基于機器視覺的圓盤分切刀軸向間隙檢測研究.pdf

1、機器視覺技術是圖像處理技術、自動控制技術、人工智能技術的有機結合，隨著機器視覺技術的不斷發(fā)展，機器視覺技術在工業(yè)自動化生產系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用，使工業(yè)自動化水平得到進一步的提高。尺寸測量是機器視覺技術一項重要的工業(yè)應用技術，利用光學的非接觸檢測方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的接觸式檢測方法，不僅解決了人工無法工作的環(huán)境問題，同時還大大提高了工作效率，使產品在線檢測、自動控制成為了可能。
　　圓盤剪是采用一副上下成對的圓盤刀對金屬板材進行分切加

2、工的工藝，金屬板材進行分切加工時圓盤分切刀軸向間隙是影響金屬板材分切斷面形貌和尺寸形狀精度的關鍵工藝參數(shù)，因此需要進行嚴格的控制。目前進行圓盤分切刀軸向間隙檢測時仍主要采用千分尺或塞尺等傳統(tǒng)工具，不僅工作效率低而且檢測精度不易保證，本文研究利用機器視覺技術實現(xiàn)對圓盤分切刀軸向間隙的非接觸檢測。主要研究內容包括:(1)根據(jù)檢測要求，確定機器視覺系統(tǒng)主要光學硬件，搭建圓盤分切刀軸向間隙檢測實驗臺;(2)由于鏡頭自身物理特性使得其存在著一定程

3、度的鏡頭畸變，從而導致圖像畸變，影響工業(yè)檢測，提出了利用彈性力學和有限元變形的圖像畸變校正方法;(3)為了更真實反映圓盤分切刀實際結構情況，設計加工圓盤分切刀模擬結構、設計圓盤分切刀間隙調整結構，利用所搭建的視覺系統(tǒng)實現(xiàn)圓盤刀間隙檢測工作。
　　首先，根據(jù)圓盤分切刀的結構特點，普通工業(yè)鏡頭無法保證獲取的目標圖像放大倍率一致，而遠心鏡頭由于其平行光路設計可以使檢測目標在一定物距范圍內成像放大倍率保持一致，因此選用物距遠心鏡頭;同時本

4、檢測工作為小視野檢測，目標圖像需要具有明顯邊緣特征，據(jù)此選取1/2"CMOS IDS工業(yè)相機、平行光源，所選取的視覺系統(tǒng)工作視場為8mm×6mm。根據(jù)所選取的光學硬件搭建圓盤分切刀軸向間隙檢測實驗臺;
　　其次，利用視覺系統(tǒng)進行圖像獲取時，由于鏡頭自身物理特性使得鏡頭本身存在著一定的鏡頭畸變，從而導致獲取的圖像存在著圖像畸變，影響檢測精度，需對畸變進行校正。本文中給出了一種以平面棋盤為標定模板，利用彈性力學和有限元變形方法進行圖像

5、畸變校正的算法。根據(jù)有限元單元節(jié)點位移求取單元內任一點位移的數(shù)學思想，將棋盤模板中棋盤格看作成有限元四邊形單元，棋盤格角點看作成有限元四邊形單元節(jié)點，通過棋盤格角點位移求取棋盤單元格內任意點位移的方法，實現(xiàn)對棋盤單元格畸變圖像逐點校正，最終實現(xiàn)棋盤模板圖像的畸變校正。
　　最后，利用光學的方法實現(xiàn)對目標圖像軸向間隙檢測，根據(jù)本文中所獲取的圓盤分切刀目標圖像，采用Vertex掃描法實現(xiàn)對圓盤分切刀刀刃點信息的獲取，從而實現(xiàn)在圖像坐標