基于机器视觉的弹簧测量系统的研究与实现

发布时间：2020-05-17 07:22

【摘要】：对于弹簧等零件的测量目前主要采用人工测量,工作效率低、精度差、稳定性低、测量数据不能进行实时存储,因此处理速度及精度难以达到要求。机器视觉是一项将视觉与图像处理相结合的新技术,能够实现光通信一体化,多数应用于工业机器人等智能设备中,发展前景非常好。鉴于工业中高精度二维尺寸的测量要求,本文利用图像处理软件的功能,设计了一种基于机器视觉的弹簧尺寸测量的系统,研究了系统的硬件构成和软件处理,阐述了机器视觉系统的关键技术,主要内容如下:1.弹簧图像的采集。将待测量的柱状弹簧放置于被测平台上,用相机和双远心镜头配合平行光源在最清晰的位置采集弹簧的高度图像,利用“工业4.0智能工厂”中的双远心视觉检测工位采集弹簧的圆环图像,即外圆和内圆图像。2.用机器视觉软件HALCON对弹簧图像进行预处理。首先对采集到的弹簧图像进行灰度化处理,然后对灰度图像进行锐化空间滤波处理,有效地除去图像中的噪声,使得边缘轮廓更加清晰,再分割弹簧的内圆和外圆,为选取感兴趣的区域奠定基础。3.将Canny算子和双线性插值算法结合,选取图像的感兴趣区域,提取亚像素边缘。在弹簧位置的定位过程中,用基于形状的模板匹配的方法,把选取的弹簧轮廓区域作为形状匹配的模板,再结合图像金字塔快速搜索模板的位置,并对模板图像进行仿射变换处理,使得匹配结果更加精确。4.用基于Tukey的最小二乘法拟合弹簧的内、外圆,得到内径和外径的尺寸,根据弹簧的高度图像生成的最小外接矩形可以得到外径和高度尺寸,最后经过系统标定完成由像素级转换成实际的毫米级的测量工作,并将用自己设计的HALCON软件算法测得的尺寸数据与弹簧的实际尺寸做误差分析。5.使用VisionBank视觉检测软件对弹簧的内径和外径尺寸进行测量,并将测得的结果与自己设计的HALCON软件算法处理测得的结果进行比较及误差分析。
【图文】：

首先将弹簧放置在双远心视觉检测模块中的镜头正下方的传带的光纤传感器检测到弹簧已到位，通过输送带在光电转换模块的作给相机一个触发信号对弹簧进行拍照。软件部分主要是根据设计的流程 软件算法实现了对弹簧尺寸的测量。2.1 系统硬件的设计器视觉的在线检测中，采集的过程往往因为光学成像系统带来的误差使得不到提高、处理难度加大，而采集过程依赖于硬件器件，于是对硬件关重要。机器视觉系统的连接方案为：每个相机装配一个镜头、一个电源及光源控制器、一根网线，占用一个网口通道；每个工位配有 1 台工相机工位外），，装有两个网卡和一个 I/O 卡。系统的框图设计如图 2-1 所示，其中硬件器材[6,9]主要有相机、镜头、光感器等。

硬件平台
【学位授予单位】：聊城大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TH135

【参考文献】

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本文编号：2668151