[發(fā)明專利]沖擊試樣自動加工裝置在線檢測視覺系統(tǒng)及其圖像處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810209683.6
• 申請日: 2008-12-12
• 公開（公告）號: CN101532926A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設計）人: 王長利;周立民;周立富;張殿英;劉杰;劉祥峰;范壯
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾華工機床制造有限公司;哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N3/30
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司
• 代理人: 吳振剛

技術領域

本發(fā)明是金屬沖擊試樣自動化加工系統(tǒng)的重要組成部分。涉及在線檢測和圖像處理專業(yè)領域。

背景技術

夏比沖擊試驗所需的試樣，其中主要尺寸、形狀、表面質量及形位公差的技術要求是必須保證的。沖擊試樣自動加工系統(tǒng)主要對銑削V型缺口后的沖擊試樣進行尺寸和形狀檢測，包含三個部分：

(1)檢測V型缺口角度Φ，如果測量結果Φ>47°或Φ<43°，則給出換刀具信號；如果結果符合精度要求，則給出角度合格信號。

(2)檢測圓弧半徑R，若測量結果符合精度要求，即R∈(0.225mm，0.275mm)，不超差，則檢測L₂。如果測量結果超差，則給出換刀或者修刀的信號。

(3)檢測L₂，檢測跟第一步相似，如果L₂>2.03mm，計算進給量并繼續(xù)進給；如果L₂<1.97mm，給出產品不合格命令；L₂∈(1.97mm，2.03mm)，給出合格信號，并反饋給運控系統(tǒng)，控制L₂加工。

沖擊試樣自動加工系統(tǒng)由一銑(平面銑)、二銑(分料)和成型銑(銑V型槽)三部機床、三維機械手、料位轉換和定位裝置、排屑、去毛刺裝置及打號機等機械裝置組成，整個系統(tǒng)由包含運動控制系統(tǒng)(包括PLC控制子系統(tǒng)及伺服控制子系統(tǒng))和視覺檢測系統(tǒng)的集成控制系統(tǒng)實行控制，實現(xiàn)沖擊試樣的全自動加工。視覺檢測是該系統(tǒng)完全實現(xiàn)全自動化加工的關鍵技術。人工檢測產品質量效率低、精確度不高、無法實時在線測量，生產的柔性及自動化程度受限制，不適用于大批量的生產過程。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的在于公開應用于沖擊試樣自動加工裝置的在線檢測視覺系統(tǒng)及其圖像處理方法。

本發(fā)明以機器視覺技術為基礎，以圖像處理技術為方法，針對機械加工的特殊條件及對沖擊試樣在線檢測的技術要求，結合機器視覺系統(tǒng)的功能及結構特點，利用圖像采集、顯示、處理和分析技術，完成沖擊試樣尺寸在線視覺檢測系統(tǒng)的設計。可以提高生產的柔性及自動化程度，適用于大批量的生產過程，可以解決人工檢測產品質量效率低、精確度不高、無法實時在線測量的缺點，其應用前景十分廣闊。

本發(fā)明圖像處理過程為：首先利用CCD攝像技術及圖像采集卡采集工件端面靜態(tài)圖像，圖像信息傳至計算機后，圖像處理軟件對信息進行全面處理，最終計算出工件的實際尺寸，將測試結果傳給控制軟件，經過甄別處理后得出進一步加工或停止加工的指令，發(fā)出信號，啟動相應的運動控制程序和伺服執(zhí)行機構完成后續(xù)正常的自動加工過程。

本發(fā)明沖擊試樣加工視覺檢測系統(tǒng)的構成：

系統(tǒng)的硬件由下述幾部分組成：

照明系統(tǒng)、CCD攝像機及光學鏡頭、攝像機與光源安裝裝置、圖像采集卡和計算機。攝像頭處在一個密封的裝置中，當運動控制系統(tǒng)給出采集圖像的信號時，攝像頭前方的保護屏打開后，進行圖像的采集。同時將光源也放置在此裝置中，并設計了保持焦距為定值的機構。圖像采集卡接收從CCD攝像頭中輸入的模擬電信號，由A/D轉換為離散的數字信號，將離散的信號存儲在圖像的一個或者多個存儲單元中，當計算機發(fā)出傳送指令時，經過PCI總線將圖像信息傳到計算機內存以便于計算機的運算處理，或者直接送到顯示卡上進行顯示。

圖像采集卡能夠輸出四路模擬信號，具有外部觸發(fā)功能，可以通過RTSI(實時系統(tǒng)總線)與運動控制卡連在一起相互觸發(fā)，完成視覺系統(tǒng)與運動控制系統(tǒng)的相互的數據信號交換功能。

計算機系統(tǒng)的配置為：CPU為P_III1.8G以上，內存256MB以上，硬盤在20G以上，32M以上的VGA顯卡，選擇奔騰系列，采用了最新的MMX技術，包含大量通用指令，完全兼容于現(xiàn)存的各類操作系統(tǒng)與應用軟件。利用MMX技術對于大多數圖像采集視覺函數，如濾波、閾值處理、運算、邏輯和形態(tài)學都有顯著的性能增益。

視覺檢測中的圖像處理方法為：

1、圖像預處理：首先對圖像進行預處理，本發(fā)明選定了3×3的中值濾波的圖像預處理方法。

2、圖像分割：本發(fā)明采用基于區(qū)域分割的方法。可以對二值圖像進行處理從而改善邊緣分割的效果，

3、二值化：本發(fā)明采用最大類間方差法進行二值化處理。

4、數學形態(tài)學處理：采用四種基本變換：腐蝕、膨脹、開運算和閉運算，形成圖像的形態(tài)變換，從而達到圖像分析和特征提取的目的。