一种橡胶模具尺寸参数测量方法及系统与流程

本发明涉及光学测量，具体为一种橡胶模具尺寸参数测量方法及系统。

背景技术：

1、由于橡胶易延展性和可塑性强，目前广泛用于模具制造方向，但由于橡胶热塑效果不佳导致橡胶模具尺寸稳定性不足，且通过人工进行测量修改效率低、效果差，无法满足实际需求。

2、现有中国申请专利cn117739852a，该方法通过将激光设备的不断移动确定加工内表面相对位置；同时通过激光设备分别测量加工内表面的第一轮廓的轮廓信息和第一表面的第二轮廓的轮廓信息；并根据第一轮廓测量所对应的坐标队列以及第二轮廓测量所对应的坐标队列，确定花纹块轮廓的端点坐标；并根据确定的端点坐标计算花纹块的尺寸信息进行激光清洗路径规划，但忽略了花纹块本身存有的粗糙表面，激光测量容易受到干扰具有一定的局限性。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种橡胶模具尺寸参数测量方法及系统，具备准确、高效、实时等优点，解决了由于橡胶热塑效果不佳导致橡胶模具尺寸稳定性不足，且通过人工进行测量修改效率低、效果差，无法满足实际需求的问题。

3、（二）技术方案

4、为解决上述由于橡胶热塑效果不佳导致橡胶模具尺寸稳定性不足，且通过人工进行测量修改效率低、效果差，无法满足实际需求的技术问题，本发明提供如下技术方案：

5、本实施例公开一种橡胶模具尺寸参数测量方法，具体包括以下步骤：

6、s1、安装激光相机，采集不同批次的橡胶模具图像数据，并建立训练数据集；

7、s2、基于图像处理方法对训练数据集中不同批次的橡胶模具图像数据进行处理，得到处理后的橡胶模具图像数据；

8、s3、基于得到的处理后的橡胶模具图像数据，通过背景分离方法，提取橡胶模具图像轮廓；

9、s4、基于提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法确定橡胶模具最优标准尺寸参数并设定橡胶模具标准尺寸参数范围；

10、s5、实时采集当前批次的橡胶模具图像数据，提取当前批次橡胶模具图像数据的橡胶模具图像轮廓，通过轮廓对比的方式确定当前批次橡胶模具尺寸参数。

11、本发明通过安装激光相机，采集不同批次的橡胶模具图像数据并基于图像处理方法对训练数据集中不同批次的橡胶模具图像数据进行处理，同时基于得到的处理后的橡胶模具图像数据，通过背景分离方法，提取橡胶模具图像轮廓，并基于提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法确定橡胶模具最优标准尺寸参数并设定橡胶模具标准尺寸参数范围，进而通过实时采集当前批次的橡胶模具图像数据并通过轮廓对比的方式确定当前批次橡胶模具尺寸参数，提高了橡胶模具尺寸参数测量的效率。

12、优选地，所述安装激光相机，采集不同批次的橡胶模具图像数据，并建立训练数据集包括以下步骤：

13、设定橡胶模具上所有特征点的位置，并固定相机和橡胶模具的相对位置，使橡胶模具上特征点均匀分布在整个相机视野中；

14、在预设的激光相机工作范围内，根据预设的采样间隔，采集不同批次的激光相机拍摄的橡胶模具图像，并建立训练数据集。

15、本发明通过设定橡胶模具上所有特征点的位置，并固定相机和橡胶模具的相对位置，同时通过采集不同批次的激光相机拍摄的橡胶模具图像，并建立训练数据集的方式保证了橡胶模具图像采集的准确性。

16、优选地，所述基于图像处理方法对训练数据集中不同批次的橡胶模具图像数据进行处理，得到处理后的橡胶模具图像数据包括以下步骤：

17、s21、选取训练数据集图像数据中的像素点，并以该像素点为中心设定一个矩形窗口；

18、s22、通过均值滤波算法计算设定的矩形窗口内所有像素点的平均灰度值。

19、优选地，所述通过均值滤波算法计算设定的矩形窗口内所有像素点的平均灰度值包括以下步骤：

20、设定矩形窗口大小为n×n；

21、均值滤波算法计算公式如下所示：

22、

23、其中，表示选取的坐标为的均值滤波后的灰度值，n表示窗口大小，表示窗口内坐标为的灰度值；

24、将选取像素点通过均值滤波算法计算后的值作为该像素点的灰度值，并对确定训练数据集图像数据中所有的像素点进行数据处理，得到处理后的图像数据。

25、本发明通过选取训练数据集图像数据中的像素点，并以该像素点为中心设定一个矩形窗口并通过均值滤波算法计算设定的矩形窗口内所有像素点的平均灰度值的方式过滤训练数据集图像数据，提高了图像数据的有效性。

