[發明專利]基于機器視覺的大長徑比軸類零件直線度誤差檢測方法

無效

• 申請號: 201110419626.2
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102519400A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 郝飛;史金飛;朱松青;張志勝;陳茹雯;韓延祥
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京工程學院
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及一種軸類零件直線度誤差檢測方法，更具體地說，涉及一種基于機器視覺的大長徑比軸類零件直線度誤差檢測方法。

背景技術

視覺是人類感知和理解周邊的世界，從大自然中獲取知識的最主要的手段。在人類獲取的信息中80％來自視覺，其余的20％來自聽覺、味覺、觸覺等。機器視覺，是指利用計算機和一些輔助設備來實現人的視覺功能，從而實現通過二維圖像感知外界事物和客觀三維世界，是一門新興的學科，是令人感興趣的前沿研究領域之一。

隨著機器視覺技術的發展，已經出現了一種把圖像當作檢測和傳遞信息的手段或載體加以利用的新的檢測方法，即基于機器視覺的圖像檢測技術。它是以現代光學為基礎，融光電子學、計算機圖像學、信息處理、機器視覺等科學技術為一體的現代檢測技術。基于機器視覺的圖像檢測技術的儀器設備能夠實現智能化、數字化、小型化、網絡化和多功能化，具備在線檢測、實時分析、實時控制的能力，在軍事、工業、醫學等領域得到廣泛關注和應用。

基于機器視覺的圖像檢測方法在機械零件幾何尺寸檢測中已經有應用，主要集中在基于單幅圖像的尺寸測量和基于圖像拼接的尺寸測量。單幅圖像檢測方法是用一幅圖像來展示整個零件的全貌，通過圖像運算得到零件的幾何尺寸。但是由于相機的視野范圍受到約束，因此方法只適用于較小零件的測量。對于大型零件，圖像檢測技術可以對零件的不同部位進行拍攝，得到多幅局部重疊的高精度圖像，然后利用圖像之間的信息冗余進行圖像拼接得到零件的完整圖像，對拼接后的圖像進行分析可以得到零件的完整結構尺寸。大量的文獻資料已經指出，這一檢測方法需要進行大量的數據存儲和運算，勢必影響檢測方法的實時性。

現有的機械零件直線度測量方法，主要集中在基于單幅圖像的直線度測量。基于單幅圖像的直線度測量方法是用一幅圖像展示被測軸的全貌，通過對這一幅圖像的運算處理得到零件的直線度誤差。但是由于相機的視野范圍與精度是反比例關系，為了獲得較高的檢測精度，被測零件的幾何尺寸必須約束在一定范圍內。天津大學博士后研究工作報告《視覺準則在線測量技術研究》(盧榮勝)對直徑為140mm，長度為1.5m的無縫鋼管的直線度檢測方法進行了研究，是國內開展大長徑比軸類零件直線度檢測方法研究較早的學者。其報告中采用的方法是一種激光視覺方法，檢測設備精度較高，但設備比較昂貴。此外，需要對圖像傳感器進行全局標定，算法實時性受到一定的限制。

1.與本發明相關的現有技術一

現有技術一的技術方案：某軌道車輛門用變導程絲杠長約2m，直徑約為2cm，長徑比為100，屬于大長徑比軸類零件。其直線度是質量控制的重要指標，也是其功能性指標，從客戶反饋的信息來看，即使在生產環節進行了檢測，使用一段時間后，其直線度仍會出現較大的誤差。研究發現，主要是因為檢測手段的精度不夠高。

目前，生產線在用的檢測方法是將絲杠置于工作臺面上，用眼睛去觀察絲杠與工作臺面的接觸情況，透光地方用標準的塞規去檢測，某處能放進塞規，說明該處的直線度誤差已經

現有技術一的缺點：上述檢測方法存在以下幾個缺點：

(1)不能準確的給出直線度誤差的數據；

(2)不能根據數據制定合理的校正方案；

(3)該崗位對工人的技術熟練程度依賴性比較大；

(4)工人的勞動強度比較大；

(5)檢測速度比較慢，無法實現生產線自動化。

2.與本發明相關的現有技術二

現有技術二的技術方案：圖1摘自天津大學盧榮勝博士后工作報告《視覺準則在線測量技術研究》，該測試系統由半導體激光器LD發出一束光平面，它與無縫鋼管相截后，在鋼管的外圓表面形成一條橢圓弧，由CCD攝象機接收各橢圓弧的圖像，經計算機實時圖像處理求得各橢圓弧中心在世界坐標系中的坐標，運用相應的算法，求出鋼管的直線度誤差。

現有技術二的缺點：圖1中采用了半導體激光投射器，該元件屬于高精度產品，價格比較昂貴。方法中采用多個CCD攝像機采集圖像，需要采集的圖像統一到同一個坐標系下方可進行直線度的計算，因此需要較為復雜的標定算法。標定是機器視覺中的一個難點，現有的各種標定技術都有一定的局限性，在一定精度范圍內可用。如線性標定計算精度低，非線性標定需要多次非線性迭代，計算速度低，因此標定技術的成為一個瓶頸。因此，上述方法又借助了其他高精度設備進行了全局標定，這就給方法的推廣帶來了困難。

3.與本發明相關的現有技術三