圖像處理技術在零件表面破損檢測中的設計及應用

圖2a，測量系統(tǒng)主要由攝像頭、LED光源、圖像處理單元、可編程控制器（PLC）、顯示器和機械部分等組成，其中，攝像頭用于取像；LED光源提供穩(wěn)定的、長效的光源，保證取像質量；可編程控制器（PLC）對測量系統(tǒng)的功能執(zhí)行予以控制；圖像處理單元對數(shù)據(jù)進行處理、分析，并提供信號輸出；顯示器顯示取像情況和數(shù)據(jù)分析結果；機械部分支承和實施測量過程中的動作。

測量系統(tǒng)的運行過程和特點

檢測裝置為一臺式儀器，結構很緊湊。從圖3的兩個示意圖可看出，攝像頭3固定在擺臂4的一端，其另一端通過樞軸支承在支架7上。安裝在機架9一側的步進電機5，借助同步齒形帶6和樞軸上的同步輪可帶動擺臂4回轉，轉動的范圍為±150，由布置在機架兩側的二個接近傳感器8輔助定位。另外一對光電傳感器安放在工件1的入口處兩側，用于確保實施測量前工件在夾具上的準確定位，并接通光源。

圖3 專用檢測設備結構簡圖

連桿結合面破口缺損的測量實例

攝像頭，即擺臂的原始狀態(tài)在偏右的位置（在圖2b中的A）。在擺臂驅動機構的帶動下，攝像頭順序從右、中、左三個夾角互為150的位置，即A-B-C處分別采樣。同時，圖2a框圖中的圖像處理單元通過RS232接口，把攝像頭在每個位置連續(xù)三次采樣的數(shù)值結果，傳輸?shù)娇删幊炭刂破鱌LC進行比較。如果上述連續(xù)三次的測得結果都相同，則這個數(shù)值被確認為可靠值，隨后就存入PLC的堆棧，用于最終對三個方位檢測結果比較，并找出其中的最大值。

如果攝像頭在每個位置連續(xù)三次的檢測結果不相同，則需再執(zhí)行一回連續(xù)三次的采樣，并對結果做比較。若反復五個循環(huán)（15次采樣）都無法得到可靠值，則整個檢測系統(tǒng)將自動進行復位，擺臂驅動機構帶其上所裝的攝像頭又回到右邊的初始位置。與此同時，裝置發(fā)出“系統(tǒng)故障”的信號。

作為一種表面缺陷測量，上述檢測系統(tǒng)具有圖像的直觀顯示與測量結果的分析判斷相結合的特點。對于連桿結合面破口缺損的面積檢測，通過圖像處理中的優(yōu)化算法將破口影像獨立出來，其中破口缺損部分的影像二值化為黑色，其它部分的影像為白色。然后，通過對黑色像素點的統(tǒng)計計算和單位轉換，就能得到破口缺損部分的面積大小，進而作出合格與否的判斷。至于對破口最大線性長度的檢測，乃是利用“邊界掃描法”通過沿X方向和Y方向的掃描，找到破口的邊界，然后根據(jù)對兩組平行線所圍成的矩形、即包絡破口邊界的那個矩形的對角線的計算，來確定破口缺損部分的最大線性長度。

每完成一次檢測，在顯示器上將呈現(xiàn)的測量結果包括：面積CA01、X方向長度CA02、Y方向長度CA03和最大線性長度CA04等4項。然后，根據(jù)事先設定的評定指標，對結合面破口缺損的狀態(tài)作出判斷。為方便操作人員在批量生產條件下的使用，機體正面的上部有綠色（合格）指示燈或紅色（不合格）指示燈，以更簡捷的方式表明被檢工件的狀態(tài)。