基于圖像處理的機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

韓磊

摘要：現(xiàn)代工業(yè)對(duì)于高精度零部件的需求越來越大，隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展以及基于圖像處理的機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)的發(fā) 展和應(yīng)用，能夠有效的對(duì)機(jī)械零部件的各種尺寸參數(shù)進(jìn)行精確的測(cè)量，尤其是對(duì)于一些機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件，通過在這些 零部件進(jìn)行測(cè)量能夠有效的提高零部件測(cè)量的效率與質(zhì)量。本文首先分析了機(jī)械零件檢測(cè)具體過程，介紹了基于圖像處理的 機(jī)械零部件檢測(cè)方法的發(fā)展歷程，然后對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：圖像處理；機(jī)械零部件；檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）06-0157-01

引言

計(jì)算機(jī)視覺及模式識(shí)別技術(shù)是一種利用計(jì)算機(jī)和傳感器來實(shí)現(xiàn)

對(duì)外部目標(biāo)的檢測(cè)，以達(dá)到類似于人的智能視覺與判斷處理的技術(shù)， 該執(zhí)行過程被稱為機(jī)器視覺。近年來，基于計(jì)算機(jī)圖像處理的零部 件檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備制造加工的融合度越來越高。研究基于圖像處理 的機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)具有重要意義。

1 機(jī)械零件檢測(cè)具體過程

1.1 測(cè)量基準(zhǔn)的合理選擇

在測(cè)量基準(zhǔn)的選擇方面，應(yīng)當(dāng)與設(shè)計(jì)及工藝要求保持一致性，

且在選擇標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇較高精度及準(zhǔn)確度，在實(shí)際測(cè)量中將較穩(wěn) 定位置當(dāng)做測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，所選擇的這種標(biāo)準(zhǔn)才能夠保證與整體零件設(shè) 計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符合。比如，在對(duì)同軸度及圓跳動(dòng)進(jìn)行測(cè)量過程中，可選 擇內(nèi)孔作為標(biāo)準(zhǔn)，從而保證進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。

1.2 零件表面檢測(cè)

通常情況下，機(jī)械零件使用年限與零件表面質(zhì)量之間存在十分

密切的關(guān)系，并且零件產(chǎn)品的很多方面性能，比如耐久性及可靠性 等，這些均與零件表面質(zhì)量之間存在十分密切的關(guān)系。對(duì)零件表面 質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，其目的主要就是對(duì)機(jī)械零件實(shí)際加工過程中各種加 工工藝所產(chǎn)生影響進(jìn)行充分了解，在此基礎(chǔ)上才能夠使零件表面質(zhì) 量得到較好保證，同時(shí)可使產(chǎn)品質(zhì)量得以有效提升。另外，通過對(duì) 零件表面實(shí)行檢測(cè)，還能夠有效避免零件表面受到損傷而又質(zhì)量問 題出現(xiàn)，同時(shí)，在檢測(cè)人員實(shí)施檢測(cè)工作過程中，還應(yīng)當(dāng)注意真實(shí) 記錄零件表面情況，在此基礎(chǔ)上才能夠使機(jī)械零件質(zhì)量得到較好保 證。

2 發(fā)展歷程

機(jī)械零部件的加工精度直接影響著機(jī)械零部件的生產(chǎn)效率和產(chǎn)

品品質(zhì)。為確保機(jī)械零部件的加工質(zhì)量需要積極做好機(jī)械零部件的 幾何精度與尺寸精度的檢測(cè)。在對(duì)機(jī)械零部件進(jìn)行幾何與尺寸精度 檢測(cè)的過程中主要涉及到以下尺寸：機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)尺寸、機(jī)械 零部件的外形輪廓以及機(jī)械零部件的位置公差等。在對(duì)機(jī)械零部件 進(jìn)行精度檢測(cè)的過程中主要利用的是卡尺、尺規(guī)、萬能工具顯微鏡 等的傳統(tǒng)檢測(cè)手段，上述檢測(cè)手段存在著檢測(cè)效率不高且誤差較大 的不足，隨著現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)于機(jī)械零部件的檢測(cè)精度 與檢測(cè)效率的要求越來越高，尤其是涉及到一些曲面、異形件等的 檢測(cè)時(shí)傳統(tǒng)的檢測(cè)手段已經(jīng)無法滿足檢測(cè)需求?；趫D像處理的機(jī) 械零部件檢測(cè)自上世紀(jì) 90 年代發(fā)展應(yīng)用至今廣泛應(yīng)用于機(jī)械零部 件檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域，基于圖像處理的機(jī)械零部件檢測(cè)方法具有非接 觸、檢測(cè)精度高等的特點(diǎn)，主要是在利用現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上所 發(fā)展起來的，其內(nèi)含有光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)、信息處理等的多 項(xiàng)學(xué)科，采用的圖像測(cè)量系統(tǒng)為技術(shù)核心其在航空遙感測(cè)量、幾何 量的測(cè)量、精密復(fù)雜件的測(cè)量中都有著廣泛的應(yīng)用。在對(duì)機(jī)械零部 件的檢測(cè)中能夠?qū)?fù)雜、微小以及大尺寸的機(jī)械零部件進(jìn)行良好的 檢測(cè)，尤其是對(duì)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、異型的機(jī)械零部件進(jìn)行檢測(cè)中能夠 取得較為良好的檢測(cè)效果。

