基于线阵CCD的机器视觉测量系统的研究

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随着汽车行业的蓬勃发展,人们对其零部件的检测精度、检测效率和生产自动化程度的要求也越来越高。得益于光、电子、精密机械及计算机控制技术的快速发展,视觉检测逐步发展为一门现代综合科学技术,并以其速度快、精度高和非接触等优势,在很多工业检测领域中获得了日渐广泛的运用。选取火花塞为研究实体,对现有生产线上的一套基于面阵相机的静态视觉检测系统进行了进一步的改进与完善,提出采用线阵相机来对图像进行动态采集,完成火花塞的间隙测量。(1)根据检测系统的功能及主体设计要求,设计了工件的自动检测装置。该检测系统的硬件部分分为机械传动结构和视觉成像结构,对于传动结构,通过滚珠丝杠的伺服控制,实现了工件的匀速运动与精确定位;对于视觉成像结构,提出了在图像采集卡接收到编码器发出的脉冲信号后,采用高扫描频率和高分辨率的线阵相机,对运动的工件进行逐行扫描,完成了工件的连续拍摄。成功搭建了检测系统装置,对硬件设备进行了参数配置,实现了待检测工件的图像数据采集。(2)采用三维设计软件ProE,建立了装置三维模型。根据相机组件在空间不同安装位置的情况,采用ANSYS Workbench对固定相机的型材支架进行材料属性设置和网格划分,在相关零部件的重力下,对其进行挠曲变形有限元仿真。根据有限元分析得到的挠曲变形量和分析检测装置系统装配公差得到的误差值,采用微调装置进行调整,从而使相机CCD平面与工作台平面能够保持一定的平行度;保证了线阵相机采集到的是不发生畸变的图像,提高了图像质量,降低了系统的测量误差。(3)针对采集到的图像,选取了合理的图像处理算法。首先选择中值滤波对图像进行去噪处理;然后采用最大类方差法获取图像的最佳阈值,根据此阈值对图像进行分割,进而得到较为清晰的二值化图像;最后通过Roberts边缘算子,实现边缘的快速检测。通过多次图像处理,准确地提取了图像的特征,保证了测量的精度。(4)对检测系统的软件部分进行研究和设计,实现了装置对工件的自动检测功能。采用MATLAB完成了图像处理的用户界面设计。归纳分析实验结果可得,该检测装置满足了测量精度要求,证明了此测量系统设计的可行性。实践证明,采用线阵CCD对工件进行图像采集,可以提高火花塞测量系统的精度和效率,为制造型企业的自动化检测提供了实时高效的技术手段,具有重要的理论研究价值和广泛的市场应用前景。
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