门锁装配计算机检测系统 【技术领域】
本发明涉及计算机图像处理，特别涉及门锁装配计算机检测系统。
背景技术
门锁装配检测是门锁装配流程中的一个重要环节，其任务是在锁体铆合前检查半成品锁体内部的零件是否已经全部安装正确。由于铆合后的锁体是无法再拆开重装，因此如果在检测时不能查出零件的安装错误的话，会导致锁体在铆合后无法正常使用且无法返修而成为废品。
装配检测这一道工序一般是由检测工人来完成的，检测工人在生产线旁用肉眼检查锁内的零件是否齐全且安装正确，如发现错误则将锁取下待修正后再返回生产线。由于检测工序反复枯燥，很容易造成工人的疲劳，同时生产线上的门锁型号也经常发生变化，错检、漏检的情况经常发生。因此用人工检测的方法效率非常低，同时，工厂为此提供的相当数量的劳动力，也是一种人力资源的浪费。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种门锁装配计算机检测系统。
为实现上述目的，一种门锁装配计算机检测系统，包括：摄像机，用于从门锁装配线采集门锁图像到计算机；
检测计算机，用于分析摄像机采集的门锁图像，并给出检测结果。
本发明利用计算机图像处理技术，将计算机引入门锁检测后，可以大大简化检测程序，提高检测的正确率和效率，同时也节省了人力。
【附图说明】
图1是门锁检索流程；
图2是门锁检测系统结构图；
图3是在点(m，n)处的全局样本相关图；
图4是系统软件设计结构图。
【具体实施方式】
整个“计算机门锁装配检测系统”的设计过程如下：
首先，通过对原有的人工检测过程的分析，结合检测现场的实际情况，我们设计了如图1所示地检测流程。
系统通过工业摄像机采集待检门锁的图像，然后由计算机对图像进行分析并输出检测结果，该结果作为判断依据指导检测员立刻对错误进行修正，修正后的锁体便可直接进入后续的铆合工序。整个流程大致可分为如下几步：
1、被检测的半成品锁进入指定位置后，由检测员给出开始检测的信号；
2、系统得到检测信号，通过摄像机采集半成品锁的图像到计算机中；
3、利用图像处理技术，系统对待检锁的图像进行分析，检查锁内所有零件是否安装正确：如果全部零件均安装正确则输出“门锁安装正确，可以进入后续工序”的信息；如果发生错误，系统则检测出具体是哪个或哪几个零件发生了什么样的安装错误(“错装”或“漏装”)。
4、检测员根据系统的提示进行操作：如果安装正确则不作动作；若发生错误则立刻对错误的部分进行修改。
根据以上的检测流程，我们设计了如图2所示的系统整体结构，这是整个系统实现的硬件保证。
对整个计算机检测系统而言，关键技术是计算机图像处理技术的应用，它直接关系到系统的存在价值。这是因为，虽然计算机的引入必然大大提高检测的速度和效率，然而只有当新系统具有更低的误检率，或者说更高的准确率时，系统才有实际的应用价值。因此，如何利用计算机图像处理技术，设计一个好的门锁安装检测算法，是整个系统设计的关键。
基于以上的原因，我们在安装检测算法的设计中运用了图像匹配的技术。计算机图像匹配技术作为一种常用的图像处理技术，目的是在图像中理解(或寻找)有无所关心的目标物，这一立足点正符合我们系统设计的需要。
整个算法设计如下：
算法基本思想是：为了从图像中确定出是否存在某一目标物，我们首先利用标准图像把该目标物预先分割出来作为全局描述的模板，然后再去另一幅图像中搜索有无这种模板目标物。
设全图像f(x，y)大小为M×N，若目标模板是J×K大小的ω(x，y)，此处J＜M，K＜N，用相关度量R(x，y)来表示它们之间的相关性
R(m,n)=ΣxΣyf(x,y)ω(x-m,y-n)]]>
