基于图像处理技术的零件专用检测系统的设计

表面损伤检测建议

准确快速地检测零件上的表面缺陷与产品质量直接相关. 如果不及时清除不合格产品，将存在质量隐患. 但是，在以量产为特征的汽车，，内燃机等行业中，重要零件的关键部位的表面缺陷的识别和检测到目前为止主要是人工目视检查. 由于考虑到执行过程的复杂性（特别是在使用高级分流头连杆起伏过程之后），还必须提出一个标准化的评估标准. 例如，对连杆尺寸头的连接面可能造成的损坏如下: 断裂面积小于3mm2;断裂在任何方向上的线性长度均小于2.5mm. 只要满足其中一个条件，它就会被拒绝.

根据零件的特性，可能发生断裂的区域在接合面（线）的为“八”. 在这种情况下，依靠人工目视检查和评估不仅效率低下，而且劳动强度大，并且不可能准确地执行上述标准的规定. 另一方面，即使采用其他常规测量方法，也难以实现上述目标.

用于表面缺陷检测的图像处理技术原理

图像处理技术，也称为“机器视觉”，是将被测物体的图像用作信息载体，并从中提取有用的信息以达到测量目的. 它具有非接触，速度快，测量范围大，获得的信息丰富的优点. 通过CCD（电荷耦合器件）相机，光学系统和处理系统的组合，可以实现不同的检测要求. 为了识别工件的上述表面缺陷，采用图1所示的反射方法. 可以采用1.

如图所示，该系统用方形LED漫反射光源照亮要检测的破裂区域. 在光照射到对象的表面之后，它会在相机中的光电耦合CCD组件上反射并转换为相应的功率信号. 其中，CCD分量可以理解为由光敏像素组成的点阵，CCD的每个像素对应被测物体的二维图像特征，即“像素成像结果”的解析可以间接分析对象图像的特征，例如，通过计算二值化图像中的成像像素数，可以获得相应对象的长度值和面积值. 图像处理系统根据功率信号对获得的图像进行二值化处理，然后以二进制图像为对象进行进一步的计算和分析.

在该图像处理系统的实际使用中，采用比较灰度二值化阈值和光源设置的方法. 比较的具体方法: 以已知样品为基准进行标定（比较），将已知参考物的测量值除以该参考物对应的像素值，得到像素与实际值的对应关系. 比例值. 通过调整光源亮度和系统的二值化阈值，可以优化灰度二值化阈值，以确保系统对物体边界具有相对较高的分辨率，即优化的二值化阈值和光源可以使边界发生变化. 产生尽可能大的像素值变化.

作为一种新颖实用的传感器技术，图像检测单元近年来已经商业化. 日本的松下公司和德国的西门子公司等一些著名的制造商已经推出了规格齐全的系列产品，包括光源，照相机，图像处理器等，这为图像的推广和应用创造了非常有利的条件. 检测技术. 同时颁布的有关企业标准不仅规范了生产，而且为用户在不同情况下选择合适的检测单元，更快更好地进行系统设计提供了依据.

根据被测物体（工件，被测零件）的特性，参考相关标准，可以方便地选择合适的图像检测单元. 以连杆为例，由于接合面的断裂缺陷面积不能大于15×15 m m2，因此从相应标准中选择20×21.4 m m2的视场更为合适. 关于每个视野和景深图像处理技术手册，用户可以选择具有不同焦距的相机，例如8、16、25和50型. 每个焦距对应于从透镜到被测表面a1的距离的特征以及透镜到CCD感光表面的距离ba和其他两个参数的特征. 根据待测工件的情况，选择焦距为f = 25mm的摄像机. 此时，以上两个参数分别为137mm和9mm. 在此示例中，使用了Panasonic公司的小型图像检测单元. CCD感光膜的核心成分为512×480像素. 在固定视场的情况下，可以基于以下条件获得所选检测单元的测量分辨率:

X分辨率:

21.4 / 512 = 0.0417mm

Y分辨率:

20.0 / 480 = 0.0417mm

区域分辨率:

0.0417×0.0417 = 0.00174mm2

图1所示的反射图像测量，光源在照相机中有两种组合形式和分体式布置，并且光​​源本身具有各种荧光灯，卤素灯，激光器和LED光源. 根据本示例的具体情况，采用分体式的LED光源方案，这种类型易于调整.

