在制造行業(yè)， 特別是汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域，復(fù)雜零部件例如沖壓件、鑄件、復(fù)雜模具工件等大量使用。

如汽車減速器轉(zhuǎn)軸端部緊固件，見圖I, 在裝配中大量使用。該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，被測參數(shù)較多，采用傳統(tǒng)的手工抽檢方式，耗時長、效率低，人工成本高；同時，檢測結(jié)果不可避免的帶有人的主觀測量誤差，難以保證檢測精度， 造成較大的裝配誤差或難以準(zhǔn)確安裝。

隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，機器視覺檢測方法以其非接觸、檢測精度高、自動化程度高等優(yōu)勢在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其適合于復(fù)雜零部件的外觀輪廓檢測。本文針此對轉(zhuǎn)軸端部緊固件的緊固件，研究分析了其外觀輪廓尺寸的機器視覺檢測方法。

1 視覺檢測系統(tǒng)

視覺檢測硬件系統(tǒng)如圖2所示， 它由工件檢測平臺、光源系統(tǒng)、CCD相機、圖像采集卡、計算機、系統(tǒng)軟件等組成嘰其中光源系統(tǒng)包括光源控制器和LED , 可根據(jù)工作環(huán)境調(diào)整光照亮度。軟件系統(tǒng)采用Visual C++開發(fā)，用于采集到的圖像處理、顯示和尺寸檢測等。系統(tǒng)工作原理：當(dāng)工件平放在檢測臺時，按下檢測按鈕，由CCD相機進行圖像采集，通過軟件系統(tǒng)對圖像進行分析， 在計算機上顯示出被測工件輪廓尺寸和偏差等信息。

2零件圖像處理

在檢測系統(tǒng)的設(shè)計中，關(guān)鍵是軟件系統(tǒng)的設(shè)計。在計算機圖像處理中主要由噪聲去除、圖像邊界輪廓提取、尺寸計算、結(jié)果顯示等部分組成。

 

2.1噪聲去除與邊界提取

由于圖像采集是光學(xué)信號向電信號的轉(zhuǎn)換，以及受實際的工作環(huán)境等因素的影響，原始圖像中難免有噪聲的存在、惡化圖像質(zhì)量。因此，圖像預(yù)處理中首要進行噪聲去除。根據(jù)圖像實際情況，采用高斯濾波和中值濾波相結(jié)合的濾波方式。高斯濾波濾除圖像的中高斯噪聲，中值濾波作為一種非線性濾波器，能夠有效地濾除脈沖干擾和椒鹽噪聲，同時避免平滑濾波等線性濾波器對圖像細(xì)節(jié)過度模糊的缺點[31, 見圖3(a)所示。而后，為了突出邊界，采用拉普拉斯算子對圖像進行銳化，如圖3(b)所示。

 

圖像邊界是信號變化劇烈的地方，是圖像的最基本的特征。目前，邊界提取方法很多，例如邊緣算子法、邊緣跟蹤法和數(shù)學(xué)形態(tài)法等氣根據(jù)處理后的圖像輪廓，采用四領(lǐng)域腐蝕的數(shù)學(xué)形態(tài)法，進行邊界提取，能夠有效提取出單像素圖像邊界，如圖3(c)所示。

 

2.2零件尺寸計算

根據(jù)零件圖形，主體為半圓環(huán)，在圓環(huán)的兩端有兩個帶內(nèi)圓的不規(guī)則鏈接耳環(huán)。零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，邊界尺寸逐一計算較為困難。本文圖形對比法進行尺寸計算：根據(jù)提取出的邊界輪廓，計算出半圓環(huán)和兩內(nèi)圓圓心，以此三點為基準(zhǔn)點，. 與理想圖形進行比較，由計算機進行逐點輪廓距離比較了求出被測零件的偏差。因此，計算宮差心的吳鍵是基準(zhǔn)點獲取。下面進行基準(zhǔn)點算法分析。

由于檢測零件左右兩端內(nèi)環(huán)是完整圓， 所以先采用最小二乘擬合法計算圓心位置。當(dāng)定出兩端圓心時，作兩圓心連線中垂線，取中垂線左右45°區(qū)域內(nèi)的主體圓環(huán)上的一段弧線， 同樣采用最小二乘法計算半圓環(huán)圓心。最小二乘圓心計算算法如下：

最小二乘圓原理是遍歷被測圓或圓弧各離散點，到二乘圓距離殘差平方和最小。

設(shè)二乘圓圓心為(a,b), 半徑為r, 被測圓離散點坐標(biāo)為(xi,yi).

由圓的計算公式：

 

則距離殘差平方和為：

 

根據(jù)上式可以求出對應(yīng)圓心坐標(biāo)， 以此為定位基準(zhǔn)能夠方便的計算出被測輪廓與理論輪廓之間的變差尺寸。

通過本機器視覺檢測系統(tǒng)在生產(chǎn)線上的應(yīng)用， 取得了良好的實際效果， 半圓環(huán)檢測偏差小千0.03 mm.實現(xiàn)了非接觸、高精度和零部件100%全檢的目標(biāo)。

 

3 結(jié)束語

在目前的機加工車間， 復(fù)雜零件的檢測依然采用傳統(tǒng)的人工檢測方法。針對這一情況，本文設(shè)計的基于視覺尺寸檢測系統(tǒng)，能夠高效、快速的檢測特定復(fù)雜零件尺寸，極大地提高生產(chǎn)效率和自動化水平。對同類產(chǎn)品的檢測、檢驗具有一定的借鑒意義，如果你的工業(yè)生產(chǎn)線中需要用到機器視覺檢測方面的技術(shù)，那么不妨和我們盈泰德科技聊聊，我們會先根據(jù)你的需求分析，免費從一個專業(yè)的角度來給你一個合適的方案，再聽取你的意見，即使沒達(dá)成合作，我們也希望能多認(rèn)識個朋友。