式中m＝0，1，2，...，M-1；n＝0，1，2，...，N-1。在f(x，y)的任意值(m，n)处求R(m，n)，如图3所示，这时可求得f(x，y)和ω(x，y)两幅图像的规格化相关，定义为
R(m,n)=Σj=1JΣk=1Kf1(j,k)ω(j-m,k-n)[Σj=1JΣk=1Kf12(j,k)]12[Σj=1JΣk=1Kω2(j-m,k-n)]12]]>
式中设模板所框出范围都是j，k从1到J，K计算，而(m，n)则为f(x，y)的M×N小区中任一点，式中f1(x，y)是f(x，y)在(m，n)点框出J×K大小的f(x，y)区。当m，n改变时，可搜索到一个R(x，y)最大值即为模板配准或匹配的位置。上式也可以用向量来表示，若图像和目标模板用F和W1向量表示，则相关度量计算为
R(m,n)=FTW1(m,n)[FTF]12[W1TW]12]]>
式中W1为W(j-m，k-n)形成的向量。以上考虑图像本身的像元与目标像元的相关性，若考虑像元相互间的相关性，则还应考虑F和W1的协方差矩阵，并需把F和W1分别进行白化处理，然后再用向量的相关公式。
在得到模板匹配的最大相关性度量后，我们就找到了图像中最有可能是目标物的区域，通过对该区域进行阈值比较，判断是否是目标物：如果比较结果满足事先设定的阈值，则认为目标物存在，即零件安装正确；如果结果不满足阈值，则进一步进行判断是漏装还是错装。
在检测过程中，系统根据事先制定的模板，分别对每一个需要检测的零件进行匹配，判断安装的情况，保证了对各个零件检测的准确性。此外，对于不同型号的门锁，检测员只需提前制定好其相应的检测模板，在检测时按照类型对应选择即可。
在模板制作方面，系统集成了两个功能模块：手动制作模板模块和自动更新模板模块。其功能如下：
1、手动制作模板模块：该功能的设计主要是考虑到未来可能会对新型号的门锁进行检测。该模块允许检测员手动制作各种型号门锁的检测模板，制作过程有详细的说明，操作也非常简单。
2、自动更新模板模块：该功能的设计是考虑到检测现场的环境(如光照条件等)会经常发生变化，该模块允许检测员实时的自动更新某型号门锁的检测模板以适应这种变化。
以上两个功能模块大大提高了系统的环境适应性和功能扩展性。
因此，整个系统软件的设计包括3个人机界面和4个功能模块，软件结构图如图4所示，各部分功能如下：
用户主界面：与用户进行交互的主人机界面，主要功能是显示摄像机采集到的门锁图像；
门锁检测界面：显示门锁型号示意图，检测状态以及检测结果；
模板制作界面：显示用于制作模板的门锁图像，提供模板制作工具；
门锁图像采集模块：将摄像机采集到的门锁图像信息以指定的格式存入指定区域，并做必要的预处理；
门锁检测模块：根据制作好的模板，对门锁零件的安装情况进行检测；
手动制作模板模块：允许检测员手动制作用于检测的模板；
自动更新模板模块：根据当时的光照等环境条件，由计算机自动更新某一型号门锁的检测模板。
实施效果
本系统已被试用于“河南北方星光机电有限公司”的门锁装配生产线。
系统验收时，检测员根据门锁检测要求进行了四个内容的测试：
1、单个零件漏装测试；
2、多个零件漏装测试；
3、单个零件错装测试；
4、多个零件错装测试。
四项测试的检测结果以及检测时间详见表1。
表1.单个零件漏装检测多个零件漏装检测单个零件错装检测多个零件错装检测平均检测方法检测员人为地漏装某一零件检测员人为地漏装任意几个零件检测员人为地错装某一零件检测员人为地错装某几个零件-正确率100％100％100％100％100％检测时间0.759秒1.325秒0.744秒1.357秒1.046秒