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基于图像处理技术实现零件专用检测系统的设计

外面破损检测问题的提出

准确、快速地探测零件外面缺陷,直接关系产品德量,若不及时剔除分歧格产品,将会带来质量隐患。但在以批量临盆要领为特徵的汽车、摩托车、内燃机等行业,识别和检测紧张零件关键部位的外面缺陷迄今照样以人工目测为主。因为斟酌到工艺履行历程中的繁杂性(尤其在采纳了先辈的分离大年夜小头的连杆涨断工艺后),还必须提出规范的评定标准。如,对连杆大年夜小头结合面可能存在的破损,就有如下详细规定:破口面积小于3mm2;破口任何一偏向的线性长度小于2.5mm。只要相符此中一个前提,就将鉴定为分歧格而被剔除。

根据零件的特征,破口可能呈现的区域在结合面(线)的外侧,其范围呈“八”字形。在此环境下,寄托人工目测、估算的要领,不只效率低,劳动强度大年夜,且无法准确履行上述标准中的规定。另一方面,纵然采纳其它老例丈量措施,也难以达到上述目的。

图像处置惩罚技巧用于外面缺陷检测的道理

图像处置惩罚技巧又称“机械视觉”,乃是将被测工具的图像作为信息的载体,从中提取有用的信息来达到丈量的目的。它具有非打仗、高速率、丈量范围大年夜、得到的信息富厚等优点。经由过程CCD(Charge Coupled Device)摄像头与光学系统、处置惩罚系统的组合,可实现不合的检测要求。对付上述工件外面缺陷的识别可采取图1所示的反射要领。

如图所示,本系统经由过程一个方形LED漫反射光源照亮待检测的破口区域,毫光照射到工具外面后,反射到摄像头内的光电耦合CCD组件上转化成对应的电量旌旗灯号。此中CCD组件可理解为一个由感光像素组成的点阵,CCD的每一个像素都逐一对应了被测工具的二维图像特徵,即经由过程对“像素点成像结果”的阐发可以间接阐发工具的图像特徵,比如经由过程对二值化图像中的成像像素个数的谋略,可以获得响应工具的长度值和面积值。图像处置惩罚系统根据电量旌旗灯号将获得的图像进行二值化处置惩罚后,把二值图像作为工具进行进一步的谋略阐发。

本图像处置惩罚系统在实际应用中,对付灰度的二值化阈值和光源的设定采纳比对的措施实现。比对的详细措施:用已知的样件作为标定(比对)的参照物,把已知的参照物丈量值除以参照物对应的像素值,即可获得像素与实际值之间的对应比例值。经由过程调剂光源亮度以及系统的二值化阈值,对灰度的二值化阈值进行优化,包管系统对工具界限具有相对较高的分辨率,即优化后的二值化阈值和光源可以使界限的变更孕育发生只管即便大年夜的像素值变更。

作为一种新颖而又实用的传感技巧,图像检测单元近年已实现产品化,一些有名的厂商,如日本的松下公司、德国的西门子公司等都推出了品种规格齐备的系列化产品,包括光源、摄像头、图像处置惩罚器等,这对图像检测技巧的推广利用创造了很有利的前提。与此同时,所颁布的相关企业标准,不只规范了临盆,而且为用户在不合情形下选用相宜的检测单元及更快、更好地进行系统设计供给了依据。

根据被测工具的特徵(工件、被测部位),参照有关标准,将能方便地拔取相宜的图像检测单元。以连杆为例,因为结合面的破口缺损面积弗成能大年夜于15×15 m m2,故从响应的标准中取“视野”为20×21.4 m m2这一档较相宜。而相对每一档的视野和景深,用户又可选择不合焦距的摄像机,如8、16、25和50等多种型号,每一种焦距又对应表徵透镜至被测外面间隔al和表徵透镜至CCD感光面间隔ba等两项参数。根据被测工件的情形,选焦距f=25mm的摄像头,此时上述两项参数分手为137mm和9mm。本例采纳的是松下公司的小型图像检测单元,此中的核心部件CCD感光片的像素为512×480,在视野确定的情形下,据此就能求出所选检测单元的丈量分辨率:

X向分辨率:

