[发明专利]空心圆柱零件的非接触检测系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化检测，视觉的非接触检测，尤其是一种空心圆柱零件的非接触检测系统及其检测方法。

背景技术

80年代开始，机器视觉开始了全球性的研究热点，当时视觉检测系统已经在美国制造业中广泛应用，主要是运用到了各种自动化检测领域。近年来，随着工业技术在新材料、新工艺、新设备等方面取得的巨大进步，该技术获得了蓬勃发展，新概念、新理论不断涌现，对产品的检测技术也提出了更高要求。传统接触检测方法速度较慢，容易对零件造成损伤，会降低测量精度。基于计算机视觉的测量技术具有高速度、实时性好、非接触、低成本等优点，被广泛用于对各种零件尺寸的精密测量。检测系统的各部分都在朝着提高检测精度，加快检测速度方面不断改进。在机械工业零部件检测中，圆孔和圆形工件的检测是一个重要检测内容，根据本项目需要，检测空心圆柱零件的同心度和内外圆半径，则需要获取零件表面二维图像信息，再对图像数据进行处理计算。传统检测方法中面数据的采集获取通常采用面阵CCD，直接将待测物成像在CCD二维像元面上，再对像面上信号数字化后的二维数组进行相应的处理运算，得到待测物的各项参数。这种方法使用方便，但是面阵CCD像元尺寸大，精度不高，但是对于本项目需检测零件的同心度，圆心位置的精度依赖于采集到的圆上点的坐标位置的精确性，即要保证采集到的图像上的点的定位精度，普通面阵CCD采集不能满足这样的高精度要求。同时，待测零件尺寸在厘米量级，如果采用大面积高精度的面阵CCD，造价十分昂贵，对于本检测项目来说成本太高。传统提高零件检测精度和速度大都着眼于对后续图像处理算法上的改进，但是作为非接触检测系统中的重要组成，光源照明部分对检测结果有着重要影响。对于零件的检测的内容主要在于边缘的提取，再根据要检测的内容对提取到的边缘做进一步处理分析，边缘的检测有赖于边缘两侧的图像对比度，因此提高照明对比度对于检测零件来说具有重要意义。因此，改进研制一套对比度强的光源照明系统及相应的照明方法对于非接触检测有着重要的实际意义和应用价值。基于待测零件外形的特殊性，进行照明部分的特殊设计和结合实验对算法部分进行精确的设计，在低成本下完成一套对空心圆柱零件的精度高速度快的非接触检测系统，有很强的实用价值和意义。

发明内容

本发明的目的是针对现阶段检测技术检测精度不高的这一普遍不足之处，提供一种空心圆柱零件的非接触检测系统及其检测方法，本发明具有精度高、速度快的特点。

本发明的目的是这样实现的：

一种空心圆柱零件的非接触检测系统，其特点在于该系统的构成包括：

传输部分：由控制器和电控平移台组成，所述的电控平移台用于置放待测空心圆柱零件，以下简称为待测零件，所述的控制器与所述的计算机的输出端相连，所述的控制器在所述的计算机的控制下驱动所述的电控平移台的运动，带动所述的待测零件的运动；

照明部分：由第一平行光源、第二平行光源和带刻度的滑轨构成，所述的滑轨沿所述的电控平移台运动方向置于所述的电控平移台的一侧，第一平行光源、第二平行光源分别安装在第一光源支架、第二光源支架上，两光源支架分别通过第一底座、第二底座固定在所述的滑轨上；

数据探测和处理部分：由线阵CCD和计算机构成，所述的线阵CCD固定在CCD支架上，该CCD支架通过第三底座固定在所述的滑轨上，所述的第三底座位于所述的第一底座、第二底座之间，所述的线阵CCD与所述的计算机之间由数据线相连；

所述的计算机控制所述的电控平移台运载待测零件传输，第一平行光源、第二平行光源从上方倾斜对称照射所述的待测零件，所述的CCD接收所述的待测零件的反射光，所述的计算机控制CCD采集数据，计算机对输入的数据进行数据处理。

利用上述的空心圆柱零件非接触检测系统对空心圆柱零件进行检测的方法，包括下列步骤：

第一步：准备

①将第一平行光源、第二平行光源在线阵CCD的两侧对称地安装在带刻度的滑轨上构成照明部分，将整个照明部分放置在所述的电控平移台的一侧，所述的滑轨与所述的电控平移台的运动方向平行；

②调整照明部分到电控平移台的距离，再微调所述的第一底座、第二底座和第三底座，使所述的CCD中心、第一平行光源和第二平行光源的光斑中心均对准所述的电控平移台的中线；

③用游标卡尺和直尺抽样测出待测零件的高度h和内圆直径a，计算出临界角θ₀＝arctan(h/a)，调整第一平行光源和第二平行光源的角度，将光源入射角调整成略小于θ₀的角度θ₀^-，固定；