本發明涉及平面度檢測領域，尤其涉及起重機臂筒表面凹凸缺陷的檢測方法。

背景技術：

起重臂是起重機主要組成部件，起重臂通常由若干根不同大小的臂筒組合而成，通過伸縮臂筒實現起重臂的展開或收縮功能，因此臂筒表面的凹凸性是關系到起重臂伸縮機制好壞的重要的形位影響因素。臂筒表面的凹凸性是指臂筒加工后實際表面相對于標準表面的起伏狀況，為了能保證起重臂能進行正常伸縮運作，起重臂制造精度必須滿足要求，其臂筒表面凹凸性必須要控制在允許的形位誤差內。快速實現對起重機臂筒的凹凸缺陷進行檢測并定位是當前亟需解決的問題。

目前，實際生產中針對起重機臂筒表面凹凸性的檢測，一般人工采用三坐標測量機、千分表打表測量、電子水平儀和自準直儀測量微小角度的準直測量等方法來實現。就起重機臂筒而言，對于三坐標測量機和千分表打表測量法，由于起重機臂筒待測區域面積較大，受測量桿長度和基準面選擇的限制，只能測量臂筒表面部分區域，不能覆蓋整個平面，很難得到整個臂筒表面的正確測量結果。水平儀法測量物體表面凹凸性需要將測量儀器固定在待測表面上，由于臂筒為工廠批量生產，逐一在臂筒上面固定測量工具的過程使工作量加大，效率降低。

本發明將激光傳感器采樣得到的激光傳感器到臂筒的距離數據映射成灰度值，得到灰度圖像，然后利用圖像處理技術對得到的灰度圖像進行處理，實現對臂筒表面凹凸性的檢測。本發明將實測數據轉化成灰度圖像進行處理的方法，既解決了傳統檢測方法實時性差、檢測置信度低的問題，又避免了基于機器視覺的檢測方法對光線等環境因素的依賴性。本發明整個檢測過程無需人工干預，不需要描點標記，檢測速度快，精度高，系統穩定可靠，檢測結果能提供臂筒凹凸區域數目、位置、面積和凹凸峰值等具體信息，為后續矯正處理提供了依據。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明提出一種起重機臂筒表面凹凸缺陷的檢測方法，該方法能高效地檢測出起重機臂筒的凹凸情況。

本發明通過以下方案實現：

步驟一、將激光傳感器測得的激光傳感器到臂筒的實際距離映射成實際灰度圖像，

將激光傳感器到臂筒標準面的距離映射成標準灰度圖像；

步驟二、對實際灰度圖像和標準灰度圖像進行差分，得到凹凸目標圖像，將凹凸目標圖像進行閾值分割，得到測量灰度圖像；

步驟三、確定臂筒的凹凸區域數目、位置、面積和凹凸峰值。

本發明具有以下優點：

1、實施本發明所用到的設備較少，結構簡單，成本低廉；

2、本發明利用圖像處理技術，對臂筒凹凸性進行全自動檢測，檢測結果能提供臂筒凹凸區域數目、位置、面積和凹凸峰值等具體信息，為后續矯正處理提供了依據；

3、本發明可同時對多個面采集到的數據進行計算、分析，整個檢測過程無需人工干預，不需要描點標記，大量節省了人力資源，檢測速度快，精度高，系統穩定可靠。

附圖說明

圖1是本發明的實施流程圖；

圖2是起重機臂筒俯視圖；

圖3是標準臂筒截面圖；

圖4是有凹凸缺陷的臂筒截面示意圖；

圖5是實際灰度圖像；

圖6是標準灰度圖像；

圖7是凹凸目標圖像；

圖8是測量灰度圖像；

圖9是標記后的測量灰度圖像；

具體實施方式

實施例1

以型號QY20的起重機臂筒的左側待檢測面為例進行說明，其他待檢測面的檢測過程與左側待檢測面的檢測過程一致。

如圖2所示，臂筒筒長8810 mm，在臂筒兩側各有一個激光傳感器，激光傳感器到標準臂筒表面的距離為300 mm。y方向為筒長方向，臂筒在傳送帶的運送下沿y軸向激光傳感器方向運動，臂筒每前進5 mm觸發左右兩側的激光傳感器各采樣一次。

如圖3所示，臂筒筒寬482 mm，左右側的激光傳感器沿筒寬各自每采樣一次生成一組數據，每組數據內的相鄰采樣點間隔5 mm。

現以A點開始沿筒長方向50 mm（沿筒長方向采樣10次）、沿筒寬方向50 mm（沿筒長方向每采樣一次生成一組數據，取從A端開始的前10個）區域內的采樣數據對本方法進行說明。

