基于数字图像处理技术的竹筒测量方法及测量装置

摘要

本发明涉及竹制品生产技术领域，特别涉及一种基于数字图像处理技术的竹筒测量方法及测量装置，先通过第一相机拍摄第一图像，以获取竹筒本体的外轮廓；计算机通过第一图像的外轮廓信息可计算出竹筒本体的圆心坐标，再通过PLC或其他控制装置控制移动机构将第二相机移动至竹筒本体圆心坐标处，利用第二相机拍摄竹筒轴向，获得第二图像，以获取竹筒本体清晰的内轮廓，在第一图像和第二图像的合成下，即可获得通过竹筒本体的外轮廓信息和内轮廓信息准确地计算出竹筒直径和壁厚数据。

说明书

技术领域

本发明涉及竹制品生产技术领域，特别涉及一种基于数字图像处理技术的竹筒测量方法及测量装置。

背景技术

申请公布号为CN102269571A的中国专利公开了一种基于数字图像处理技术的竹筒直径测量方法及其装置，利用垂直于竹筒横断面工业相机采集竹筒横断面图像，通过设计的数字图像处理程序自动处理与测量，通过增加采样次数，提高测量精度；非接触方法测量竹筒直径，具有速度快，效率高的特点。

但是，上述专利仅是用于测量竹筒直径，而没有测量竹筒的壁厚，由于上述专利的技术方案中，仅通过一个工业相机从单个位置获取竹筒横断面的单个位置的图像，为了测量竹筒直径，工业相机必须距离竹筒横断面较远的位置，才能获取竹筒横断面的整体外轮廓，但竹筒的内轮廓图像并不清晰，因此无法从图像中准确计算竹筒的壁厚。

因此，如何准确而高效地测量竹筒的壁厚和直径是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何准确而高效地测量竹筒的壁厚和直径。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于数字图像处理技术的竹筒测量方法，包括以下步骤：

由远到近拍摄两次竹筒端面，依次获得竹筒端面外轮廓图像和竹筒端面内轮廓图像；识别并提取竹筒端面外轮廓图像和竹筒端面内轮廓图像的各像素点，根据各像素点计算竹筒的直径与壁厚。

上述基于数字图像处理技术的竹筒测量方法具体包括以下步骤：

步骤1：第一相机拍摄竹筒端面，获得竹筒端面外轮廓图像；

步骤2：计算机识别并提取竹筒端面外轮廓图像的各像素点，根据各像素点计算出外轮廓图像的中心位置，并计算出竹筒轴线所在位置；

步骤3：第二相机移动至竹筒轴线所在位置，拍摄竹筒端面，获得竹筒端面内轮廓图像；

步骤4：计算机识别并提取竹筒端面内轮廓图像中的各像素点，根据内轮廓各像素点和外轮廓各像素点计算出竹筒的直径与壁厚。

上述基于数字图像处理技术的竹筒测量方法中，所述步骤4具体为：计算机识别并提取竹筒内轮廓图像中的各像素点，根据竹筒内轮廓各像素点、外轮廓各像素点、第一相机获得竹筒外轮廓图像时与竹筒端面的间距以及第二相机获得竹筒内轮廓图像时与竹筒端面的间距计算出竹筒的直径与壁厚。

本发明还涉及一种基于数字图像处理技术的竹筒测量装置，包括第一相机、第二相机、计算机、移动机构和竹筒定位装置，所述第二相机连接于移动机构，所述第二相机位于第一相机和竹筒定位装置之间，所述竹筒定位装置上定位放置的竹筒的轴向与第一相机、第二相机的拍摄方向平行，所述计算机与第一相机和第二相机电连接。

本发明的有益效果在于：本发明提供的基于数字图像处理技术的竹筒测量方法中，通过从原到近拍摄两张竹筒端面的图像，第一张图像从较远的距离可以得到清晰的竹筒端面外轮廓图像，而第二张图像从较近的距离可以得到清晰的竹筒端面内轮廓图像，由于相机拍摄两张图像时，相机与竹筒端面的间距都是固定的，则根据两张图像的像素点位置以及根据相应的间距即可算出竹筒的外径和内径，从而准确地计算出竹筒的直径和壁厚。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种基于数字图像处理技术的竹筒测量装置的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的一种基于数字图像处理技术的竹筒测量装置的主视图；

