基于45°反射導(dǎo)光鏡的圓孔內(nèi)壁圖像檢測(cè)方法研究

史玙菲，陳 欣，陳繼剛

（1.上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，上海 200240；2.上海精密計(jì)量測(cè)試研究所，上海 201109）

引言

圓孔工件廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療等精密制造領(lǐng)域，其內(nèi)壁缺陷會(huì)造成裝置整體的性能下降甚至安全事故，因此圓孔工件的內(nèi)壁質(zhì)量檢測(cè)具有重要意義[1-3]。目前，對(duì)于內(nèi)徑2 mm～5 mm的圓孔工件，如何快速準(zhǔn)確地檢測(cè)其內(nèi)壁圖像仍是個(gè)難題[4]。渦流法[5]、超聲波法[6-7]等非視覺檢測(cè)方法可定位內(nèi)壁缺陷的位置，但不能獲取或還原內(nèi)壁表面的真實(shí)圖像。內(nèi)窺鏡法雖能檢測(cè)圓孔工件內(nèi)壁圖像，但由于獲取的圖像存在畸變，難以進(jìn)行精確的定量分析[8]。而傳統(tǒng)的圖像檢測(cè)方法，由于具有可獲得內(nèi)壁圖像、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，近年得到了較大程度的發(fā)展。王蕾采用直角棱鏡設(shè)計(jì)了一種圓孔內(nèi)表面在線檢測(cè)裝置[9]，可測(cè)直徑15 mm、孔深100 mm 的孔內(nèi)壁。吳恩啟基于平面反射鏡和PSD 提出了一種曲線型管道內(nèi)表面形貌檢測(cè)方法[10]，可檢測(cè)直徑10 mm、曲率半徑大于100 mm的彎曲管道內(nèi)壁。但是上述方法獲取圖像的傳感部分比較復(fù)雜，且會(huì)造成圖像放大率變化，難以進(jìn)行定量檢測(cè)。WU Bin 使用內(nèi)嵌式圓錐鏡[11]、湯一平使用分體組合式圓錐鏡實(shí)現(xiàn)了全景視覺的孔內(nèi)壁形貌缺陷檢測(cè)系統(tǒng)[12]。基于圓錐反射鏡的內(nèi)壁視覺檢測(cè)方法無需旋轉(zhuǎn)工件，一次成像即可得到整周內(nèi)壁圖像，具有檢測(cè)步驟少、速度快的優(yōu)點(diǎn)。但是該方法的成像原理較為復(fù)雜，當(dāng)反射鏡與工件的中心軸線存在同軸誤差時(shí)，還原的圖像會(huì)產(chǎn)生畸變且難以通過校準(zhǔn)取得高精度的檢測(cè)結(jié)果[13]。……