21.4/512=0.0417mm

Y向分辨率:

20.0/480=0.0417mm

面积分辨率:

0.0417×0.0417=0.00174mm2

图1所示的反射型图像丈量,光源有组合在摄像头之中和分体部署等两种形式,而光源自身又有荧光灯、卤素灯、激光和LED光源等多种。根据本例的详细环境,采纳了分体部署的LED光源规划,这种型式易于调剂。

图1 反射型图像丈量道理

专用检测设备的组成、设计特征和运行历程

系统的组成

丈量系统规划的形成,一方面根据被测工具的特征,如前所述,结合面上的破口缺损散播范围呈“八”字形,这注解为完成一次反省,需经由过程三个偏向进行丈量;另一方面,工艺、临盆部门又提出推行全数查验的要求。是以,抉择采纳半自动规划,即除工件装卸为人工外,全部丈量历程均为自动,以适应较快的事情节奏。

图2a,丈量系统主要由摄像头、LED光源、图像处置惩罚单元、可编程节制器(PLC)、显示器机器部分等组成,此中,摄像头用于取像;LED光源供给稳定的、长效的光源,包管取像质量;可编程节制器(PLC)对丈量系统的功能履行予以节制;图像处置惩罚单元对数据进行处置惩罚、阐发,并供给旌旗灯号输出;显示器显示取像环境和数据阐发结果;机器部分支承和实施丈量历程中的动作。

丈量系统的运行历程和特征

检测装配为一台式仪器,布局很紧凑。从图3的两个示意图可看出,摄像头3固定在摆臂4的一端,其另一端经由过程枢轴支承在支架7上。安装在机架9一侧的步进电机5,借助同步齿形带6和枢轴上的同步轮可带动摆臂4回转,迁移转变的范围为±150,由部署在机架两侧的二个靠近传感器8帮助定位。别的一对光电传感器安顿在工件1的进口处两侧,用于确保实施丈量前工件在夹具上的准确定位,并接通光源。

图3 专用检测设备布局简图

连杆结合面破口缺损的丈量实例

摄像头,即摆臂的原始状态在偏右的位置(在图2b中的A)。在摆臂驱念头构的带动下,摄像头顺序从右、中、左三个夹角互为150的位置,即A-B-C惩罚别采样。同时,图2a框图中的图像处置惩罚单元经由过程RS232接口,把摄像头在每个位置继续三次采样的数值结果,传输到可编程节制器PLC进行对照。假如上述继续三次的测得结果都相同,则这个数值被确觉得靠得住值,随后就存入PLC的客栈,用于终极对三个方位检测结果对照,并找出此中的最大年夜值。

假如摄像头在每个位置继续三次的检测结果不相同,则需再履行一回继续三次的采样,并对结果做对照。若反复五个轮回(15次采样)都无法获得靠得住值,则全部检测系统将自动进行复位,摆臂驱念头构带其上所装的摄像头又回到右边的初始位置。与此同时,装配发出“系统故障”的旌旗灯号。

作为一种外面缺陷丈量,上述检测系统具有图像的直不雅显示与丈量结果的阐发判断相结合的特征。对付连杆结合面破口缺损的面积检测,经由过程图像处置惩罚中的优化算法将破口影像自力出来,此中破口缺损部分的影像二值化为玄色,其它部分的影像为白色。然后,经由过程对玄色像素点的统战略略和单位转换,就能获得破口缺损部分的面积大年夜小,进而作出合格与否的判断。至于对破口最大年夜线性长度的检测,乃是使用“界限扫描法”经由过程沿X偏向和Y偏向的扫描,找到破口的界限,然后根据对两组平行线所围成的矩形、即包络破口界限的那个矩形的对角线的谋略,来确定破口缺损部分的最大年夜线性长度。

每完成一次检测,在显示器上将出现的丈量结果包括:面积CA01、X偏向长度CA02、Y偏向长度CA03和最大年夜线性长度CA04等4项。然后,根据事先设定的评定指标,对结合面破口缺损的状态作出判断。为方便操作职员在批量临盆前提下的应用,机体正面的上部有绿色(合格)唆使灯或血色(分歧格)唆使灯,以更简捷的要领注解被检工件的状态。

责任编辑:gt

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