3 應(yīng)用原理

基于圖像處理的機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)主要依托 CCD 圖像傳感器

作為光敏元件，以圖像處理技術(shù)作為機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基 礎(chǔ)，并通過相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)于檢測(cè)圖像的分析用以提高機(jī)械零 部件測(cè)量精度與測(cè)量效率。一般來說在測(cè)量過程中主要遵循以下幾個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)：獲取被測(cè)圖像-對(duì)所獲取圖像進(jìn)行處理分析與特征獲取

-圖像分類識(shí)別與判斷-計(jì)算出測(cè)量結(jié)果。

4 做好基于圖像處理的機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)測(cè)量應(yīng)用范圍的不同機(jī)械零部件檢測(cè)可以分為：尺寸、表

面質(zhì)量以及目標(biāo)識(shí)別等幾大應(yīng)用領(lǐng)域。（1）尺寸測(cè)量是最早同時(shí)也 是開始的研究與應(yīng)用方向。經(jīng)過多年的發(fā)展與應(yīng)用機(jī)械零部件檢測(cè) 技術(shù)已經(jīng)形成了較為成熟的技術(shù)成果，且這些技術(shù)成果廣發(fā)的應(yīng)用 于工業(yè)生產(chǎn)中，甚至于一些公司基于這一技術(shù)開發(fā)出了一系列的應(yīng) 用產(chǎn)品。在眾多的應(yīng)用產(chǎn)品中，高精度的三坐標(biāo)幾何測(cè)量與位置測(cè) 量是這一技術(shù)應(yīng)用的重要方向。（2）除了將應(yīng)用于尺寸的測(cè)量外， 零部件表面質(zhì)量的測(cè)量也是重要方向。在對(duì)機(jī)械零部件表面質(zhì)量進(jìn) 行測(cè)量的過程中主要涉及到對(duì)機(jī)械零件的材質(zhì)、機(jī)械零部件表面的 紋理以及粗糙度的檢測(cè)，通過圖像成像能夠方便的對(duì)機(jī)械零部件表 面的毛刺、劃痕以及磨損等的精度參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)定，用以對(duì)機(jī) 械零部件的表面質(zhì)量進(jìn)行良好的檢測(cè)與測(cè)試。但是需要注意的是在 對(duì)機(jī)械零部件的材料進(jìn)行測(cè)定的過程中，不同材料在不同的攝像過 程中零件表面的反射方向較為復(fù)雜、存在著一定的陰影現(xiàn)象，從而 對(duì)所拍攝的圖像質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較大的影響。除此之外，機(jī)械零部件檢 測(cè)技術(shù)應(yīng)用于工件表面質(zhì)量的檢測(cè)時(shí)對(duì)于鏡頭與零部件表面的相對(duì) 位置較難把控。因此雖然機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)在零部件表面質(zhì)量的 檢測(cè)中雖然能夠取得較為良好的效果但是在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中還有 著一定的困難。尤其是對(duì)于一些復(fù)雜曲面或是應(yīng)用特殊材料的零部 件表面進(jìn)行檢測(cè)時(shí)需要對(duì)機(jī)械零部件檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的完善。

（3）目標(biāo)分類與識(shí)別。對(duì)特定目標(biāo)物體的分類與識(shí)別是圖像檢測(cè)技 術(shù)研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一，在進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別時(shí)所涉及到的機(jī)械零部件 都屬于二維識(shí)別，在圖像識(shí)別的過程中通常采用的是對(duì)機(jī)械零部件 的外形輪廓進(jìn)行建模并采用相應(yīng)的算法來從圖像中尋找與之相匹配 的圖像實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的識(shí)別。三維識(shí)別主要利用的是對(duì)物體的灰度圖或 是通過三維圖來獲取物體的三維結(jié)構(gòu)特征等來實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)的識(shí)別。

結(jié)束語

機(jī)械零部件的檢測(cè)質(zhì)量與精度一直困擾著機(jī)械零部件檢測(cè)行業(yè)，

機(jī)械零部件的幾何精度與尺寸精度直接影響著機(jī)械的生產(chǎn)效率與生 產(chǎn)質(zhì)量?，F(xiàn)代工業(yè)對(duì)于機(jī)械零部件的質(zhì)量與精度日益提升，傳統(tǒng)的 機(jī)械零部件檢測(cè)手段已經(jīng)無法滿足機(jī)械零部件的檢測(cè)需求?；趫D 像處理的機(jī)械零部件檢測(cè)方法是現(xiàn)在機(jī)械零部件檢測(cè)的重要發(fā)展方 向之一，基于圖像處理的機(jī)械零部件檢測(cè)方法是非接觸式檢測(cè)的重 要代表之一，具有檢測(cè)精度高、非接觸的特點(diǎn)能夠?qū)Ω鞣N類型的機(jī) 械零部件進(jìn)行幾何精度與定位精度的檢測(cè)，尤其是對(duì)一些微小尺寸、

大型機(jī)械尺寸、復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)和異形齒面的機(jī)械零部件進(jìn)行檢測(cè)時(shí) 能夠更為高效、高質(zhì)量的完成檢測(cè)。

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