图3为本发明具体实施方式的一种基于数字图像处理技术的竹筒测量装置的俯视图；

标号说明：

1、第一相机；2、第二相机；3、十字直线滑台；4、竹筒定位装置；41、输送带；42、活动定位板；5、第一光源；6、第二光源；7、竹筒本体。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图3，本发明涉及一种基于数字图像处理技术的竹筒测量方法，包括以下步骤：

由远到近拍摄两次竹筒端面，依次获得竹筒端面外轮廓图像和竹筒端面内轮廓图像；识别并提取竹筒端面外轮廓图像和竹筒端面内轮廓图像的各像素点，根据各像素点计算竹筒的直径与壁厚。

上述基于数字图像处理技术的竹筒测量方法中，通过从原到近拍摄两张竹筒端面的图像，第一张图像从较远的距离可以得到清晰的竹筒端面外轮廓图像，而第二张图像从较近的距离可以得到清晰的竹筒端面内轮廓图像，由于相机拍摄两张图像时，相机与竹筒端面的间距都是固定的，则根据两张图像的像素点位置以及根据相应的间距即可算出竹筒的外径和内径，从而准确地计算出竹筒的直径和壁厚。

上述基于数字图像处理技术的竹筒测量方法具体包括以下步骤：

步骤1：第一相机拍摄竹筒端面，获得竹筒端面外轮廓图像；

步骤2：计算机识别并提取竹筒端面外轮廓图像的各像素点，根据各像素点计算出外轮廓图像的中心位置，并计算出竹筒轴线所在位置；

步骤3：第二相机移动至竹筒轴线所在位置，拍摄竹筒端面，获得竹筒端面内轮廓图像；

步骤4：计算机识别并提取竹筒端面内轮廓图像中的各像素点，根据内轮廓各像素点和外轮廓各像素点计算出竹筒的直径与壁厚。

上述基于数字图像处理技术的竹筒测量方法中，所述步骤4具体为：计算机识别并提取竹筒内轮廓图像中的各像素点，根据竹筒内轮廓各像素点、外轮廓各像素点、第一相机获得竹筒外轮廓图像时与竹筒端面的间距以及第二相机获得竹筒内轮廓图像时与竹筒端面的间距计算出竹筒的直径与壁厚。

由上述描述可知，上述基于数字图像处理技术的竹筒测量方法中，可通过PLC控制第一相机拍摄竹筒端面的外轮廓图像，再由计算机通过识别并提取竹筒端面外轮廓图像的各像素点，根据各像素点计算出外轮廓图像的中心位置，并计算出竹筒轴线所在位置；再通过PLC控制第二相机移动至竹筒轴线所在位置，拍摄竹筒端面，获得竹筒端面的内轮廓图像，最后计算机识别并提取图像中的竹筒内轮廓各像素点，根据竹筒内轮廓各像素点、外轮廓各像素点、第一相机获得竹筒外轮廓图像时与竹筒端面的间距以及第二相机获得竹筒内轮廓图像时与竹筒端面的间距计算出竹筒的直径与壁厚。

本发明还涉及一种基于数字图像处理技术的竹筒测量装置，包括第一相机1、第二相机2、计算机、移动机构和竹筒定位装置4，所述第二相机2连接于移动机构，所述第二相机2位于第一相机1和竹筒定位装置4之间，所述竹筒定位装置4上定位放置的竹筒的轴向与第一相机1、第二相机2的拍摄方向平行，所述计算机与第一相机1和第二相机2电连接。

上述基于数字图像处理技术的竹筒测量装置中，通过两个相机从原到近拍摄两张竹筒端面的图像，第一相机拍摄第一张图像，从较远的距离可以得到清晰的竹筒端面外轮廓图像，计算机通过竹筒端面外轮廓图像计算出竹筒的中心位置以及竹筒的轴线所在位置，然后第二相机拍摄第二张图像，从较近的距离可以得到清晰的竹筒端面内轮廓图像，由于第一相机和第二相机分别拍摄图像时，两个相机分别与竹筒端面的间距都是固定的，则根据两张图像的像素点位置以及根据相应的间距即可算出竹筒的外径和内径，从而准确地计算出竹筒的直径和壁厚。

