欧美男生射精高潮视频网站丨无码粉嫩虎白一线天在线观看丨玩弄人妻少妇500系列丨亚洲丰满熟女一区二区v丨九九视频在线观看视频6

當(dāng)前位置：首頁(yè) > 新聞 >

引言
      彈簧表面質(zhì)量檢測(cè)是彈簧加工的重要環(huán)節(jié)。檢測(cè)時(shí)，人們通過(guò)各種試驗(yàn)方法對(duì)彈簧的性能進(jìn)行測(cè)定，從而把彈簧的質(zhì)量定量數(shù)值化，為企業(yè)的質(zhì)量管理與追蹤提供正確的評(píng)定依據(jù)。彈簧的成品檢驗(yàn)主要包括對(duì)彈簧的外觀檢測(cè)、尺寸檢測(cè)、負(fù)荷檢測(cè)等內(nèi)容，這里我們主要完成對(duì)彈簧的外觀檢測(cè)和尺寸檢測(cè)（包括彈簧長(zhǎng)度、線(xiàn)徑、線(xiàn)徑間距和有效圈數(shù)）。
      國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的彈簧檢測(cè)方法一般是人工用游標(biāo)卡尺等工具目測(cè)，這種方法不僅效率低，而且誤差大。有些公司也從國(guó)外進(jìn)口先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行彈簧自動(dòng)檢測(cè)，這一方面大大增加了生產(chǎn)成本，另一方面設(shè)備的維護(hù)也很困難。針對(duì)以上不足，自主開(kāi)發(fā)基于機(jī)器視覺(jué)的彈簧自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有十分重要的意義。該系統(tǒng)主要基于NI公司的LabVIEW圖形編程環(huán)境進(jìn)行開(kāi)發(fā)，界面簡(jiǎn)潔友好，方便檢測(cè)人員操作。對(duì)于同一規(guī)格的彈簧，系統(tǒng)在得到彈簧的所有數(shù)據(jù)后與對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對(duì)，對(duì)彈簧進(jìn)行分類(lèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法，該方法檢測(cè)速度快，精度更高，可靠性更強(qiáng)。
一. 彈簧檢測(cè)平臺(tái)硬件構(gòu)成
  1.1檢測(cè)系統(tǒng)的組成部分
      彈簧自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示，彈簧水平置于白色旋轉(zhuǎn)軸上，由步進(jìn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。PLC除了負(fù)責(zé)發(fā)出脈沖驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)外，也將此脈沖作為外部觸發(fā)信號(hào)接入圖像采集卡，以保證采集到等比例的圖像。相機(jī)采用德國(guó)Basler公司的線(xiàn)陣相機(jī)系列Basler L101k-2k，配合NI公司的PCI-1428圖像采集卡一起完成圖像的采集工作。采集的彈簧展開(kāi)圖如圖1所示。相機(jī)采集完一幀彈簧的展開(kāi)圖后，經(jīng)圖像采集卡送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī)主要完成硬件的配置及初始化、圖像處理、數(shù)據(jù)分析與保存等功能。經(jīng)圖像處理得到彈簧表面缺陷和尺寸的關(guān)鍵參數(shù)后，計(jì)算機(jī)將其與對(duì)應(yīng)規(guī)格的彈簧標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)信息進(jìn)行比對(duì)，以標(biāo)識(shí)不合格彈簧。
   
      圖 1 彈簧自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖
  1.2線(xiàn)陣相機(jī)與采集卡的配合
      線(xiàn)陣相機(jī)的取像原理與面陣不同，它每次只采集一行圖像，只有在鏡頭與被拍攝物體之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)才能采完一幀完整的二維影像。圖2中，縱向?yàn)榫�(xiàn)陣傳感器的方向，其分辨率由線(xiàn)陣CCD決定；橫向表示相機(jī)的掃描方向，其分辨率由步進(jìn)電機(jī)的最小步距決定。電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度過(guò)大，圖像會(huì)被壓縮，如圖2（b）所示；速度太小，圖像則會(huì)被拉伸，如圖2（c）。
   
      圖 2 運(yùn)動(dòng)速度不同時(shí)的對(duì)應(yīng)成像效果
      為了得到等比例的圖像，設(shè)置相機(jī)工作于外部邊沿觸發(fā)模式，如圖3。在這種模式下，相機(jī)的線(xiàn)掃率完全由外部信號(hào)的頻率決定，兩者關(guān)系公式：線(xiàn)掃率＝1／外部信號(hào)頻率。NI公司的PCI-1428圖像采集卡提供了四對(duì)外部觸發(fā)端口（分別從Trig_(0)到Trig_(3)，輸入信號(hào)類(lèi)型為T(mén)TL電平），支持線(xiàn)陣相機(jī)的外同步取像模式。將PLC發(fā)出的脈沖接入PCI-1428采集卡的任一外部觸發(fā)端口，這樣就實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)轉(zhuǎn)速與線(xiàn)掃率之間的對(duì)應(yīng)。MAX（Measurement & Automation Explorer）是NI公司開(kāi)發(fā)出來(lái)方便用戶(hù)對(duì)各種硬件進(jìn)行設(shè)置和測(cè)試的軟件。在MAX中，可以根據(jù)需要配置采集卡的基本參數(shù)，如取像模式，圖像大小，觸發(fā)信號(hào)的類(lèi)型等。
   
