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圖像處理技術(shù)在零件表面破損檢測(cè)中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2010-03-30 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

問(wèn)題的提出

準(zhǔn)確、快速地探測(cè)缺陷,直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量,若不及時(shí)剔除不合格產(chǎn)品,將會(huì)帶來(lái)質(zhì)量隱患。但在以批量生產(chǎn)方式為特徵的汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)等行業(yè),識(shí)別和重要關(guān)鍵部位的缺陷迄今還是以人工目測(cè)為主。由于考慮到工藝執(zhí)行過(guò)程中的復(fù)雜性(尤其在采用了先進(jìn)的分離大小頭的連桿漲斷工藝后),還必須提出規(guī)范的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。如,對(duì)連桿大小頭結(jié)合面可能存在的,就有如下具體規(guī)定:破口面積小于3mm2;破口任何一方向的線性長(zhǎng)度小于2.5mm。只要符合其中一個(gè)條件,就將判定為不合格而被剔除。

根據(jù)的特點(diǎn),破口可能出現(xiàn)的區(qū)域在結(jié)合面(線)的外側(cè),其范圍呈“八”字形。在此情況下,依靠人工目測(cè)、估算的方式,不但效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大,且無(wú)法準(zhǔn)確執(zhí)行上述標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定。另一方面,即使采用其它常規(guī)測(cè)量方法,也難以達(dá)到上述目的。

用于表面缺陷的原理

又稱“機(jī)器視覺(jué)”,乃是將被測(cè)對(duì)象的圖像作為信息的載體,從中提取有用的信息來(lái)達(dá)到測(cè)量的目的。它具有非接觸、高速度、測(cè)量范圍大、獲得的信息豐富等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)CCD(Charge Coupled Device)攝像頭與光學(xué)系統(tǒng)、處理系統(tǒng)的組合,可實(shí)現(xiàn)不同的檢測(cè)要求。對(duì)于上述工件表面缺陷的識(shí)別可采取圖1所示的反射方式。

如圖所示,本系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)方形LED漫反射光源照亮待檢測(cè)的破口區(qū)域,光線照射到對(duì)象表面后,反射到攝像頭內(nèi)的光電耦合CCD組件上轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的電量信號(hào)。其中CCD組件可理解為一個(gè)由感光像素組成的點(diǎn)陣,CCD的每一個(gè)像素都一一對(duì)應(yīng)了被測(cè)對(duì)象的二維圖像特徵,即通過(guò)對(duì)“像素點(diǎn)成像結(jié)果”的分析可以間接分析對(duì)象的圖像特徵,比如通過(guò)對(duì)二值化圖像中的成像像素個(gè)數(shù)的計(jì)算,可以得到相應(yīng)對(duì)象的長(zhǎng)度值和面積值。系統(tǒng)根據(jù)電量信號(hào)將得到的圖像進(jìn)行二值化處理后,把二值圖像作為對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算分析。

本圖像處理系統(tǒng)在實(shí)際使用中,對(duì)于灰度的二值化閾值和光源的設(shè)定采用比對(duì)的方法實(shí)現(xiàn)。比對(duì)的具體方法:用已知的樣件作為標(biāo)定(比對(duì))的參照物,把已知的參照物測(cè)量值除以參照物對(duì)應(yīng)的像素值,即可得到像素與實(shí)際值之間的對(duì)應(yīng)比例值。通過(guò)調(diào)整光源亮度以及系統(tǒng)的二值化閾值,對(duì)灰度的二值化閾值進(jìn)行優(yōu)化,保證系統(tǒng)對(duì)對(duì)象邊界具有相對(duì)較高的分辨率,即優(yōu)化后的二值化閾值和光源可以使邊界的變化產(chǎn)生盡量大的像素值變化。

作為一種新穎而又實(shí)用的傳感,圖像檢測(cè)單元近年已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化,一些知名的廠商,如日本的松下公司、德國(guó)的西門(mén)子公司等都推出了品種規(guī)格齊全的系列化產(chǎn)品,包括光源、攝像頭、圖像處理器等,這對(duì)圖像檢測(cè)技術(shù)的推廣創(chuàng)造了很有利的條件。與此同時(shí),所頒布的相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),不但規(guī)范了生產(chǎn),而且為用戶在不同情形下選用合適的檢測(cè)單元及更快、更好地進(jìn)行系統(tǒng)提供了依據(jù)。

根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特徵(工件、被測(cè)部位),參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),將能方便地選取合適的圖像檢測(cè)單元。以連桿為例,由于結(jié)合面的破口缺損面積不可能大于15×15 m m2,故從相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)中取“視野”為20×21.4 m m2這一檔較合適。而相對(duì)每一檔的視野和景深,用戶又可選擇不同焦距的攝像機(jī),如8、16、25和50等多種型號(hào),每一種焦距又對(duì)應(yīng)表徵透鏡至被測(cè)表面距離al和表徵透鏡至CCD感光面距離ba等兩項(xiàng)參數(shù)。根據(jù)被測(cè)工件的情形,選焦距f=25mm的攝像頭,此時(shí)上述兩項(xiàng)參數(shù)分別為137mm和9mm。本例采用的是松下公司的小型圖像檢測(cè)單元,其中的核心部件CCD感光片的像素為512×480,在視野確定的情形下,據(jù)此就能求出所選檢測(cè)單元的測(cè)量分辨率:

X向分辨率:
21.4/512=0.0417mm

Y向分辨率:
20.0/480=0.0417mm

面積分辨率:
0.0417×0.0417=0.00174mm2

圖1所示的反射型圖像測(cè)量,光源有組合在攝像頭之中和分體布置等兩種形式,而光源自身又有熒光燈、鹵素?zé)?、激光和LED光源等多種。根據(jù)本例的具體情況,采用了分體布置的LED光源方案,這種型式易于調(diào)整。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/163179.htm


圖1 反射型圖像測(cè)量原理

專用檢測(cè)設(shè)備的組成、特點(diǎn)和運(yùn)行過(guò)程

系統(tǒng)的組成

測(cè)量系統(tǒng)方案的形成,一方面根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn),如前所述,結(jié)合面上的破口缺損分布范圍呈“八”字形,這表明為完成一次檢查,需通過(guò)三個(gè)方向進(jìn)行測(cè)量;另一方面,工藝、生產(chǎn)部門(mén)又提出實(shí)行全數(shù)檢驗(yàn)的要求。因此,決定采用半自動(dòng)方案,即除工件裝卸為人工外,整個(gè)測(cè)量過(guò)程均為自動(dòng),以適應(yīng)較快的工作節(jié)奏。


圖2a


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評(píng)論


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