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基于防松线分割的螺栓松动全角度检测方法

康晶杰

康晶杰. 基于防松线分割的螺栓松动全角度检测方法[J]. 制造技术与机床, 2024, (2): 152-158. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.023
引用本文: 康晶杰. 基于防松线分割的螺栓松动全角度检测方法[J]. 制造技术与机床, 2024, (2): 152-158. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.023
KANG Jingjie. Full-angle bolt loosening detection method based on anti-loosening lines segmentation[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (2): 152-158. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.023
Citation: KANG Jingjie. Full-angle bolt loosening detection method based on anti-loosening lines segmentation[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2024, (2): 152-158. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.023

基于防松线分割的螺栓松动全角度检测方法

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2024.02.023
基金项目: 宁波市自然科学基金资助项目(202003N4342)
详细信息
    作者简介:

    康晶杰,男,1993年生,硕士研究生,助理研究员,研究方向为结构安全智能监测。E-mail:kangjingjie23@163.com

    通讯作者:

    康晶杰,男,1993年生,硕士研究生,助理研究员,研究方向为结构安全智能监测。E-mail:kangjingjie23@163.com

  • 中图分类号: TP391.4,TU391

Full-angle bolt loosening detection method based on anti-loosening lines segmentation

  • 摘要: 针对现有无法基于防松线分割进行螺栓松动全角度检测的问题,文章开发了一种基于颜色分割和方向矢量运算的方法。首先,利用一种基于Lab和RGB颜色空间转换下的a分量非线性拉伸和R分量最优阈值分割方法分割防松线图像;其次,利用开运算对图像进行形态学操作;再次,通过一种角度递进最小包围方法确定防松线连通域面积最小外接矩形并确定其方向矢量;然后,基于四象限反正切函数和一定调整求解螺栓松动的全角度;最后,设计实验方案验证文中算法的可行性和精度。实验结果表明,检测算法能够实现螺栓0~360°的松动角度检测,且最大相对误差为1.43%,其精度可以满足工程实践需要,具有良好的应用前景。

     

  • 图  1  研究场景

    图  2  方法概述

    图  3  原图及仅考虑a分量处理后RGB颜色空间示意图

    图  4  a分量非线性拉伸前后对比图

    图  5  仅考虑a分量处理的效果图

    图  6  原图RGB空间下的R分量与仅考虑a分量的非线性拉伸且转RGB颜色空间后的R分量对比图

    图  7  防松线图像分割结果

    图  8  markLine2最小外接矩形示意图

    图  9  防松线的方向矢量

    图  10  实验平台

    图  11  角度测量绝对误差结果

    图  12  研究场景

    图  13  角度测量结果绝对误差

    表  1  相机参数

    参数 参数值
    视觉传感器 9 MP
    光圈 f/1.6
    焦距 53 mm
    图像分辨率 3 024×3 024
    下载: 导出CSV

    表  2  算法选取的参数

    参数 参数值
    非线性拉伸参数$ {k_1} $ 4.8×10−5
    非线性拉伸参数$ {k_2} $ 5
    结构元B形状 方形
    结构元B大小 3×3
    下载: 导出CSV

    表  3  螺栓松动全角度测量结果

    实际角度/(°) 检测角度/(°) 绝对误差/(°) 相对误差/(%)
    5 4.928 7 0.071 3 1.43
    10 10.071 8 0.071 8 0.72
    30 29.789 6 0.210 4 0.70
    60 59.524 0.476 0.79
    100 100.531 5 0.531 5 0.53
    120 119.656 3 0.343 7 0.29
    150 150.71 0.71 0.47
    180 179.713 0.287 0.16
    240 239.985 5 0.014 5 0.01
    300 300.168 3 0.168 3 0.06
    350 350.037 7 0.037 7 0.01
    360 359.453 7 0.546 3 0.15
    下载: 导出CSV

    表  4  不同标线下螺栓松动全角度测量结果

    实际角度/(°) 检测角度/(°) 绝对误差/(°) 相对误差/(%)
    5 4.944 1 0.055 9 1.12
    10 9.9506 0.049 4 0.49
    30 29.941 9 0.058 1 0.19
    60 59.656 8 0.343 2 0.57
    100 100.145 5 0.145 5 0.15
    120 120.213 5 0.213 5 0.18
    150 150.426 8 0.426 8 0.28
    180 180.578 7 0.578 7 0.32
    240 240.031 7 0.031 7 0.01
    300 300.198 0.198 0.07
    350 350.125 9 0.125 9 0.04
    360 359.555 8 0.444 2 0.12
    下载: 导出CSV
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