进一步的，上述基于数字图像处理技术的竹筒测量装置结构中，所述移动机构的移动方向垂直于第二相机2的拍摄方向。

由上述描述可知，上述第二相机2的拍摄方向即为竹筒的轴向，由于每次测量时，为了保证测量数据的准确性，需要保证每次测量时，第一相机1、第二相机2与竹筒轴向间距都保持固定值，第二相机2的移动方向仅限定于垂直于竹筒轴向的方向，使第二相机2的移动既能避让第一相机1对竹筒外轮廓的拍摄，又能保证第二相机2与竹筒的轴向间距保持不变。

进一步的，上述基于数字图像处理技术的竹筒测量装置结构中，所述移动机构为十字直线滑台3。

由上述描述可知，通过在基座上设置十字直线滑台3，即可实现第二相机2沿垂直于竹筒轴向的平面内沿x轴和z轴方向移动。

进一步的，上述基于数字图像处理技术的竹筒测量装置结构中，所述竹筒定位装置4包括输送带41和活动定位板42；

所述输送带41的输送方向与第一相机1的拍摄方向相反，所述活动定位板42位于输送带41的末端。

由上述描述可知，可通过输送带41将待测量的竹筒输送至特定位置，请参照图1-图3，输送带41输送竹筒向其轴向方向输送，在第一相机1拍摄竹筒轴向外轮廓之前，可通过输送带41末端的活动定位板42阻挡竹筒本体7继续向前输送，从而保证竹筒本体7与第一相机1之间保持固定的间距，还可以在活动定位板42上设置接近开关或其他类型的传感器，通过传感器与PLC连接，并在竹筒的径向上设置夹紧装置，当竹筒一端接触活动定位板42后，触发传感器，通过PLC控制夹紧装置(可以使设置在输送带41两侧的气缸控制的夹块结构)从竹筒的径向夹紧竹筒本体7，使竹筒本体7得到定位，然后控制活动定位板42移动，使其脱离竹筒的端部，使第一相机1能够获取到完整的竹筒端面的外轮廓信息；上述活动定位板42可以是通过气缸连接定位板本体的结构，通过气缸带动定位板沿竹筒的径向方向移动。

进一步的，上述基于数字图像处理技术的竹筒测量装置结构中，所述第一相机1的周围设有第一光源5。

由上述描述可知，通过第一光源5可以使第一相机1获取到更清晰的竹筒外轮廓图像信息，从而得到更精确的竹筒本体7的圆心坐标。

进一步的，上述基于数字图像处理技术的竹筒测量装置结构中，所述第二相机2的周围设有第二光源6。

由上述描述可知，通过第二光源6可以使第二相机2获取到更清晰的竹筒内轮廓图像信息，从而得到更精确的竹筒壁厚数据。

进一步的，上述基于数字图像处理技术的竹筒测量装置结构中，还包括PLC，所述PLC分别与移动机构、第一相机1、第二相机2、竹筒定位装置4和计算机电连接。

由上述描述可知，通过PLC实现上述各部件的先后顺序的控制，达到准确、高效、自动化测量竹筒壁厚与直径数据的目的。

实施例1

一种基于数字图像处理技术的竹筒测量方法，包括以下步骤：

步骤1：通过PLC控制第一相机拍摄竹筒端面的外轮廓图像；

步骤2：计算机通过识别并提取竹筒端面外轮廓图像的各像素点，根据各像素点计算出外轮廓图像的中心位置，并计算出竹筒轴线所在位置；

步骤3：通过PLC控制第二相机移动至竹筒轴线所在位置，拍摄竹筒端面，获得竹筒端面的内轮廓图像；

步骤4：计算机识别并提取图像中的竹筒内轮廓各像素点，根据竹筒内轮廓各像素点、外轮廓各像素点、第一相机获得竹筒外轮廓图像时与竹筒端面的间距以及第二相机获得竹筒内轮廓图像时与竹筒端面的间距计算出竹筒的直径与壁厚。

