轴承在工业生产中占据着非常重要的地位,尤其在精密制造行业,这些零件通常用在关键部位,它们尺寸的精度及表面缺陷将直接影响到产品的质量、运动精度及使用寿命,不合格轴承甚至会造成生产事故.目前,国内外轴承大批量生产与检测中逐渐引入了机器视觉,配准与拼接在轴承表面与沟道检测中尤为重要。
本文针对精密轴承金属光滑表面的疵病检测问题,设计了图像自动检测系统,通过对采集的图像展开,利用比值比较法进行配准配准和线性加权平均融合算法融合,实现了精密轴承表面缺陷的检测。
轴承在线自动检测总体系统主要由光电检测系统、传动系统、气动系统、机械手抓取系统、旋转系统、图像采集和处理等系统组成,通过可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)控制来实现,如图1所示.当待检工件到工位1后,机械手1将其抓取放到工位2处的旋转平台上进行图像采集和检测,根据检测结果发出指令给机械手2将处理后的轴承进行分类,将不合格品放到废料箱。
精密轴承检测的核心是图像采集系统,主要由光源照明系统、二维控制旋转平台、计算机、电荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)摄像机和图像采集卡等组成.考虑到精密微小轴承是金属材料,表面反光严重,所以选用的光源照明系统是大面积的平面光源,它具有很好的漫反射效果,可以使轴承侧表面均匀照明.二维控制旋转平台是通过步进电机控制,每次旋转的角度为60°.CCD摄像机采用2592pixel×1944pixel的高分辨率工业相机。
通常一幅图像不能够反应轴承侧表面的全部信息,所以对轴承侧表面进行图像采集时要根据CCD摄像机的视场角分多次进行图像采集.每次采集时都要能够保证两幅图像之间有一定的重叠余量以便于后期的图像拼接操作.保持轴承和二维控制旋转平台之间的相对位置不变,通过步进电机控制旋转平台带动轴承旋转,使轴承侧表面和CCD摄像机之间有角度变化但没有位移变化.最后通过CCD摄像机进行轴承侧表面的图像采集,对采集后的图像进行拼接得到一个完整的轴承侧表面的图像.图像采集系统原理图如图2所示。
图像的展开就会使边界区域的信息得以还原,这对后期的缺陷检测是很有意义的。
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