基于機(jī)器視覺的圓盤分切刀軸向間隙檢測研究.pdf

1、機(jī)器視覺技術(shù)是圖像處理技術(shù)、自動控制技術(shù)、人工智能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，隨著機(jī)器視覺技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器視覺技術(shù)在工業(yè)自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，使工業(yè)自動化水平得到進(jìn)一步的提高。尺寸測量是機(jī)器視覺技術(shù)一項(xiàng)重要的工業(yè)應(yīng)用技術(shù)，利用光學(xué)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(shí)還大大提高了工作效率，使產(chǎn)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(jìn)行分切加

2、工的工藝，金屬板材進(jìn)行分切加工時(shí)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(guān)鍵工藝參數(shù)，因此需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。目前進(jìn)行圓盤分切刀軸向間隙檢測時(shí)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(jī)器視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)對圓盤分切刀軸向間隙的非接觸檢測。主要研究內(nèi)容包括:(1)根據(jù)檢測要求，確定機(jī)器視覺系統(tǒng)主要光學(xué)硬件，搭建圓盤分切刀軸向間隙檢測實(shí)驗(yàn)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(dǎo)致圖像畸變，影響工業(yè)檢測，提出了利用彈性力學(xué)和有限元變形的圖像畸變校正方法;(3)為了更真實(shí)反映圓盤分切刀實(shí)際結(jié)構(gòu)情況，設(shè)計(jì)加工圓盤分切刀模擬結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)圓盤分切刀間隙調(diào)整結(jié)構(gòu)，利用所搭建的視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圓盤刀間隙檢測工作。
　　首先，根據(jù)圓盤分切刀的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，普通工業(yè)鏡頭無法保證獲取的目標(biāo)圖像放大倍率一致，而遠(yuǎn)心鏡頭由于其平行光路設(shè)計(jì)可以使檢測目標(biāo)在一定物距范圍內(nèi)成像放大倍率保持一致，因此選用物距遠(yuǎn)心鏡頭;同時(shí)本

4、檢測工作為小視野檢測，目標(biāo)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(jī)、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(xué)硬件搭建圓盤分切刀軸向間隙檢測實(shí)驗(yàn)臺;
　　其次，利用視覺系統(tǒng)進(jìn)行圖像獲取時(shí)，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(dǎo)致獲取的圖像存在著圖像畸變，影響檢測精度，需對畸變進(jìn)行校正。本文中給出了一種以平面棋盤為標(biāo)定模板，利用彈性力學(xué)和有限元變形方法進(jìn)行圖像

5、畸變校正的算法。根據(jù)有限元單元節(jié)點(diǎn)位移求取單元內(nèi)任一點(diǎn)位移的數(shù)學(xué)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(diǎn)看作成有限元四邊形單元節(jié)點(diǎn)，通過棋盤格角點(diǎn)位移求取棋盤單元格內(nèi)任意點(diǎn)位移的方法，實(shí)現(xiàn)對棋盤單元格畸變圖像逐點(diǎn)校正，最終實(shí)現(xiàn)棋盤模板圖像的畸變校正。
　　最后，利用光學(xué)的方法實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)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(biāo)圖像，采用Vertex掃描法實(shí)現(xiàn)對圓盤分切刀刀刃點(diǎn)信息的獲取，從而實(shí)現(xiàn)在圖像坐標(biāo)