论文部分内容阅读
[摘要] 针对XX机型平板阀表面磨损，人工查找、处理损伤，存在表面损伤不容易查找问题，使用Halcon软件和C#软件编程，自动检测产品表面损伤，实现损伤定位，尺寸标注等功能，解决该问题。
[关键词]平板阀、Halcon、C#、表面损伤
1. 引言
平板阀是X型飞机液压功能部件的关键零件，由于长时间工作，表面容易磨损，造成漏油故障。平板阀现用目测方法检查，发现损伤后进行研磨处理，再密封性试验，检查修理结果。使用目视方法检查，只能识别明显划痕、磨损，造成漏点的小损伤难以发现，往往要反复检查、修复、试验才能完成产品修理。使用视觉检测技术，可以在电脑屏幕上显示损伤面积、大小、位置。工作人员可以清楚的看到所有损伤，知道损伤位置，直接针对损伤部位进行处理。修复后使用软件对处理结果进行检查，从而避免了反复试验和损伤判断不准确的缺点，提高工作效率和产品修理质量。
2. 检测原理
视觉检测系统主要由工业摄像机、光源、镜头、图像采集/处理卡、电脑、图像处理系统、其他外部设备等组成。使用工业摄像机、图像采集/处理卡对处理对象进行图像采集，生成具有RGB三通道的数字矩阵，存储在计算机内。Halcon图像处理软件读取数据，进行灰度、滤波、阈值分割、目标提取，特征计算等处理，找到表面缺陷。Halcon可以导出图像处理的代码，生成类库， 用C#，VB等软件调用Halcon类库编程，完成目标检测功能。
3. Halcon图像软件算子
Halcon是德国MVtec公司研制的图像处理软件，功能强大，有1000多种功能算子。工程师可以直接使用功能算子处理图像，而不用自己开发算法，减少了编程开发的难度，缩短了项目研制周期。
3.1图像读取
图像处理首先要读取图像，Halcon可以用编程语句对存储在计算机内的图像进行读取，也可以用工业摄像机抓取拍照。在平板阀表面检测损伤检测项目中使用摄像机进行拍照。在Halcon软件中使用助手对摄像机进行设置，再用算子读取图像信息。
3.2灰度变换
彩色相机图像输出R、G、B三个通道的数据，在表面检测过程中首先要将彩色图片转换为灰色图像。根据加权计算公式，可以将彩色图像转换为适于人眼识别的灰度图像，公式如下：
Gray=0.299R+0.587g+0.114B
使用Halcon的 rgb_to_gray（）算子，灰度结果存放在Imagegray变量里，然后用dev_display（）将处理的灰度图片显示在屏幕上。
3.3滤波
图像经过灰度处理后，检测物体表面进行滤波处理，阈值分割算子会使用原始图像与滤波图像进行分析，提取缺陷目标。滤波算子为：mean_image（Image，ImageMean，7X7）将原始Image图像，滤波后存入ImageMean中。
3.4阈值分割
閾值分割是图像处理中的重要功能部件，它的作用是在灰度图像中分割出符合灰度、面积以及尺寸等信息的图像部分。使用局部阈值分割算子dyn_threshold（Image，ImageMean，DarkPixels，5，’dark’）将原始图像Image与均值滤波图像ImageMean进行阈值分割处理，存入DarkPixels中。
3.5特征提取与计算
阈值分割处理的图像划痕和噪点都会显示在图像中，使用select_shape（）算子过滤出符合要求的损伤。因为一条划痕在计算的过程中因为灰度、亮度等因素影响，会不连贯。要用union1算子和膨胀算子skeleton（）求出区域骨架。使用联通算子connection（）后，完整缺陷线条检测出来。
4. C#与Halcon混合编程
Halcon软件图像生成的代码作为C#的类库。在检测系统软件中可以引用Halcon的功能，调用类，进行程序编写。在项目中要添加Halcon引用，从导出的Image.cs中拷贝HDevelopExport类到命名空间HalconCs中。C#编程例如：
Private void ad_click（object sender，eventargs e）
HDevleopExport HD=new HDevelopExport（）;
HD.RunHalcon（hwindow.HalconWindow）;
5. 结束语
经过调试，平板阀组件用工业摄像机拍照后，图像软件实现了自动识别损伤功能。在电脑显示器上损伤部位用红色线条标示，鼠标选择损伤部分，会有长度、面积、坐标等信息显示。修复前后都可以用检测软件查看识别损伤，图像检测的智能识别，操作简单给修理工作带来了便利。
参考文献：
[1]杨青.Halcon机器视觉算法原理与编程实战.北京大学出版社2019.12
