[發明專利]圓筒內外壁加工精度在線成像檢測裝置及在線成像檢測方法

無效

• 申請號: 200610155870.1
• 申請日: 2006-12-31
• 公開（公告）號: CN101101197A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 苑瑋琦;曲曉峰;段振云;湯永華;張志佳;桑海峰
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02;G01B11/03;G06T7/00;G06K9/00
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司
• 代理人: 郭元藝

技術領域

本發明屬基于視覺的在線檢測系統領域，尤其涉及一種圓筒內外壁加工精度在線成像檢測裝置與在線成像檢測方法。

背景技術

圓筒類產品的前驅工序是高溫鋼沖壓成型。由于振動磨損等原因，沖壓設備在工作一段時間后會出現較大的偏差。對于上述偏差，傳統的解決方法是：沖壓一批圓筒，冷卻后抽樣檢查，不合格則本批報廢，同時校正沖壓設備，以便繼續生產。上述傳統做法存在很大的浪費，也大大限制了生產線的工作速度。

基于待測對象外形因素的復雜性，其算法設計也必然存在一定的復雜性。待測圓筒口部小、腹部大、有底、不能直接投影或從外部遠距測量其內壁表面，必須有伸入的檢測裝置對內壁進行檢測。對于待測對象的測量一般包括內壁點位置測量和內外壁位置擬合兩部分。內壁表面不光滑，現場條件復雜，圖像噪聲大，需要結合實驗對算法進行精確的設計。內外壁表面數據的擬合，需要從內外壁點的位置數據中擬合出內外壁平面，計算內外壁均勻度。

對于內壁點位置檢測有如下候選方案：

1)探頭式接觸測量

采用探頭接觸待測物體表面，根據探頭的位移確定物體表面均勻度，其缺點是：

1、探頭接觸待測體表面，而本系統中待測物體表面溫度高、硬度大，探頭易被磨損。

2、探頭為機械結構，移動時需要機械傳動裝置進行精確位移，掃描速度慢，無法滿足生產線上流水檢測的要求。

2)紅外線測量

用紅外線光源照射物體表面，根據反射紅外線確定物體表面均勻度，其缺點是：

1、待測圓筒口小肚大，紅外線不易掃描到整個表面。

2、圓筒材料為高溫鋼，且表面覆蓋有黑色氧化層，則圓筒表面呈略微粗糙的黑色表面。這種表面對于紅外線有較強的吸收性，很難獲得有效的反射特性。

3)超聲波測量

通過超聲波在物體內部傳導、反射，測量其發出與回收的整個過程的時間來確定待測物體的均勻度，其缺點是：

1、超聲波發生裝置需要接觸待測物體表面，圓筒表面的高溫容易對超聲波的發生裝置產生腐蝕磨損，圓筒表面的氧化層使超聲波發生裝置的接觸不緊密。

2、圓筒的高溫對于本質上是振動波的超聲波的傳播速度影響很大，測量的精度也會受到影響。

4)激光測量

將一束激光照射在物體表面，測量反射激光強度或者光斑位置的變化，來檢測內壁均勻度，其缺點是：

1、待測圓筒口小肚大，激光不易掃描到整個表面。

2、計算比較復雜。

5)視覺測量

采用光源照射待測物體，用圖像傳感器采集圖像后，進行三維擬合，計算內壁均勻度，其缺點是：

1、待測圓筒口小肚大，光源不能直接照射，圖像很難直接采集。

經過比較分析可知，采用上述任意單一方法對圓筒類產品位置信息所實施的檢測均難滿足其內外壁檢測的要求。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種檢測效率高，環境影響因素小，具有較高測量精度的圓筒內外壁加工精度在線成像檢測裝置。另外，本發明同時提供一種利用上述裝置所進行的在線成像檢測方法。

本發明的目的是這樣實現的：圓筒內外壁加工精度在線成像檢測裝置，它包括：殼體、激光器、反射鏡、光路轉換鏡、圖像接收處理部分；所述激光器、反射鏡及光路轉換鏡配裝于殼體內；所述激光器發出的激光經反射鏡反射后，投射到待測圓筒內壁表面，形成漫反射光斑；光路轉換鏡捕捉所述漫反射光斑并將其匯聚到圖像接收處理部分進行處理。

作為一種優選方案，本發明所述光路轉換鏡選擇使用三棱鏡；經過光路轉換鏡轉換的激光與激光器發出的入射光平行。

作為另一種優選方案，本發明所述圖像接收處理部分可包括：圖像采集處理模塊、數字信號處理模塊、數據保存模塊及數據傳輸及顯示模塊；所述圖像采集處理模塊采集漫反射光斑圖像并對其進行處理；所述數字信號處理模塊接收來自圖像采集處理模塊的數據，進行運算處理后，再將相關結果存儲于數據保存模塊中；所述數據傳輸及顯示模塊對圓筒內壁位置信息進行顯示。

作為第三種優選方案，本發明還可配有USB接口、網絡接口或UART芯片；所述UART芯片與數字信號處理模塊實現數據交換。

上述圓筒內外壁位置信息圖像采集檢測系統所采用的圖像采集檢測方法，它包括：圖像采集部分、圖像預處理部分、光斑中心提取部分、內壁距離計算部分；所述圖像采集部分讀取來自漫反射光斑的數字化圖像；圖像預處理部分對所采集的圖像信息進行處理；所述光斑中心提取部分確定光斑的幾何重心；內壁距離計算部分將所述光斑坐標轉換為內壁距離。