      圖 3 外部邊沿觸發(fā)模式（ExSync，Edged-controlled Mode）
二. 彈簧檢測(cè)部分的關(guān)鍵模塊 
      彈簧自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的軟件部分采用NI公司的LabVIEW圖形編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。LabVIEW直觀的圖標(biāo)操作、高效的多線(xiàn)程并行處理以及方便的模塊化特性使得程序的開(kāi)發(fā)周期大大縮短，程序執(zhí)行效率高且擴(kuò)展能力強(qiáng)，便于隨時(shí)查錯(cuò)和修改。彈簧檢測(cè)部分的流程如圖4所示，程序主要由幾個(gè)功能模塊組成：彈簧標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)更新、圖像采集、圖像處理以及數(shù)據(jù)分析處理模塊。
   
      圖 4 圖像處理主程序流程
2.1 彈簧標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)
      在本系統(tǒng)中，彈簧的規(guī)格是以彈簧的外徑尺寸來(lái)區(qū)分的。彈簧標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中包含兩類(lèi)信息：不同規(guī)格彈簧的標(biāo)定信息和對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。相機(jī)位置固定后，圖像X方向單位象素表示的實(shí)際尺寸是不變的，而Y方向的實(shí)際尺寸△Li與彈簧外徑成正比。因此，我們需要事先知道△Li，才能得到彈簧的實(shí)際尺寸值。由于標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)不可能已經(jīng)包含所有規(guī)格彈簧的信息，系統(tǒng)還添加了標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的擴(kuò)展功能，檢測(cè)人員可以隨時(shí)擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)信息。

      圖 5 添加標(biāo)定庫(kù)信息部分
2.2 圖像采集
      對(duì)于線(xiàn)陣圖像的外部觸發(fā)取像，IMAQ提供了兩種基本觸發(fā)模式：可變高度采集（Variable Height Acquisition）和線(xiàn)觸發(fā)采集（Trigger Each Line）。本文采用兩種采集方式相結(jié)合的方法。因?yàn)榇郎y(cè)彈簧外徑大小可變，VHA采集模式可以適應(yīng)變高度的圖像采集，Trigger Each Line模式則保證了相機(jī)的線(xiàn)掃率與馬達(dá)速度同步。

      圖 6 圖像采集子VI
      開(kāi)始采集前，應(yīng)先做這幾步工作：
      （1）IMAQ Init函數(shù)對(duì)采集卡進(jìn)行初始化； 
      （2）在IMAQ Configure List函數(shù)對(duì)緩沖單元進(jìn)行配置。這里每個(gè)單元要在For循環(huán)內(nèi)單獨(dú)開(kāi)辟空間； 
      （3）設(shè)置觸發(fā)類(lèi)型為T(mén)rigger Each Line。要注意的是，使用VHA模式前應(yīng)在MAX中預(yù)先設(shè)置好圖像的最大高度Height（本應(yīng)用中設(shè)置該值為1000），相機(jī)采集完1000行圖像后就會(huì)自動(dòng)停止采集。

2.3 圖像處理 
      對(duì)于機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，NI提供了自動(dòng)檢測(cè)視覺(jué)生成器NI Vision Builder AI和Vision Assistant軟件輔助圖像處理。在它們交互式菜單驅(qū)動(dòng)的環(huán)境下，用戶(hù)無(wú)需編程，即可簡(jiǎn)便的進(jìn)行機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用開(kāi)發(fā)。此外，Vision Builder和Assistant還可以自動(dòng)生成LabVIEW或者C代碼，這在很大程度上簡(jiǎn)化了編程的工作，同時(shí)也為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的擴(kuò)展提供了可能。
Image Mask屏蔽 
      對(duì)于彈簧表面缺陷的檢測(cè)，我們感興趣的只是彈簧線(xiàn)表面的信息，因此，可以利用Image Mask把背景、彈簧線(xiàn)間隙等部分屏蔽。Image Mask函數(shù)有兩種方式進(jìn)行屏蔽，一是直接在圖像上選擇ROI區(qū)（可以為矩形、橢圓等）；另一種方法則是導(dǎo)入已有的mask圖像。根據(jù)圖像特點(diǎn)，這里選擇第二種方法。 
      為了得到彈簧線(xiàn)ROI區(qū)域，首先用類(lèi)內(nèi)方差法對(duì)彈簧原始灰度圖進(jìn)行二值化，然后用Fill Holes函數(shù)填充彈簧表面缺陷區(qū)域，得到無(wú)損的彈簧二值圖，最后對(duì)整幅圖進(jìn)行腐蝕即可得到所需的mask文件。在圖7中可看到，如果最后不對(duì)圖像進(jìn)行腐蝕的話(huà)將會(huì)有彈簧線(xiàn)邊緣存在，這對(duì)我們分析表面缺陷是無(wú)意義的。得到了彈簧輪廓的mask圖像后，在Image Mask函數(shù)中導(dǎo)入此文件，即可得到僅包含表面缺陷的灰度圖。  
     
