處理卡、電腦、圖像處理系統(tǒng)、其他外部設(shè)備等組成。使用工業(yè)攝像機(jī)、圖像采集/處理卡對處理對象進(jìn)行圖像采集，生成具有RGB三通道的數(shù)字矩陣，存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)。Halcon圖像處理軟件讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行灰度、濾波、閾值分割、目標(biāo)提取，特征計(jì)算等處理，找到表面缺陷。Halcon可以導(dǎo)出圖像處理的代碼，生成類庫， 用C#，VB等軟件調(diào)用Halcon類庫編程，完成目標(biāo)檢測功能。

3. Halcon圖像軟件算子

Halcon是德國MVtec公司研制的圖像處理軟件，功能強(qiáng)大，有1000多種功能算子。工程師可以直接使用功能算子處理圖像，而不用自己開發(fā)算法，減少了編程開發(fā)的難度，縮短了項(xiàng)目研制周期。

3.1圖像讀取

圖像處理首先要讀取圖像，Halcon可以用編程語句對存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像進(jìn)行讀取，也可以用工業(yè)攝像機(jī)抓取拍照。在平板閥表面檢測損傷檢測項(xiàng)目中使用攝像機(jī)進(jìn)行拍照。在Halcon軟件中使用助手對攝像機(jī)進(jìn)行設(shè)置，再用算子讀取圖像信息。

3.2灰度變換

彩色相機(jī)圖像輸出R、G、B三個(gè)通道的數(shù)據(jù)，在表面檢測過程中首先要將彩色圖片轉(zhuǎn)換為灰色圖像。根據(jù)加權(quán)計(jì)算公式，可以將彩色圖像轉(zhuǎn)換為適于人眼識別的灰度圖像，公式如下：

Gray=0.299R+0.587g+0.114B

使用Halcon的 rgb_to_gray（）算子，灰度結(jié)果存放在Imagegray變量里，然后用dev_display（）將處理的灰度圖片顯示在屏幕上。

3.3濾波

圖像經(jīng)過灰度處理后，檢測物體表面進(jìn)行濾波處理，閾值分割算子會(huì)使用原始圖像與濾波圖像進(jìn)行分析，提取缺陷目標(biāo)。濾波算子為：mean_image（Image，ImageMean，7X7）將原始Image圖像，濾波后存入ImageMean中。

3.4閾值分割

閾值分割是圖像處理中的重要功能部件，它的作用是在灰度圖像中分割出符合灰度、面積以及尺寸等信息的圖像部分。使用局部閾值分割算子dyn_threshold（Image，ImageMean，DarkPixels，5，dark）將原始圖像Image與均值濾波圖像ImageMean進(jìn)行閾值分割處理，存入DarkPixels中。

3.5特征提取與計(jì)算

閾值分割處理的圖像劃痕和噪點(diǎn)都會(huì)顯示在圖像中，使用select_shape（）算子過濾出符合要求的損傷。因?yàn)橐粭l劃痕在計(jì)算的過程中因?yàn)榛叶?、亮度等因素影響，?huì)不連貫。要用union1算子和膨脹算子skeleton（）求出區(qū)域骨架。使用聯(lián)通算子connection（）后，完整缺陷線條檢測出來。

4. C#與Halcon混合編程

Halcon軟件圖像生成的代碼作為C#的類庫。在檢測系統(tǒng)軟件中可以引用Halcon的功能，調(diào)用類，進(jìn)行程序編寫。在項(xiàng)目中要添加Halcon引用，從導(dǎo)出的Image.cs中拷貝HDevelopExport類到命名空間HalconCs中。C#編程例如：

Private void ad_click（object sender，eventargs e）

HDevleopExport HD=new HDevelopExport（）;

HD.RunHalcon（hwindow.HalconWindow）;

5. 結(jié)束語

經(jīng)過調(diào)試，平板閥組件用工業(yè)攝像機(jī)拍照后，圖像軟件實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)識別損傷功能。在電腦顯示器上損傷部位用紅色線條標(biāo)示，鼠標(biāo)選擇損傷部分，會(huì)有長度、面積、坐標(biāo)等信息顯示。修復(fù)前后都可以用檢測軟件查看識別損傷，圖像檢測的智能識別，操作簡單給修理工作帶來了便利。

參考文獻(xiàn)：

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[2] [英]約翰.夏普著 周靖譯VisualC#從入門到精通 清華大學(xué)出版社 .2019.1