上述第一相机、第二相机可以是工业相机，上述计算机可以是工业计算机。

实施例2

请参照图1-图3，一种基于数字图像处理技术的竹筒测量装置，包括第一相机1、第二相机2、计算机、移动机构和竹筒定位装置4，所述第二相机2连接于移动机构，所述第二相机2位于第一相机1和竹筒定位装置4之间，所述竹筒定位装置4上定位放置的竹筒的轴向与第一相机1、第二相机2的拍摄方向平行，所述计算机与第一相机1和第二相机2电连接。先通过第一相机1拍摄第一图像，以获取竹筒本体7的外轮廓；计算机通过第一图像的外轮廓信息可计算出竹筒本体7的圆心坐标，再通过PLC或其他控制装置控制移动机构将第二相机2移动至竹筒圆心坐标处，利用第二相机2拍摄竹筒轴向，获得第二图像，以获取竹筒清晰的内轮廓，在第一图像和第二图像的合成下，即可获得通过竹筒的外轮廓信息和内轮廓信息准确地计算出竹筒直径和壁厚数据。所述移动机构的移动方向垂直于第二相机2的拍摄方向。上述第二相机2的拍摄方向即为竹筒的轴向，由于每次测量时，为了保证测量数据的准确性，需要保证每次测量时，第一相机1、第二相机2与竹筒轴向间距都保持固定值，第二相机2的移动方向仅限定于垂直于竹筒轴向的方向，使第二相机2的移动既能避让第一相机1对竹筒外轮廓的拍摄，又能保证第二相机2与竹筒的轴向间距保持不变。所述移动机构为十字直线滑台3。可实现第二相机2沿垂直于竹筒轴向的平面内沿x轴和z轴方向移动。所述竹筒定位装置4包括输送带41和活动定位板42；所述输送带41的输送方向与第一相机1的拍摄方向相反，所述活动定位板42位于输送带41的末端。可通过输送带41将待测量的竹筒输送至特定位置，请参照图1-图3，输送带41输送竹筒向其轴向方向输送，在第一相机1拍摄竹筒轴向外轮廓之前，可通过输送带41末端的活动定位板42阻挡竹筒本体7继续向前输送，从而保证竹筒本体7与第一相机1之间保持固定的间距，还可以在活动定位板42上设置接近开关或其他类型的传感器，通过传感器与PLC连接，并在竹筒的径向上设置夹紧装置，当竹筒一端接触活动定位板42后，触发传感器，通过PLC控制夹紧装置(可以使设置在输送带41两侧的气缸控制的夹块结构)从竹筒的径向夹紧竹筒本体7，使竹筒本体7得到定位，然后控制活动定位板42移动，使其脱离竹筒的端部，使第一相机1能够获取到完整的竹筒端面的外轮廓信息；上述活动定位板42可以是通过气缸连接定位板本体的结构，通过气缸带动定位板沿竹筒的径向方向移动。所述第一相机1的周围设有第一光源5。通过第一光源5可以使第一相机1获取到更清晰的竹筒外轮廓图像信息，从而得到更精确的竹筒本体7的圆心坐标。所述第二相机2的周围设有第二光源6。通过第二光源6可以使第二相机2获取到更清晰的竹筒内轮廓图像信息，从而得到更精确的竹筒壁厚数据。PLC分别与移动机构、第一相机1、第二相机2、竹筒定位装置4和计算机电连接。通过PLC实现上述各部件的先后顺序的控制，达到准确、高效、自动化测量竹筒壁厚与直径数据的目的。

综上所述，本发明提供的基于数字图像处理技术的竹筒测量方法中，通过两个相机从原到近拍摄两张竹筒端面的图像，第一相机拍摄第一张图像，从较远的距离可以得到清晰的竹筒端面外轮廓图像，计算机通过竹筒端面外轮廓图像计算出竹筒的中心位置以及竹筒的轴线所在位置，然后第二相机拍摄第二张图像，从较近的距离可以得到清晰的竹筒端面内轮廓图像，由于第一相机和第二相机分别拍摄图像时，两个相机分别与竹筒端面的间距都是固定的，则根据两张图像的像素点位置以及根据相应的间距即可算出竹筒的外径和内径，从而准确地计算出竹筒的直径和壁厚。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。