26、优选地，所述基于得到的处理后的橡胶模具图像数据，通过背景分离方法，提取橡胶模具图像轮廓包括以下步骤：

27、s31、初始化模糊均值算法参数；

28、设定处理后的图像数据的总像素点的个数为n，将其分为a类，为每个类的中心点，表示关于点和类的矩阵，模糊均值算法的目标函数式和约束条件式如下所示：

29、目标函数式：；

30、约束条件式：；

31、其中，m为模糊指数，模糊指数为拍摄图像中的模糊度，表示第类的中心点，表示采集的特征点，表示点到第类中心点的距离，j表示目标函数；

32、s32、对同类的像素点进行迭代聚类运算，完成图像目标与背景的分离。

33、优选地，所述对同类的像素点进行迭代聚类运算，完成图像目标与背景的分离包括以下步骤：

34、基于初始设定的每个类的中心点，计算类中随机点到类中心点的距离；

35、根据约束条件不断调整每个类的中心点，不断迭代，直至所有类中点不再变化，迭代停止；

36、通过寻找每个特征点对应的目标函数的最小值，完成对图像中像素点的分类，从而实现图像目标与背景的分离；

37、基于聚类算法更新的聚类中心和矩阵如下所示：

38、；

39、；

40、其中，表示第k类的中心点；表示点到第类中心点的距离，表示点到第k类中心点的距离；

41、通过不断的迭代聚类，使像素点类型收敛为两类，通过分别设定两类像素点灰度值的方式，提取橡胶模具图像轮廓，并记录橡胶模具图像轮廓特征点。

42、本发明通过初始化模糊均值算法参数对处理后的图像数据的像素点进行分类并对同类的像素点进行迭代聚类运算，完成图像目标与背景的分离，同时通过分别设定两类像素点灰度值的方式，提取橡胶模具图像轮廓，并记录橡胶模具图像轮廓特征点，提高了橡胶模具图像轮廓提取的准确性·。

43、优选地，所述基于提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法确定橡胶模具最优标准尺寸参数并设定橡胶模具标准尺寸参数范围包括以下步骤：

44、s41、设定遗传的种群规模、迭代次数以及染色体编码；

45、s42、随机产生初始种群；

46、s43、将参数平均算法作为遗传算法的适应度函数，并计算种群中各个个体的适应度；

47、设定每个个体表示一组提取橡胶模具图像轮廓特征点；

48、设定提取橡胶模具图像轮廓中心点坐标，计算每个提取的橡胶模具图像轮廓特征点到提取橡胶模具图像轮廓中心点的距离，并计算每个提取的橡胶模具图像轮廓特征点到提取橡胶模具图像轮廓中心点距离的平均值；

49、各个个体的适应度计算公式如下：

50、；

51、其中，表示第t个个体的适应度；

52、s44、基于轮盘赌的方式选取所有个体中的优良个体；

53、轮盘赌的方式选取所有个体中的优良个体计算公式如下：

54、

55、其中，表示第t个个体被选择的概率，表示概率，t表示种群规模；

56、s45、通过顺序交叉的方式对选择的优良个体进行交叉，交叉后产生新种群；

57、s46、在种群中随机选择一个个体的以设定的概率进行边缘，产生变异后的种群；

58、s47、比较初始种群与经过遗传算法交叉变异后的种群之间的适应度差值；

59、当＜0，表示变异后的种群适应度比初始种群高，接受该种群，当≥0，表示变异后的种群适应度比初始种群低，拒绝接受该种群；

60、s48、根据算法的迭代次数判断是否到达最大迭代次数，当到达最大次数则输出最优解，当未到达最大迭代次数则继续执行步骤s44；

61、设定输出最优解表示的一组提取橡胶模具图像轮廓特征点为橡胶模具最优标准尺寸参数；

62、设定橡胶模具构造误差范围，基于橡胶模具最优标准尺寸参数确定每个橡胶模具图像轮廓特征点的橡胶模具标准尺寸参数范围。

63、本发明通过提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法不断迭代计算橡胶模具最优标准尺寸参数，同时基于计算得到的橡胶模具最优标准尺寸参数设定橡胶模具标准尺寸参数范围，提高了橡胶模具标准确定的可靠性。

64、优选地，所述实时采集当前批次的橡胶模具图像数据，提取当前批次橡胶模具图像数据的橡胶模具图像轮廓，通过轮廓对比的方式确定当前批次橡胶模具尺寸参数包括以下步骤：

65、定义表示橡胶模具最优标准尺寸参数，橡胶模具最优标准尺寸参数在二维平面的投影图像为，设定二维平面的投影图像提取所得的轮廓图像为；设定提取当前批次橡胶模具图像数据的橡胶模具图像轮廓为；通过相似度函数来判断轮廓图像、的重合程度；