      圖 7 未經(jīng)腐蝕和經(jīng)過(guò)腐蝕后的mask圖像對(duì)比
顆粒過(guò)濾與分析 
      對(duì)剩下的ROI部分用閾值法二值化，得到包含表面缺陷和噪聲的二值圖像。經(jīng)腐蝕膨脹后，用Particle Filter函數(shù)過(guò)濾掉可疑微小顆粒，即得到彈簧表面缺陷的圖像。利用Particle Analysis函數(shù)得到顆粒的面積大小，經(jīng)標(biāo)定信息換算得到表面缺陷的實(shí)際面積。Particle Analysis函數(shù)提供了近百種顆粒參數(shù)的結(jié)果，包括顆粒的個(gè)數(shù)、周長(zhǎng)、方向等等。 

      2.4 利用SQL Toolkit訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù) 
      LabVIEW SQL Toolkit(又被稱(chēng)作為L(zhǎng)abVIEW Database Connectivity Toolset)是用于數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)的附加工具包，它集成了一系列的高級(jí)功能模塊，這些模塊封裝了大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)操作和一些高級(jí)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪(fǎng)問(wèn)功能，支持ODBC的本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)。該工具包對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)可以通過(guò)udl文件，也可以通過(guò)直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的形式，方便了單機(jī)文件的發(fā)布與應(yīng)用。該庫(kù)分為通用VI與高級(jí)VI，在處理一般的數(shù)據(jù)庫(kù)問(wèn)題時(shí)，使用通用VI能夠快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢(xún)存儲(chǔ)等基本功能。而高級(jí)功能如：帶參數(shù)查詢(xún)，調(diào)用存儲(chǔ)過(guò)程等則可以使用高級(jí)VI來(lái)相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)。總體而言，在檢測(cè)系統(tǒng)中能夠結(jié)合LabVIEW SQL Toolkit進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，提高了編程的快速原型化。 

      2.5 數(shù)據(jù)分析與測(cè)試結(jié)果 
      圖8是彈簧自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的主界面。主程序主要實(shí)現(xiàn)彈簧的檢測(cè)、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)及標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)更新的功能。為了方便檢測(cè)人員操作，界面設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)單。為了測(cè)試算法的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性，我們用一組10個(gè)表面帶缺陷的彈簧進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖9所示。結(jié)果表明，彈簧尺寸的檢測(cè)精度完全符合要求，偏差基本在±0.2mm以?xún)?nèi)，對(duì)同一個(gè)彈簧重復(fù)檢測(cè)的準(zhǔn)確率為100%。 
     
      圖 8 檢測(cè)程序運(yùn)行主界面 
     
      圖 9 樣本缺陷彈簧測(cè)試結(jié)果
三.  結(jié)論 
      在彈簧的質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中引入機(jī)器視覺(jué)，和原人工檢測(cè)系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在： 
      ● 檢測(cè)精度高。人工檢測(cè)彈簧的要求誤差為±0.5mm以?xún)?nèi)，而視覺(jué)檢測(cè)的尺寸能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)誤差在±0.1mm以?xún)?nèi)； 
      ● 檢測(cè)速度快。人工檢測(cè)一個(gè)彈簧的時(shí)間大概為3s，該系統(tǒng)檢測(cè)時(shí)間為1s； 
      ● 人工檢測(cè)有情緒，且人眼易于疲勞，不易保持檢測(cè)效果；然而視覺(jué)檢測(cè)效果穩(wěn)定，對(duì)同一個(gè)彈簧重復(fù)檢測(cè)的準(zhǔn)確率為100%，而且可 24 小時(shí)不停檢測(cè)。 

      現(xiàn)在機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但國(guó)內(nèi)結(jié)合線(xiàn)掃描系統(tǒng)，將機(jī)器視覺(jué)用于彈簧檢測(cè)方面的應(yīng)用尚為空白。由于筆者經(jīng)驗(yàn)尚淺，整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程遇到了很多問(wèn)題，從方案的選擇、硬件系統(tǒng)的搭建到圖像處理算法的研究都花費(fèi)了不少的精力和時(shí)間。事實(shí)證明，選擇LabVIEW作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)是明智的。它簡(jiǎn)便易學(xué)、功能強(qiáng)大，豐富的實(shí)例庫(kù)、完善周到的網(wǎng)絡(luò)支持，都使得整個(gè)開(kāi)發(fā)可以著重于算法的設(shè)計(jì)，無(wú)需在程序的編寫(xiě)方面花費(fèi)太多時(shí)間。機(jī)器視覺(jué)是一種通用性很強(qiáng)的技術(shù)，相關(guān)技術(shù)一致，應(yīng)用差異明顯是各種機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。因此，該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)對(duì)于機(jī)器視覺(jué)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也有一定的參考意義。