O型密封圈尺寸视觉精密测量技术

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)重庆大学机械传动国家重点实验室 作者:陈里里

  针对现有O型密封圈尺寸测量方法的局限性,设计基于主动视觉的精密检测方法,并对快速自动调焦、亚像素边缘检测、边缘点拟合技术进行了研究。将快速自动调焦过程分为3个阶段,使用大步长和方差函数,结合灰度切割对比度增强与中值滤波,完成粗调焦;使用小步长和Tenengrad函数,完成细调焦;采用Brenner函数和微步距完成高灵敏度调焦.用Zernike矩算法对边缘点进行亚像素定位,并采用面积最小误差法拟合边缘点,求取O型密封圈的内径、外径.实验结果表明:本文方法经过16步搜索,在15s内可自动完成调焦;与传统方法相比,通过亚像素提取,能将内外径测量结果达到微米级,满足O型密封圈测量需求。

  较为广泛.密封圈尺寸是保证液压气动系统与元件正常可靠工作的关键.目前,测量密封圈尺寸常用的方法主要有锥棒、SM柔性尺、改装百分表、切片投影、工具显微镜、断面自动测量仪等.锥棒、SM柔性尺、改装百分表、工具显微镜等测量手段人工干预较多,自动化程度不高,结果受主观因素影响;切片投影法破坏产品,检查结果也存在小误差;采用断面自动测量仪测量成本高.

  近年来,研究者开始采用机器视觉测量工件的几何尺寸.在这种视觉检测方法中,视觉传感器和被测工件保持不动,工件的整个轮廓处于视觉传感器的视场范围内,所以,图像中每个像素对应的工件尺寸大,进而造成测量精度不高.提高精度需要提高视觉传感器的硬件分辨率,进而造成测量成本的增加。

  本文针对传统机器视觉检测方法的不足,结合前期研究成果,运用主动视觉技术,设计密封圈尺寸精密自动测量方法,并对其中的快速自动调焦、亚像素边缘检测、边缘点拟合3个关键技术进行重点研究,以实现密封圈尺寸的自动、高精度、无损检测.

1、测量装置的构成与测量原理

  1.1、密封圈尺寸主动视觉测量的原理

  文献中对主动视觉的含义、测量方法及其提高测量精度的原理进行了详细描述.本文采用的主动视觉测量密封圈尺寸原理如图1所示.

  测量时,装置首先按照测量原理自动完成密封圈外径的测量,然后按照测量原理自动完成内径的测量.最后根据求得的内径和外径结果计算密封圈的截面直径。

密封圈尺寸主动视觉测量原理图

图1 密封圈尺寸主动视觉测量原理图

结束语

  本文在前期研究成果的基础上,运用主动视觉设计了O型密封圈精密自动测量方法,重点研究了方法中的调焦、边缘检测、边缘点拟合关键技术.将整个调焦过程分为3个阶段,在各个阶段使用不同的策略、步距及清晰度评价函数,快速、准确地完成自动调焦.基于粒子群优化、OTSU阈值法分割、连通区域提取、Zernike矩算法,设计亚像素边缘检测方法,使得检测出的图像边缘清晰、准确性好、连通性好、抗干扰能力强,边缘点坐标定位可达0.01个像素.采用面积最小误差法拟合边缘点.密封圈尺寸多次重复测量结果表明,与传统方法相比,本文设计的方法具有自动化程度高、无损伤、稳定性强、准确性好、灵活性好等优点.在实际运用中,对于密封圈产量小的单位,本方法能够基本满足在线自动检测的需要;对于产量大的单位,能够满足离线抽样自动检测的需要.

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