圖像處理技術(shù)在零件表面破損檢測中的應用

圖2a，測量系統主要由攝像頭、LED光源、圖像處理單元、可編程控制器（PLC）、顯示器和機械部分等組成，其中，攝像頭用于取像；LED光源提供穩定的、長(cháng)效的光源，保證取像質(zhì)量；可編程控制器（PLC）對測量系統的功能執行予以控制；圖像處理單元對數據進(jìn)行處理、分析，并提供信號輸出；顯示器顯示取像情況和數據分析結果；機械部分支承和實(shí)施測量過(guò)程中的動(dòng)作。

測量系統的運行過(guò)程和特點(diǎn)

檢測裝置為一臺式儀器，結構很緊湊。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(guò)樞軸支承在支架7上。安裝在機架9一側的步進(jìn)電機5，借助同步齒形帶6和樞軸上的同步輪可帶動(dòng)擺臂4回轉，轉動(dòng)的范圍為±150，由布置在機架兩側的二個(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，用于確保實(shí)施測量前工件在夾具上的準確定位，并接通光源。

圖3 專(zhuān)用檢測設備結構簡(jiǎn)圖

連桿結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）。在擺臂驅動(dòng)機構的帶動(dòng)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(guò)RS232接口，把攝像頭在每個(gè)位置連續三次采樣的數值結果，傳輸到可編程控制器PLC進(jìn)行比較。如果上述連續三次的測得結果都相同，則這個(gè)數值被確認為可靠值，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)位置連續三次的檢測結果不相同，則需再執行一回連續三次的采樣，并對結果做比較。若反復五個(gè)循環(huán)（15次采樣）都無(wú)法得到可靠值，則整個(gè)檢測系統將自動(dòng)進(jìn)行復位，擺臂驅動(dòng)機構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“系統故障”的信號。

作為一種表面缺陷測量，上述檢測系統具有圖像的直觀(guān)顯示與測量結果的分析判斷相結合的特點(diǎn)。對于連桿結合面破口缺損的面積檢測，通過(guò)圖像處理中的優(yōu)化算法將破口影像獨立出來(lái)，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(guò)對黑色像素點(diǎn)的統計計算和單位轉換，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(xiàn)性長(cháng)度的檢測，乃是利用“邊界掃描法”通過(guò)沿X方向和Y方向的掃描，找到破口的邊界，然后根據對兩組平行線(xiàn)所圍成的矩形、即包絡(luò )破口邊界的那個(gè)矩形的對角線(xiàn)的計算，來(lái)確定破口缺損部分的最大線(xiàn)性長(cháng)度。

每完成一次檢測，在顯示器上將呈現的測量結果包括：面積CA01、X方向長(cháng)度CA02、Y方向長(cháng)度CA03和最大線(xiàn)性長(cháng)度CA04等4項。然后，根據事先設定的評定指標，對結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(jiǎn)捷的方式表明被檢工件的狀態(tài)。