圖像處理技術(shù)在零件表面破損檢測中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

圖2a，測量系統(tǒng)主要由攝像頭、LED光源、圖像處理單元、可編程控制器（PLC）、顯示器和機(jī)械部分等組成，其中，攝像頭用于取像；LED光源提供穩(wěn)定的、長效的光源，保證取像質(zhì)量；可編程控制器（PLC）對測量系統(tǒng)的功能執(zhí)行予以控制；圖像處理單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，并提供信號輸出；顯示器顯示取像情況和數(shù)據(jù)分析結(jié)果；機(jī)械部分支承和實(shí)施測量過程中的動作。

測量系統(tǒng)的運(yùn)行過程和特點(diǎn)

檢測裝置為一臺式儀器，結(jié)構(gòu)很緊湊。從圖3的兩個(gè)示意圖可看出，攝像頭3固定在擺臂4的一端，其另一端通過樞軸支承在支架7上。安裝在機(jī)架9一側(cè)的步進(jìn)電機(jī)5，借助同步齒形帶6和樞軸上的同步輪可帶動擺臂4回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動的范圍為±150，由布置在機(jī)架兩側(cè)的二個(gè)接近傳感器8輔助定位。另外一對光電傳感器安放在工件1的入口處兩側(cè)，用于確保實(shí)施測量前工件在夾具上的準(zhǔn)確定位，并接通光源。

圖3 專用檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)簡圖

連桿結(jié)合面破口缺損的測量實(shí)例

攝像頭，即擺臂的原始狀態(tài)在偏右的位置（在圖2b中的A）。在擺臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，攝像頭順序從右、中、左三個(gè)夾角互為150的位置，即A-B-C處分別采樣。同時(shí)，圖2a框圖中的圖像處理單元通過RS232接口，把攝像頭在每個(gè)位置連續(xù)三次采樣的數(shù)值結(jié)果，傳輸?shù)娇删幊炭刂破鱌LC進(jìn)行比較。如果上述連續(xù)三次的測得結(jié)果都相同，則這個(gè)數(shù)值被確認(rèn)為可靠值，隨后就存入PLC的堆棧，用于最終對三個(gè)方位檢測結(jié)果比較，并找出其中的最大值。

如果攝像頭在每個(gè)位置連續(xù)三次的檢測結(jié)果不相同，則需再執(zhí)行一回連續(xù)三次的采樣，并對結(jié)果做比較。若反復(fù)五個(gè)循環(huán)（15次采樣）都無法得到可靠值，則整個(gè)檢測系統(tǒng)將自動進(jìn)行復(fù)位，擺臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶其上所裝的攝像頭又回到右邊的初始位置。與此同時(shí)，裝置發(fā)出“系統(tǒng)故障”的信號。

作為一種表面缺陷測量，上述檢測系統(tǒng)具有圖像的直觀顯示與測量結(jié)果的分析判斷相結(jié)合的特點(diǎn)。對于連桿結(jié)合面破口缺損的面積檢測，通過圖像處理中的優(yōu)化算法將破口影像獨(dú)立出來，其中破口缺損部分的影像二值化為黑色，其它部分的影像為白色。然后，通過對黑色像素點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算和單位轉(zhuǎn)換，就能得到破口缺損部分的面積大小，進(jìn)而作出合格與否的判斷。至于對破口最大線性長度的檢測，乃是利用“邊界掃描法”通過沿X方向和Y方向的掃描，找到破口的邊界，然后根據(jù)對兩組平行線所圍成的矩形、即包絡(luò)破口邊界的那個(gè)矩形的對角線的計(jì)算，來確定破口缺損部分的最大線性長度。

每完成一次檢測，在顯示器上將呈現(xiàn)的測量結(jié)果包括：面積CA01、X方向長度CA02、Y方向長度CA03和最大線性長度CA04等4項(xiàng)。然后，根據(jù)事先設(shè)定的評定指標(biāo)，對結(jié)合面破口缺損的狀態(tài)作出判斷。為方便操作人員在批量生產(chǎn)條件下的使用，機(jī)體正面的上部有綠色（合格）指示燈或紅色（不合格）指示燈，以更簡捷的方式表明被檢工件的狀態(tài)。