(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210929595.3 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 启东万惠机械制造有限公司 地址 226000 江苏省南 通市启东市汇龙镇 五四村(启东市青年 东路20号) (72)发明人 郭小莲　 (51)Int.Cl. G06T 7/00(2017.01) G06T 7/70(2017.01) G06V 10/74(2022.01) G01N 21/88(2006.01) (54)发明名称 一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法及 系统 (57)摘要 本发明涉及数据处理技术领域， 具体涉及一 种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法及系统， 该 方法分别采集同批次中每个齿轮的齿轮图像以 得到对应的灰度图像， 将每张灰度图像 分割成齿 身图像和齿牙图像， 基于齿身的圆形特性分析每 张齿身图像中齿身的相似程度以得到齿身标准 模板； 根据齿牙 轮廓的对称性差异值和齿牙的齿 根直线长度的长度差异值分析齿牙的异常程度， 由每张齿牙图像的异常程度得到齿牙标准模板； 基于齿身标准模板和齿牙标准模板对每张齿轮 图像中齿轮进行缺陷检测。 对同批次的齿轮进行 特征分析， 自适应得到齿轮的齿身模板和齿牙模 板， 基于齿身模板和齿牙模板对齿轮进行缺陷检 测， 保证了齿轮缺陷检测的准确性， 降低了不合 格齿轮的投放使用。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 114998341 A 2022.09.02 CN 114998341 A 1.一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 分别采集同批次中每 个齿轮的齿轮图像以得到对应的灰度图像； 对当前灰度图像进行图像分割得到齿身图像和齿牙图像， 基于齿身的圆形特性， 结合 齿牙图像中的齿身半径和齿身边缘上相邻像素点之间的位置差异获取齿身与标准圆之间 的相似程度， 所述标准圆是指生产要求的齿身圆形标准； 根据每张灰度图像中齿身的所述 相似程度获取齿 身标准模板； 根据齿牙图像 中一个齿牙的两个齿根直线长度获取齿牙的长度差异值； 对齿牙轮廓进 行角点检测以将齿顶对应的曲线分为多个子曲线， 将多个所述子曲线分为圆弧曲线和非圆 弧曲线， 根据圆弧曲线或非圆弧曲线 上的像素点数量对霍夫梯度法中的累加器阈值进 行自 适应调整， 由调整后的累加器阈值得到每个圆弧曲线对应的第一圆心和每个非圆弧曲线对 应的第二圆心； 基于齿牙轮廓的对称性， 根据多个第一圆心的位置偏差计算齿牙轮廓的对 称性差异值， 由每个第二圆心与其相邻第一圆心之间的距离获取非圆弧曲线异常值； 结合 所述长度差异值、 所述对称性差异值和所述非圆弧曲线异常值得到齿牙的异常程度， 根据 每张灰度图像中每 个齿牙的异常程度获取齿牙标准模板； 基于齿身标准模板和齿牙标准模板对每张齿轮图像中齿轮进行缺陷检测； 所述根据多个第一圆心的位置偏差计算齿牙轮廓的对称性差异值的方法， 包括： 根据齿牙的两个齿根直线获取齿牙轮廓的对称线， 分别计算每个第 一圆心到对称线的 距离， 将距离从小到大排列得到距离序列， 对距离序列中每两个相邻距离之间的距离差值 进行累加得到所述对称性差异值。 2.如权利要求1所述的一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法， 其特征在于， 所述结合 齿牙图像中的齿身半径和齿身边缘上相邻像素点之间的位置差异获取齿身与标准圆之间 的相似程度的方法， 包括： 对齿身进行霍夫圆检测得到齿身半径， 对比齿身半径和标准齿身半径得到半径差异指 标； 将齿身边缘上的每两个相邻像素点构 成一条直线， 计算每个像素点对应的两条直线之 间的直线角度差值， 得到齿身边缘对应的平均角度差值， 根据每个像素点的直线角度差值 和平均角度差值之间的差异得到圆形差异指标； 结合所述半径差异指标和所述圆形差异指标 得到所述相似程度。 3.如权利要求2所述的一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法， 其特征在于， 所述将多 个所述子曲线分为圆弧曲线和非圆弧曲线的方法， 包括： 计算每个所述子曲线对应的平均角度差值， 根据任意两个所述子曲线之间平均角度差 值的差异利用k ‑means聚类方法将多个所述子曲线分为圆弧曲线和非圆弧曲线。 4.如权利要求1所述的一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法， 其特征在于， 所述根据 圆弧曲线或非圆弧曲线上的像素点数量对霍夫梯度法中的累加器阈值进行自适应调整的 方法， 包括： 由圆弧曲线上的像素点数量和确定圆所需像素点的最小数量得到圆弧曲线的初始累 加器阈值； 由非圆弧曲线 上的像素点数量和确定圆所需像素点的最小 数量得到非圆弧曲线 的初始累加器阈值； 基于初始累加器 阈值得到齿牙轮廓对应的多个初始圆心， 根据初始圆心的数量分别对权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114998341 A 2圆弧曲线和非圆弧曲线的初始累加器阈值进行调整， 得到相对应的新累加器阈值。 5.如权利要求1所述的一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法， 其特征在于， 所述由每 个第二圆心与其相邻第一圆心之间的距离获取非圆弧曲线异常值的方法， 包括： 对第二圆心和相邻的两个第 一圆心进行任意两个圆心之间的欧式距离获取， 得到第 二 圆心的位置特 征值； 结合每 个第二圆心的位置特 征值得到所述非圆弧曲线异常值。 6.如权利要求1所述的一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测方法， 其特征在于， 所述基于 齿身标准模板和齿牙标准模板对每张齿轮图像中齿轮进行缺陷检测的方法， 包括： 对每张齿轮图像中的齿身和齿身标准模板进行第 一相似度计算、 齿牙与齿牙标准模板 进行第二相似度计算； 设置相似度阈值， 将第一相似度和第二相似度分别与相似度阈值进 行对比， 根据对比结果确定齿轮是否存在缺陷。 7.一种基于模板匹配的齿轮缺陷检测系统， 包括存储器、 处理器以及存储在所述存储 器中并在所述处理器上运行 的计算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述计算机程序 时实现如权利要求1 ‑6任意一项所述方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114998341 A 3