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      基于圖像處理的環(huán)形槽累積誤差檢測技術(shù)研究

      2019-12-26 07:35:00張愿武治富
      智富時代 2019年11期
      關(guān)鍵詞:圖像處理自動化

      張愿 武治富

      【摘 要】本文介紹了一種基于圖像處理的環(huán)形槽累積誤差的檢測方法,該方法能夠在一次裝卡的情況下實現(xiàn)累積誤差的全自動測量。具有快速、安全、檢測精度高等優(yōu)點。綜合利用影像識別及圖像處理技術(shù),實現(xiàn)了工件環(huán)形槽累積誤差的自動檢測,提高了檢測自動化程度,提升數(shù)字化檢測水平,同時消除了手動測量過程中人為因素引入的測量誤差,降低操作者的勞動強度,有效提高了檢測能力和檢測效率,能夠準確客觀地對產(chǎn)品質(zhì)量進行評價。

      【關(guān)鍵詞】圖像處理;累積誤差;自動化

      我公司某產(chǎn)品的主體結(jié)構(gòu)為細長桿狀,中間部位有50余個環(huán)形槽,該環(huán)形槽位置尺寸為關(guān)鍵尺寸,需要與其他部件進行裝配后使用,所以對其外型尺寸的加工精度要求較高,評判該技術(shù)指標的一個要素即為環(huán)形槽累積誤差。而該項指標的精確檢測也是一個難點,如何準確地進行測量并對其加工質(zhì)量進行評價,需要建立可靠的檢測方法并不斷對檢測方法進行優(yōu)化改善,從而為加工工藝人員提供準確可靠的參考依據(jù)。

      針對該技術(shù)指標建立的利用測高儀直接接觸式測量法可以準確地對環(huán)形槽的累積誤差進行測量,但該方法需要檢測人員手動進行操作,檢測效率低下,人為因素引入的測量誤差不可控制,為了提高檢測效率,避免人為誤差對測量的干擾,所以利用崗位現(xiàn)有全自動影像儀通過編制自動檢測程序建立了基于圖像處理的環(huán)形槽累積誤差的測量方法。

      原有檢測方法:該方法為接觸式測量,使用測高儀對產(chǎn)品環(huán)形槽部分從下至上逐層進行采點,并將檢測數(shù)據(jù)同步錄入計算機,通過Excel編輯累積誤差計算公式,實現(xiàn)了累積誤差的測量計算。同時繪制環(huán)形槽各層理論值與實測值的偏差趨勢圖,可以很直觀地為加工工藝提供參考依據(jù),見圖1。

      1.檢測設(shè)備介紹

      本方法使用的檢測設(shè)備為崗位PKM600型全自動影像測量儀,其各項技術(shù)參數(shù)為(表1):

      2.檢測方法建立

      2.1方法概述

      根據(jù)透射成像原理,將工件準確裝卡定位后,調(diào)整影像至最清晰狀態(tài),通過編制測量程序手動建立工件坐標系,然后在CNC模式下自動采集工件環(huán)形槽部位特征元素,通過迭代步進算法將所有環(huán)形槽的特征元素采集完畢,再利用軟件計算功能對各特征元素進行定義和評價,最終計算出環(huán)形槽累積誤差(或距離公差)。

      2.2不同檢測方案研究

      (1)通過計算單條線與基準零點的距離計算環(huán)形槽累積誤差

      通過全自動影像儀逐個采集環(huán)形槽錐面投影的直線元素,預(yù)設(shè)第一個環(huán)形槽直線為X向基準零點,則通過計算可得出每條直線與基準零點的X向距離,所有距離測量值中與對應(yīng)的理論距離的差值的最大值即為該環(huán)形槽的累積誤差(或距離公差)。

      (2)通過計算線與線的交點與基準零點的距離計算環(huán)形槽累積誤差

      通過全自動影像儀逐個采集環(huán)形槽錐面投影的兩條直線元素,構(gòu)造出對應(yīng)的交點,預(yù)設(shè)第一個環(huán)形槽直線交點為X向基準零點,則通過計算可得出每個交點與基準零點的X向距離,所有距離測量值中與對應(yīng)的理論距離的差值的最大值即為該環(huán)形槽的累積誤差(或距離公差)。

      (3)通過采集元素構(gòu)造出投影上兩個交點的連線,計算交點連線與基準零點之間的距離計算環(huán)形槽累積誤差

      通過全自動影像儀逐個采集環(huán)形槽錐面投影的兩條直線元素,構(gòu)造出對應(yīng)的交點,同時在對稱方向上構(gòu)造出另一個交點,構(gòu)造出的2個交點可以連接成一條直線,預(yù)設(shè)第一個環(huán)形槽構(gòu)造出的直線為X向基準零點,則通過計算可得出構(gòu)造直線與基準零點的X向距離,?所有距離測量值中與對應(yīng)的理論距離的差值的最大值即為該環(huán)形槽的累積誤差(或距離公差)。

      2.3累積誤差計算

      通過對投影圖像邊界元素進行采集,計算出各環(huán)形槽相對距離,通過編制計算公式與理論數(shù)據(jù)進行比較計算,找出上下偏差的最大偏差值。分為兩種情況:

      (1)最大偏差為正偏差,最小偏差為負偏差,則該環(huán)形槽累積誤差為此2個偏差值的絕對值之和;

      (2)若最大偏差與最小偏差同為正或同為負,則該環(huán)形槽累積誤差為此2個偏差中絕對值較大的那個值。

      3.檢測方法驗證

      3.1檢測結(jié)果對比

      采用接觸法與影像法開展累積誤差檢測試驗,根據(jù)不同檢測方案,對同一檢測樣品的累積誤差進行了多次測量,再對不同檢測方法累積誤差測量值進行對比分析。獲得檢測結(jié)果如下表所示(表2):

      3.2結(jié)果分析

      使用生產(chǎn)過程中同一檢測樣品,保證了前提條件的一致性。

      由上述實驗數(shù)據(jù)可以看出,采用接觸法測量時,標準偏差至較大,主要是人為因素引入的誤差不可避免,一定程度上影響了測量結(jié)果的一致程度。

      采用非接觸式測量法檢測時,檢測結(jié)果能夠與接觸式測量法結(jié)果保持一致,但三種方法的測量標準偏差有顯著差異,說明測量過程中對元素的采集有一定的要求,最終我們確認使用方法三可以有效減少工件自身和設(shè)備影像處理過程中引入的干擾因素,獲得較為準確的測量結(jié)果。

      4.結(jié)論

      通過圖像處理的方法可以實現(xiàn)環(huán)形槽累積誤差的準確測量。通過與接觸式測量方法的檢測結(jié)果進行對比,兩種方法檢測結(jié)果一致,且基于圖像處理的環(huán)形槽累積誤差檢測方法能夠快速自動完成測量,節(jié)約了人力成本,極大的提高了該產(chǎn)品的檢測效率,為后續(xù)科研轉(zhuǎn)生產(chǎn)提供了高效的檢測手段。

      【參考文獻】

      [1] 岳文輝,圖像識別技術(shù)及其在機械零件無損檢測中的應(yīng)用,中國安全科學(xué)學(xué)報,,第17卷,2007年。

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