基于影像測(cè)量方法的楔形塞尺全自動(dòng)檢測(cè)解決方案

姚興宇

(遼寧省計(jì)量科學(xué)研究院，遼寧沈陽(yáng)110004)

0 引言

楔形塞尺又叫縫隙規(guī)、孔尺、間隙尺、斜度規(guī)等，一般為金屬制成，在其中斜的一面上有刻度，用來(lái)測(cè)量縫的寬度。測(cè)量的時(shí)候塞入縫隙內(nèi)，直至卡住不能再往里，此時(shí)顯示刻度為縫隙寬度。楔形塞尺是一種施工用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工具，一般用于檢查門(mén)窗縫隙，測(cè)量地面的平整度、水平度等。楔形塞尺具有價(jià)格低，準(zhǔn)確度高，市場(chǎng)保有量大等特點(diǎn)。作為一種計(jì)量器具，對(duì)其檢測(cè)歷來(lái)是個(gè)難題。

1 主流楔形塞尺的檢測(cè)方法及其不足

主流楔形塞尺的檢測(cè)方法有:卡尺測(cè)量法和萬(wàn)工顯法。

1)卡尺測(cè)量法

該計(jì)量器具價(jià)格較低，檢測(cè)費(fèi)用相應(yīng)不高，目前很多單位為了節(jié)約檢測(cè)資金成本以及時(shí)間成本，往往采用卡尺對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。但因楔形塞尺測(cè)量面是相互成交叉方向的斜面，卡尺兩測(cè)量面卻是相互平行的，因此從原理上來(lái)說(shuō)卡尺測(cè)量爪是無(wú)法卡到楔形塞尺被測(cè)刻線上的，所以雖然用卡尺檢測(cè)楔形塞尺速度較快，但這種方法是錯(cuò)誤的。

2)萬(wàn)工顯法

該方法需要通過(guò)人眼瞄準(zhǔn)楔形塞尺每條刻線中間位置處，通過(guò)計(jì)算兩中間位置連線來(lái)測(cè)量楔形塞尺測(cè)量面寬度。這種方法從原理上說(shuō)是正確的，但因楔形塞尺刻線較密，需要檢測(cè)點(diǎn)數(shù)較多，效率低，檢測(cè)一把楔形塞尺需要很長(zhǎng)的時(shí)間，檢測(cè)成本高，因此該方法目前很少被檢測(cè)單位采用。

2 基于影像測(cè)量方法的塞尺全自動(dòng)檢測(cè)方案

目前非接觸測(cè)量?jī)x器中，影像測(cè)量?jī)x是自動(dòng)化程度和準(zhǔn)確度都非常高的儀器，正在被廣大檢測(cè)機(jī)構(gòu)接受作為其主要檢測(cè)工具。本文以TESA，VISIO300DCC型號(hào)的影像測(cè)量?jī)x為例，探討基于影像測(cè)量方案的楔形塞尺自動(dòng)化檢測(cè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)的方式。

為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，必須首先在塞尺尺身上建立坐標(biāo)系，首先粗建坐標(biāo)系，二維坐標(biāo)類測(cè)量?jī)x器建立坐標(biāo)系的方法很多，例如:兩條相交線法，一圓一直線法，兩個(gè)圓法等等。這里推薦用相交直線法，如圖2楔形塞尺建立坐標(biāo)系示意圖，即以兩條相交直線的交點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以其中一條直線作為X軸，繞該X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°作為Y軸。結(jié)合楔形塞尺粗建楔形塞尺坐標(biāo)系的方法為:以其任意一邊斜邊，與該塞尺最大刻線處的刻線交點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，以楔形塞尺最大處的刻線作為X軸，建立好坐標(biāo)系后，把影像儀模式改變成為DCC模式(全自動(dòng)測(cè)量模式)，再次以同樣的方法精建坐標(biāo)系，自動(dòng)化的坐標(biāo)系完成后，機(jī)器就能識(shí)別出該塞尺所在位置了。

圖2 楔形塞尺建立坐標(biāo)系示意圖

測(cè)出楔形塞尺主要測(cè)量面的實(shí)際寬度，測(cè)量方法如下:因塞尺每條刻線都有一定寬度，為了測(cè)量出塞尺刻線處塞尺的實(shí)際寬度，并且保證測(cè)量準(zhǔn)確度，就要求測(cè)出塞尺刻線中心處的寬度。具體做法如下，每條刻線處放大后均近似矩形處理，自動(dòng)測(cè)量?jī)蓷l長(zhǎng)邊，利用該兩條長(zhǎng)邊構(gòu)造出刻線中心線，利用中心線和塞尺兩條斜邊構(gòu)造出兩點(diǎn)，求出兩點(diǎn)距離即為刻線處楔形塞尺的寬度。在機(jī)器自動(dòng)運(yùn)行前，影像測(cè)量?jī)x的參數(shù)必須設(shè)置正確，這直接影像測(cè)準(zhǔn)確度。例如:棱的選擇上，一定選好直線的搜索方向是由明到暗，還是由暗到明，這里推薦由暗到明。在棱的選擇上，要選擇優(yōu)勢(shì)棱，濾波器數(shù)值定在6左右，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)，通過(guò)以上設(shè)置既可以保證每條線的采樣點(diǎn)足夠充分，又可以防止因塞尺本身臟點(diǎn)或塞尺刻線粗糙導(dǎo)致的刻線采樣點(diǎn)讀取錯(cuò)誤，而引入粗大誤差。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，該程序只需在塞尺上粗建坐標(biāo)系，就可以全自動(dòng)測(cè)出該塞尺任意測(cè)量面處的寬度，提高了測(cè)量速度，增加了測(cè)量的穩(wěn)定性。因市面上常見(jiàn)的楔形塞尺最高精度為0.05 mm，一般影像儀的最大允許誤差一般在2～3 μm左右，基于影像的測(cè)量方法對(duì)于檢測(cè)楔形塞尺測(cè)量的不確定度可以控制在6 μm之內(nèi)，可以滿足開(kāi)展工作的需要。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了表1的結(jié)論。

表1 塞尺全自動(dòng)檢測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析(測(cè)五條刻線為例)

從表1中可以看出影像測(cè)量?jī)x法在同時(shí)考慮測(cè)量時(shí)長(zhǎng)和準(zhǔn)確度時(shí)，優(yōu)于卡尺測(cè)量法和萬(wàn)工顯法。因此基于影像測(cè)量方法的塞尺全自動(dòng)檢測(cè)方法省時(shí)、可行，應(yīng)該得到推廣。

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