O型密封圈尺寸視覺(jué)精密測量技術(shù)

　　針對現有O型密封圈尺寸測量方法的局限性，設計基于主動(dòng)視覺(jué)的精密檢測方法，并對快速自動(dòng)調焦、亞像素邊緣檢測、邊緣點(diǎn)擬合技術(shù)進(jìn)行了研究。將快速自動(dòng)調焦過(guò)程分為3個(gè)階段，使用大步長(cháng)和方差函數，結合灰度切割對比度增強與中值濾波，完成粗調焦;使用小步長(cháng)和Tenengrad函數，完成細調焦;采用Brenner函數和微步距完成高靈敏度調焦.用Zernike矩算法對邊緣點(diǎn)進(jìn)行亞像素定位，并采用面積最小誤差法擬合邊緣點(diǎn)，求取O型密封圈的內徑、外徑.實(shí)驗結果表明:本文方法經(jīng)過(guò)16步搜索，在15s內可自動(dòng)完成調焦;與傳統方法相比，通過(guò)亞像素提取，能將內外徑測量結果達到微米級，滿(mǎn)足O型密封圈測量需求。

　　較為廣泛.密封圈尺寸是保證液壓氣動(dòng)系統與元件正�？煽抗ぷ鞯年P(guān)鍵.目前，測量密封圈尺寸常用的方法主要有錐棒、SM柔性尺、改裝百分表、切片投影、工具顯微鏡、斷面自動(dòng)測量?jì)x等.錐棒、SM柔性尺、改裝百分表、工具顯微鏡等測量手段人工干預較多，自動(dòng)化程度不高，結果受主觀(guān)因素影響;切片投影法破壞產(chǎn)品，檢查結果也存在小誤差;采用斷面自動(dòng)測量?jì)x測量成本高.

　　近年來(lái)，研究者開(kāi)始采用機器視覺(jué)測量工件的幾何尺寸.在這種視覺(jué)檢測方法中，視覺(jué)傳感器和被測工件保持不動(dòng)，工件的整個(gè)輪廓處于視覺(jué)傳感器的視場(chǎng)范圍內，所以，圖像中每個(gè)像素對應的工件尺寸大，進(jìn)而造成測量精度不高.提高精度需要提高視覺(jué)傳感器的硬件分辨率，進(jìn)而造成測量成本的增加。

　　本文針對傳統機器視覺(jué)檢測方法的不足，結合前期研究成果，運用主動(dòng)視覺(jué)技術(shù)，設計密封圈尺寸精密自動(dòng)測量方法，并對其中的快速自動(dòng)調焦、亞像素邊緣檢測、邊緣點(diǎn)擬合3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究，以實(shí)現密封圈尺寸的自動(dòng)、高精度、無(wú)損檢測.

1、測量裝置的構成與測量原理

　　1.1、密封圈尺寸主動(dòng)視覺(jué)測量的原理

　　文獻中對主動(dòng)視覺(jué)的含義、測量方法及其提高測量精度的原理進(jìn)行了詳細描述.本文采用的主動(dòng)視覺(jué)測量密封圈尺寸原理如圖1所示.

　　測量時(shí)，裝置首先按照測量原理自動(dòng)完成密封圈外徑的測量，然后按照測量原理自動(dòng)完成內徑的測量.最后根據求得的內徑和外徑結果計算密封圈的截面直徑。

圖1 密封圈尺寸主動(dòng)視覺(jué)測量原理圖

結束語(yǔ)

　　本文在前期研究成果的基礎上，運用主動(dòng)視覺(jué)設計了O型密封圈精密自動(dòng)測量方法，重點(diǎn)研究了方法中的調焦、邊緣檢測、邊緣點(diǎn)擬合關(guān)鍵技術(shù).將整個(gè)調焦過(guò)程分為3個(gè)階段，在各個(gè)階段使用不同的策略、步距及清晰度評價(jià)函數，快速、準確地完成自動(dòng)調焦.基于粒子群優(yōu)化、OTSU閾值法分割、連通區域提取、Zernike矩算法，設計亞像素邊緣檢測方法，使得檢測出的圖像邊緣清晰、準確性好、連通性好、抗干擾能力強，邊緣點(diǎn)坐標定位可達0.01個(gè)像素.采用面積最小誤差法擬合邊緣點(diǎn).密封圈尺寸多次重復測量結果表明，與傳統方法相比，本文設計的方法具有自動(dòng)化程度高、無(wú)損傷、穩定性強、準確性好、靈活性好等優(yōu)點(diǎn).在實(shí)際運用中，對于密封圈產(chǎn)量小的單位，本方法能夠基本滿(mǎn)足在線(xiàn)自動(dòng)檢測的需要;對于產(chǎn)量大的單位，能夠滿(mǎn)足離線(xiàn)抽樣自動(dòng)檢測的需要.