如圖4所示，臂筒標準面允許誤差為3 mm。

結合圖1，本發明的具體實現步驟如下：

步驟一、將激光傳感器測得的激光傳感器到臂筒的實際距離映射成實際灰度圖像，

將激光傳感器到臂筒標準面的距離映射成標準灰度圖像：

1)結合給出參數，以A點開始沿筒長方向采樣10次，每采樣一次生成一組列向量，每組列向量取從A端開始的前10個數據，將得到的10組列向量依次組合，得到實際距離矩陣如下：

；

2) 灰度值區間為[0，255]，將距離映射成灰度值，其中表示A端開始的第行測量點，表示A端開始的第列測量點，如下所示：

，

計算出矩陣中每個元素對應的灰度值，得到實際灰度圖像如圖5；

3) 激光傳感器到標準臂筒表面的距離為300 mm，得到與實際距離矩陣行、列數相同標準距離矩陣如下：

；

4) 灰度值區間為[0，255]，將距離映射成灰度值，其中表示A端開始的第行測量點，表示A端開始的第列測量點，如下所示：

，

得到標準灰度圖像如圖6；

步驟二、對實際灰度圖像和標準灰度圖像進行差分，得到凹凸目標圖像，將凹凸目標圖像進行閾值分割，得到測量灰度圖像：

1) 實際灰度值矩陣和標準灰度圖像進行差分得到凹凸目標圖像如圖7；

2) 用閾值分割方法對凹凸目標圖像進一步處理：

結合步驟一中2），臂筒標準面允許誤差為3 mm，映射成灰度值誤差為38，則設定閾值，

，

表示第行測量點，表示延臂筒筒長第列測量點，表示第行、第列測量點的像素值；

得到測量灰度圖像如圖8；

3) 在測量灰度圖像中區分凹、凸及背景區域：

，

即圖8中白色區域為背景，灰色區域為凹區域，黑色區域為凸區域；

步驟三、確定臂筒的凹凸區域數目、位置、面積和凹凸峰值的過程：

1) 對測量灰度圖像用連通區域標號法對凹凸區域進行分割與標記，用標記第個凹區域內的每一個像素點，用表示第個凸區域內的每一個像素點，測量灰度圖像標記后如圖9；

2) 確定臂筒的凹凸區域數目：

所有凹區域標記中的最大值為2，即臂筒凹區域數目；

所有凸區域標記中的最大值為1，即臂筒凸區域數目；

筒臂凹凸區域總數；

即臂筒待檢側面具有凹凸缺陷的區域一共有3處，其中有凹區域2處，凸區域1處；

3)確定臂筒的凹凸區域位置：

凹凸區域在測量灰度圖像中的位置用形心坐標表示，

凹區域在測量灰度圖像中的形心坐標滿足：

，；

凸區域在測量灰度圖像中的形心坐標滿足：

，；

則凹區域在測量灰度圖像中的形心坐標為：，

凹區域在測量灰度圖像中的形心坐標為：，

凸區域在測量灰度圖像中的形心坐標為：；

測量灰度圖像中每組列向量內相鄰元素代表的采樣點間隔5 mm，每組列向量內相鄰元素代表的采樣點間隔5 mm，

則測量灰度圖像中凹區域映射在臂筒待測面A點開始沿筒長方向50 mm、沿筒寬方向50 mm區域內的坐標為：，

測量灰度圖像中凹區域映射在臂筒待測面A點開始沿筒長方向50 mm、沿筒寬方向50 mm區域內的坐標為：，

測量灰度圖像中凸區域映射在臂筒待測面A點開始沿筒長方向50 mm、沿筒寬方向50 mm區域內的坐標為：；

4) 確定臂筒的凹凸區域面積：

測量灰度圖像中凹區域內的像素點個數，則測量灰度圖像中凹區域映射到臂筒凹區域的面積計算如下：

，

測量灰度圖像中凹區域內的像素點個數，則測量灰度圖像中凹區域映射到臂筒凹區域的面積計算如下：

，

測量灰度圖像中凸區域內的像素點個數，則測量灰度圖像中凸區域映射到臂筒凸區域的面積計算如下：

；

5)確定臂筒的凹凸區域峰值：

測量灰度圖像中凹區域代表的臂筒凹區域的凹陷峰值計算如下：

，

測量灰度圖像中凹區域代表的臂筒凹區域的凹陷峰值計算如下：

，

測量灰度圖像中凸區域代表的臂筒凸區域的凸出峰值計算如下：

。