[2] [英]约翰.夏普著 周靖译VisualC#从入门到精通 清华大学出版社 .2019.1
[关键词]平板阀、Halcon、C#、表面损伤
1. 引言
平板阀是X型飞机液压功能部件的关键零件，由于长时间工作，表面容易磨损，造成漏油故障。平板阀现用目测方法检查，发现损伤后进行研磨处理，再密封性试验，检查修理结果。使用目视方法检查，只能识别明显划痕、磨损，造成漏点的小损伤难以发现，往往要反复检查、修复、试验才能完成产品修理。使用视觉检测技术，可以在电脑屏幕上显示损伤面积、大小、位置。工作人员可以清楚的看到所有损伤，知道损伤位置，直接针对损伤部位进行处理。修复后使用软件对处理结果进行检查，从而避免了反复试验和损伤判断不准确的缺点，提高工作效率和产品修理质量。
2. 检测原理
视觉检测系统主要由工业摄像机、光源、镜头、图像采集/处理卡、电脑、图像处理系统、其他外部设备等组成。使用工业摄像机、图像采集/处理卡对处理对象进行图像采集，生成具有RGB三通道的数字矩阵，存储在计算机内。Halcon图像处理软件读取数据，进行灰度、滤波、阈值分割、目标提取，特征计算等处理，找到表面缺陷。Halcon可以导出图像处理的代码，生成类库， 用C#，VB等软件调用Halcon类库编程，完成目标检测功能。
3. Halcon图像软件算子
Halcon是德国MVtec公司研制的图像处理软件，功能强大，有1000多种功能算子。工程师可以直接使用功能算子处理图像，而不用自己开发算法，减少了编程开发的难度，缩短了项目研制周期。
3.1图像读取
图像处理首先要读取图像，Halcon可以用编程语句对存储在计算机内的图像进行读取，也可以用工业摄像机抓取拍照。在平板阀表面检测损伤检测项目中使用摄像机进行拍照。在Halcon软件中使用助手对摄像机进行设置，再用算子读取图像信息。
3.2灰度变换
彩色相机图像输出R、G、B三个通道的数据，在表面检测过程中首先要将彩色图片转换为灰色图像。根据加权计算公式，可以将彩色图像转换为适于人眼识别的灰度图像，公式如下：
Gray=0.299R+0.587g+0.114B
使用Halcon的 rgb_to_gray（）算子，灰度结果存放在Imagegray变量里，然后用dev_display（）将处理的灰度图片显示在屏幕上。
3.3滤波
图像经过灰度处理后，检测物体表面进行滤波处理，阈值分割算子会使用原始图像与滤波图像进行分析，提取缺陷目标。滤波算子为：mean_image（Image，ImageMean，7X7）将原始Image图像，滤波后存入ImageMean中。
3.4阈值分割
閾值分割是图像处理中的重要功能部件，它的作用是在灰度图像中分割出符合灰度、面积以及尺寸等信息的图像部分。使用局部阈值分割算子dyn_threshold（Image，ImageMean，DarkPixels，5，’dark’）将原始图像Image与均值滤波图像ImageMean进行阈值分割处理，存入DarkPixels中。
3.5特征提取与计算
阈值分割处理的图像划痕和噪点都会显示在图像中，使用select_shape（）算子过滤出符合要求的损伤。因为一条划痕在计算的过程中因为灰度、亮度等因素影响，会不连贯。要用union1算子和膨胀算子skeleton（）求出区域骨架。使用联通算子connection（）后，完整缺陷线条检测出来。
4. C#与Halcon混合编程
Halcon软件图像生成的代码作为C#的类库。在检测系统软件中可以引用Halcon的功能，调用类，进行程序编写。在项目中要添加Halcon引用，从导出的Image.cs中拷贝HDevelopExport类到命名空间HalconCs中。C#编程例如：
Private void ad_click（object sender，eventargs e）
HDevleopExport HD=new HDevelopExport（）;
HD.RunHalcon（hwindow.HalconWindow）;
5. 结束语
经过调试，平板阀组件用工业摄像机拍照后，图像软件实现了自动识别损伤功能。在电脑显示器上损伤部位用红色线条标示，鼠标选择损伤部分，会有长度、面积、坐标等信息显示。修复前后都可以用检测软件查看识别损伤，图像检测的智能识别，操作简单给修理工作带来了便利。
参考文献：
[1]杨青.Halcon机器视觉算法原理与编程实战.北京大学出版社2019.12
[2] [英]约翰.夏普著 周靖译VisualC#从入门到精通 清华大学出版社 .2019.1