图1反射图像测量原理

专用测试设备的组成，设计特点和操作过程

系统组成

测量系统程序的形成是基于要测量的对象的特性. 一方面，如上所述，在接合面上的断裂缺陷的分布范围是“八”，这意味着为了完成检查，需要通过三个方向. 进行测量；另一方面，工艺和生产部门也提出了全面检查的要求. 因此，决定采用方案，即除了手动装卸工件外，整个测量过程都是自动的，以适应更快的工作节奏.

图2a中，测量系统主要由照相机，LED光源，图像处理单元，可编程控制器（PLC），显示器和机械部件等组成，其中照相机用于正在拍照; LED光源可提供长期稳定的照明. 光源可确保图像采集的质量. 可编程控制器（PLC）控制测量系统功能的执行；图像处理单元处理和分析数据并提供信号输出；显示屏显示图像采集情况和数据分析结果；机械在测量过程中部分支持和执行操作.

测量系统的操作过程和特征

检测装置是具有紧凑结构的台式仪器. 从图2的两个中可以看出. 如图3所示，摄像机3固定在摆臂4的一端，另一端通过枢轴支撑在支架7上. 安装在机架9侧面的步进电机5可以通过同步齿带6和枢轴上的同步轮带动摆臂4旋转，旋转范围为±150. 在框架的两侧接近传感器8有助于定位. 另一对光电传感器放置在工件1入口的两侧，以确保在执行测量之前将工件精确地定位在夹具上并打开光源.

图3专用测试设备

连杆接合面破损的测定例

相机，即摆臂的原始状态在右侧（图2b中的A）. 相机由摆臂驱动机构驱动，从三个位置开始分别从右，中和左（即位置A-B-C）以150度的角度采样. 同时，图2a的框图中的图像处理单元使用RS232接口将相机在每个位置的三个连续采样的数值结果传输到可编程控制器PLC进行比较. 如果以上三个连续的测量结果相同，则将该值确认为可靠值，然后将其存储在PLC堆栈中以用于三个方位角检测结果的最终比较，并找到最大值.

如果相机的检测结果在每个位置连续三个时间都不相同，则需要再执行三个连续采样并比较结果. 如果在重复五个周期（15次采样）后仍无法获得可靠的值，则整个检测系统将自动复位，并且装有照相机的摆臂驱动机构将返回到右侧的初始位置. 同时，设备发出“系统故障”信号.

作为一种表面缺陷测量，上述检测系统具有将图像的视觉显示与测量结果的分析和判断相结合的特征. 为了检测连杆连接面的破损区域，在图像处理中通过优化算法将破损图像分离. 断开部分的图像被二值化为黑色，而另一部分的图像则为白色. 然后，通过黑色像素的统计计算和单位转换，可以得到断裂缺陷的面积大小，然后可以判断缺陷是否合格. 至于断裂的最大线性长度的检测，就是使用“边界扫描法”在X和Y方向上扫描以找到断裂的边界，然后根据两组所包围的矩形的平行线图像处理技术手册，即包络线计算缺口边界处矩形的对角线，以确定缺口处缺陷的最大线性长度.

每次测试完成时，要在显示屏上显示的测量结果包括: 区域CA01，X方向长度CA02，Y方向长度CA03和最大线性长度CA04. 然后，根据预设的评估指标，判断关节缺损的状态. 为了便于在批量生产条件下使用操作员，机体前部的上部具有绿色（通过）指示灯或红色（不合格）指示灯，以更简单的方式指示被检工件的状态.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/jisuanjixue/article-216432-1.html