活塞桿表面缺陷檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)及分析

楊赟愷 袁建東 張嵐

摘 要：針對(duì)活塞桿表面缺陷的問題，設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺的檢測(cè)裝置，在活塞桿使用之前對(duì)其進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。采集完整的活塞桿圓柱面圖像，經(jīng)過快速處理，得出活塞桿是否存在缺陷，及缺陷的具體位置，同時(shí)提供缺陷的尺寸信息。

關(guān)鍵詞：活塞桿；表面缺陷檢測(cè)；機(jī)器視覺；圖像處理

活塞桿是液壓缸中一個(gè)運(yùn)動(dòng)頻繁、技術(shù)要求高的運(yùn)動(dòng)部件，它的泄漏故障會(huì)增加設(shè)備的停工時(shí)間，降低生產(chǎn)率，增加生產(chǎn)成本。因此提前檢測(cè)出活塞桿表面存在的微小缺陷，可以大大減少活塞桿的泄漏問題，對(duì)減少油液資源的浪費(fèi)，避免對(duì)環(huán)境的影響具有重大的意義。

本文將采用機(jī)器視覺的檢測(cè)方法設(shè)計(jì)一套活塞桿表面缺陷檢測(cè)裝置，進(jìn)而快速、有效的篩選出有缺陷的活塞桿。

1 活塞桿表面缺陷檢測(cè)裝置的整體設(shè)計(jì)

為保證檢測(cè)時(shí)的高效性和快速性，采用滾動(dòng)摩擦的方式帶動(dòng)活塞桿前進(jìn)并且采用圖像快速處理系統(tǒng)檢測(cè)采集到的活塞桿表面圖像。為提高拍攝范圍，在活塞桿的長(zhǎng)度方向上，并排放置若干個(gè)CCD以實(shí)現(xiàn)全長(zhǎng)度測(cè)量。為拍攝到完整的活塞桿圓柱面，設(shè)計(jì)一種支撐座放置活塞桿，使活塞桿在攝像頭下繞軸線勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能夠獲得完整的活塞桿表面圖像。整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 基于機(jī)械視覺的表面檢測(cè)裝置

2.1 工作原理與流程

該裝置的工作原理如圖2所示。傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)。相機(jī)固定在相機(jī)支架上，通過采集卡與計(jì)算機(jī)相連，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)拍攝活塞桿圖像。計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)束后篩選出表面有缺陷的活塞桿。

2.2 圖像采集設(shè)備的選型及安裝

圖像采集裝置包括CCD相機(jī)、光源、支架、采集卡和計(jì)算機(jī)。相機(jī)選用分辯率為768×576，幀率25幀/s的OTAM面陣CCD相機(jī)，相機(jī)鏡頭焦距8～。光源采用大功率鹵素?zé)簟ＶЪ懿捎枚喙δ茉O(shè)計(jì)，可在多個(gè)方向上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。面陣采集卡采用Matrox公司的Meteor11系列 PCI采集卡，采集精度為8位。計(jì)算機(jī)的配置是4G內(nèi)存、1T硬盤。

3 總結(jié)與展望

本文針對(duì)活塞桿表面缺陷檢測(cè)問題進(jìn)行了探討，對(duì)活塞桿表面缺陷檢測(cè)裝置的整體設(shè)計(jì)，主要是硬件組成和平臺(tái)的搭建提出了一些新的方法，具有較大的理論意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。雖然本文取得了一定的成果，但是距離實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離。下一步的工作是設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單有效的缺陷活塞桿自動(dòng)篩選裝置。

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：湖州師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：楊赟愷（1995-），男，湖州師范學(xué)院工學(xué)院本科在讀，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。