O型密封圈尺寸視覺精密測(cè)量技術(shù)

　　針對(duì)現(xiàn)有O型密封圈尺寸測(cè)量方法的局限性，設(shè)計(jì)基于主動(dòng)視覺的精密檢測(cè)方法，并對(duì)快速自動(dòng)調(diào)焦、亞像素邊緣檢測(cè)、邊緣點(diǎn)擬合技術(shù)進(jìn)行了研究。將快速自動(dòng)調(diào)焦過程分為3個(gè)階段，使用大步長和方差函數(shù)，結(jié)合灰度切割對(duì)比度增強(qiáng)與中值濾波，完成粗調(diào)焦;使用小步長和Tenengrad函數(shù)，完成細(xì)調(diào)焦;采用Brenner函數(shù)和微步距完成高靈敏度調(diào)焦.用Zernike矩算法對(duì)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(nèi)徑、外徑.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文方法經(jīng)過16步搜索，在15s內(nèi)可自動(dòng)完成調(diào)焦;與傳統(tǒng)方法相比，通過亞像素提取，能將內(nèi)外徑測(cè)量結(jié)果達(dá)到微米級(jí)，滿足O型密封圈測(cè)量需求。

　　較為廣泛.密封圈尺寸是保證液壓氣動(dòng)系統(tǒng)與元件正常可靠工作的關(guān)鍵.目前，測(cè)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(cè)量儀等.錐棒、SM柔性尺、改裝百分表、工具顯微鏡等測(cè)量手段人工干預(yù)較多，自動(dòng)化程度不高，結(jié)果受主觀因素影響;切片投影法破壞產(chǎn)品，檢查結(jié)果也存在小誤差;采用斷面自動(dòng)測(cè)量儀測(cè)量成本高.

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

　　本文針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器視覺檢測(cè)方法的不足，結(jié)合前期研究成果，運(yùn)用主動(dòng)視覺技術(shù)，設(shè)計(jì)密封圈尺寸精密自動(dòng)測(cè)量方法，并對(duì)其中的快速自動(dòng)調(diào)焦、亞像素邊緣檢測(cè)、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(xiàn)密封圈尺寸的自動(dòng)、高精度、無損檢測(cè).

1、測(cè)量裝置的構(gòu)成與測(cè)量原理

　　1.1、密封圈尺寸主動(dòng)視覺測(cè)量的原理

　　文獻(xiàn)中對(duì)主動(dòng)視覺的含義、測(cè)量方法及其提高測(cè)量精度的原理進(jìn)行了詳細(xì)描述.本文采用的主動(dòng)視覺測(cè)量密封圈尺寸原理如圖1所示.

　　測(cè)量時(shí)，裝置首先按照測(cè)量原理自動(dòng)完成密封圈外徑的測(cè)量，然后按照測(cè)量原理自動(dòng)完成內(nèi)徑的測(cè)量.最后根據(jù)求得的內(nèi)徑和外徑結(jié)果計(jì)算密封圈的截面直徑。

圖1 密封圈尺寸主動(dòng)視覺測(cè)量原理圖

結(jié)束語

　　本文在前期研究成果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用主動(dòng)視覺設(shè)計(jì)了O型密封圈精密自動(dòng)測(cè)量方法，重點(diǎn)研究了方法中的調(diào)焦、邊緣檢測(cè)、邊緣點(diǎn)擬合關(guān)鍵技術(shù).將整個(gè)調(diào)焦過程分為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(píng)價(jià)函數(shù)，快速、準(zhǔn)確地完成自動(dòng)調(diào)焦.基于粒子群優(yōu)化、OTSU閾值法分割、連通區(qū)域提取、Zernike矩算法，設(shè)計(jì)亞像素邊緣檢測(cè)方法，使得檢測(cè)出的圖像邊緣清晰、準(zhǔn)確性好、連通性好、抗干擾能力強(qiáng)，邊緣點(diǎn)坐標(biāo)定位可達(dá)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(fù)測(cè)量結(jié)果表明，與傳統(tǒng)方法相比，本文設(shè)計(jì)的方法具有自動(dòng)化程度高、無損傷、穩(wěn)定性強(qiáng)、準(zhǔn)確性好、靈活性好等優(yōu)點(diǎn).在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于密封圈產(chǎn)量小的單位，本方法能夠基本滿足在線自動(dòng)檢測(cè)的需要;對(duì)于產(chǎn)量大的單位，能夠滿足離線抽樣自動(dòng)檢測(cè)的需要.