66、

67、其中，为俩轮廓与重合部分的面积，与分别为对应轮廓的面积；，s越大，俩区域越相似，当俩区域重合时，；

68、当时，表示当前批次橡胶模具为最优标准尺寸参数；

69、当时，选取不相似的特征点，计算不相似的轮廓特征点与最优标准尺寸参数的距离，并输出当前批次橡胶模具所有轮廓特征点的尺寸参数。

70、本发明通过。

71、本实施例还公开一种橡胶模具尺寸参数测量系统，包括：图像采集模块、图像处理模块、轮廓提取模块、标准尺寸确定模块以及橡胶模具尺寸参数确定模块；

72、所述图像采集模块用于采集不同批次的橡胶模具图像数据，并传输至图像处理模块；

73、所述图像处理模块用于对接收到的橡胶模具图像数据进行处理得到处理后的橡胶模具图像数据；

74、所述轮廓提取模块用于对处理后的橡胶模具图像数据进行轮廓提取；

75、所述标准尺寸确定模块用于根据不同批次的橡胶模具图像轮廓确定橡胶模具图像轮廓标准尺寸参数；

76、所述橡胶模具尺寸参数确定模块用于根据轮廓对比方式确定实时的橡胶模具尺寸参数。

77、（三）有益效果

78、与现有技术相比，本发明提供了一种橡胶模具尺寸参数测量方法及系统，具备以下有益效果：

79、1、该发明通过安装激光相机，采集不同批次的橡胶模具图像数据并基于图像处理方法对训练数据集中不同批次的橡胶模具图像数据进行处理，同时基于得到的处理后的橡胶模具图像数据，通过背景分离方法，提取橡胶模具图像轮廓，并基于提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法确定橡胶模具最优标准尺寸参数并设定橡胶模具标准尺寸参数范围，进而通过实时采集当前批次的橡胶模具图像数据并通过轮廓对比的方式确定当前批次橡胶模具尺寸参数，提高了橡胶模具尺寸参数测量的效率。

80、2、该发明通过设定橡胶模具上所有特征点的位置，并固定相机和橡胶模具的相对位置，同时通过采集不同批次的激光相机拍摄的橡胶模具图像，并建立训练数据集的方式保证了橡胶模具图像采集的准确性。

81、3、该发明通过选取训练数据集图像数据中的像素点，并以该像素点为中心设定一个矩形窗口并通过均值滤波算法计算设定的矩形窗口内所有像素点的平均灰度值的方式过滤训练数据集图像数据，提高了图像数据的有效性。

82、4、该发明通过初始化模糊均值算法参数对处理后的图像数据的像素点进行分类并对同类的像素点进行迭代聚类运算，完成图像目标与背景的分离，同时通过分别设定两类像素点灰度值的方式，提取橡胶模具图像轮廓，并记录橡胶模具图像轮廓特征点，提高了橡胶模具图像轮廓提取的准确性。

83、5、该发明通过提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法不断迭代计算橡胶模具最优标准尺寸参数，同时基于计算得到的橡胶模具最优标准尺寸参数设定橡胶模具标准尺寸参数范围，提高了橡胶模具标准确定的可靠性。

84、6、该发明通过实时采集当前批次的橡胶模具图像数据，提取当前批次橡胶模具图像数据的橡胶模具图像轮廓，通过轮廓对比的方式计算不相似的轮廓特征点与最优标准尺寸参数的距离，提高了橡胶模具尺寸参数测量的实时性。

技术特征：

1.一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，所述安装激光相机，采集不同批次的橡胶模具图像数据，并建立训练数据集包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，所述基于图像处理方法对训练数据集中不同批次的橡胶模具图像数据进行处理，得到处理后的橡胶模具图像数据包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，所述通过均值滤波算法计算设定的矩形窗口内所有像素点的平均灰度值包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，所述基于得到的处理后的橡胶模具图像数据，通过背景分离方法，提取橡胶模具图像轮廓包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，所述对同类的像素点进行迭代聚类运算，完成图像目标与背景的分离包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，所述基于提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法确定橡胶模具最优标准尺寸参数并设定橡胶模具标准尺寸参数范围包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的一种橡胶模具尺寸参数测量方法，其特征在于，所述实时采集当前批次的橡胶模具图像数据，提取当前批次橡胶模具图像数据的橡胶模具图像轮廓，通过轮廓对比的方式确定当前批次橡胶模具尺寸参数包括以下步骤：

9.一种实现权利要求1-8任一项所述的橡胶模具尺寸参数测量方法的系统，其特征在于，包括：图像采集模块、图像处理模块、轮廓提取模块、标准尺寸确定模块以及橡胶模具尺寸参数确定模块；

技术总结
本发明涉及光学测量技术领域，公开了一种橡胶模具尺寸参数测量方法及系统。该方法通过安装激光相机，采集不同批次的橡胶模具图像数据并基于图像处理方法对训练数据集中不同批次的橡胶模具图像数据进行处理，同时基于得到的处理后的橡胶模具图像数据，通过背景分离方法，提取橡胶模具图像轮廓，并基于提取的不同批次的橡胶模具图像轮廓，通过遗传算法确定橡胶模具最优标准尺寸参数并设定橡胶模具标准尺寸参数范围，进而通过实时采集当前批次的橡胶模具图像数据并通过轮廓对比的方式确定当前批次橡胶模具尺寸参数，提高了橡胶模具尺寸参数测量的效率。

技术研发人员：毕蓬燕,任雪磊,康振霞,马锦秋
受保护的技术使用者：阿普塔恒煜（威海）医疗器材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5