高铁白车身装配质量的机器视觉检测方法*

侯天龙, 孙永奎, 马 磊, 孙小通

(西南交通大学 电气工程学院,四川 成都 610031)

0 引 言

高铁白车身是高铁列车之“骨”，是一个复杂的组合结构件，由数百种零部件经过且切削、焊接、铆接等而成，其中焊接占85 %。焊接前装配质量的优劣直接影响后续的焊接质量，而焊接质量对整车质量起着决定性作用。

本文针对高铁白车身的关键零部件[1～5]，提出了基于机器视觉[6]的高铁白车身装配质量测量方法。设计了高铁白车身装配质量检测系统，将采集的图像通过滤波算法进行预处理，采用脊线跟踪和Hession矩阵相结合的方式提取结构光条纹中心线。通过系统的映射关系可实现中心线坐标信息与三维尺寸的转换，完成对装配特征的尺寸检测。

1 硬件结构

本文设计的高铁白车身装配质量检测系统硬件系统如图1所示。

图1 系统的结构

2 图像处理算法

2.1 自适应窗口的中值滤波

如图2所示设滤波窗口的大小为W,窗口最大值为Wmax，Zmin表示窗口内最小像素值，Zmax表示窗口内最大像素值，Zxy表示像素坐标系下(x,y)的像素值，Zmed表示窗口内像素的中值。在中值滤波的基础上[6]，设计了一个自适应窗口的中值滤波算法，通过动态的改变滤波器的窗口尺寸大小，提高对噪声密度较大的图像中的滤波效果。算法原理为：窗口尺寸为W的滤波器输出为该窗口中的极大值或者极小值时，则该值为噪点，通过增加窗口尺寸再次滤波。若窗口尺寸已达到设定的最大值Wmax，采用几何均值滤波对窗口内的噪声进行滤波。……