[发明专利]高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统及方法

说明书

高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统，包括光源、相机、检测平台和控制装置，相机将采集的待测夹芯阀的照片发送到控制装置，控制装置根据照片判断出待测夹芯阀的实际外径。本发明的测量方法，通过采用连通域分析和最小包围圆算法，实现夹芯阀轮廓ROI的动态获取；采用轮廓检测的方法求夹芯阀轮廓点的方差和梯度，去除毛刺干扰；最终采用最小二乘法对剔除干扰后的边缘进行圆拟合得到夹芯阀外径值。

技术领域

本发明属于数字图像处理技术领域领域，具体涉及一种高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统及方法。

背景技术

夹芯阀作为一种常见的橡胶密封件，通常用作动车组内的空气制动系统中的密封器件，其外形如图1所示。目前，夹芯阀由人工使用卡规测量外径尺寸，再由人工目视检查毛刺，以此判断夹芯阀是否符合要求。然而这种方法存在诸多缺点：人工测量时卡规需对准测量点 (凸台圆弧中心)，容易操作不当无法对准，导致错检；卡规随着使用次数的增加也会产生不同程度的磨损，使人工检测的精度无法保证(如图2所示)；除此之外，巨大的人力成本也是不可忽视的一个问题。

目前，机器视觉技术因其非接触、自动化程度高、检测精度高的优点在工业在线检测、测量方面的应用越来越广泛。如“董富强.基于机器视觉的零件轮廓尺寸精密测量系统研究[D]. 天津科技大学,2014.”提出了一种基于机器视觉的零件轮廓尺寸精密测量系统，该系统测量高度落差较大的工件时，提取的外部轮廓尺寸能够达到0.01mm的绝对精度；但其所针对的工件类型具有较大的局限性、使用的图像处理算子没有考虑到高度落差较大时带来的失焦情况。如“戴凤强,刘涛,王宏波,沈晓东.基于机器视觉的工件边缘毛刺检测系统研究[J].农业装备与车辆工程,2018,56(07):43-47.具技术,2018,52(11):147-149.”等提出了累计概率霍夫变换拟合轮廓曲线，筛选并分离毛刺的方法，该方法能精确测量压铸件边缘毛刺的尺寸；但是其所开发的毛刺检测算子仅能针对少数情况，且对工件材质、表面工艺等需求较高，对本发明要处理的工件不具备适用性。如“傅骏.基于机器视觉的汽车换热器尺寸测量及外观检测系统设计[D]. 南京理工大学,2014.”提出了一种基于机器视觉的汽车换热器尺寸测量及外观检测系统，该系统能够测量汽车换热器上部分区域的尺寸和缺陷；但是该系统的定位误差较大且测量算法只进行了重复精度的测试并没有进行实际人工测量。如“赵萍.基于机器视觉的砂轮廓形测量系统研究[D].沈阳工业大学,2013.”研究了一种基于机器视觉的砂轮廓形测量系统，该系统的重复精度达到了±0.005mm；但是该实验系统仅能在实验室环境下使用，且其图像检测算子并不能消除边缘毛刺的影响。

发明内容

[技术问题]

现有的夹芯阀外径测量方法成本高、精度差、操作不便，难以克服边缘毛刺对检测精度的影响。

[技术方案]

本发明的目的是提供一种高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统，通过机器视觉的检测技术对高精度夹芯阀进行外径测量，以克服现有技术存在的缺陷。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：

高精度夹芯阀外径动态视觉测量系统，包括光源、相机、检测平台和控制装置，检测平台的台面是透明的，待测夹芯阀放置于透明台面上，光源位于台面下，相机位于台面上部，相机与控制装置相连，相机将采集的待测夹芯阀的照片发送到控制装置，控制装置根据照片判断出待测夹芯阀的实际外径。

优选的，所述光源为背光板。

优选的，所述相机为面阵相机。

优选的，相机的镜头为远心镜头。

优选的，所述检测平台位于检测镜头的正下方，所述相机的光心参考线与检测平台的中垂线重合。

优选的，所述控制装置包括工控机、PLC和光源控制器，所述相机、PLC分别与工控机相连，光源控制器与PLC相连。