机器视觉的电解车削对刀间隙检测.pdf

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1、现代制造工程2010年第4期仪器仪表／检测／监控机器视觉的电解车削对刀间隙检测冯恩娟，康敏，傅秀清，杨勇(南京农业大学工学院，南京210031)摘要：研究基于机器视觉的电解车削对刀间隙的检测方法。构建由CCD模拟摄像机和视频采集卡组成的图像采集和转化系统，利用VC++6．O开发相应图像处理软件，并通过对间隙图像的处理获得对刀间隙的实际尺寸值。关键词：电解车削加工；机器视觉；间隙检测中图分类号：TG662文献标识码：A文章编号：167l_3133(2010)04珈154—04ThemeasurementofelectrochemicalturIlinggapbasedonmacll

2、inevisionFENGEn．ju粕，KANGMin，FU)(iu—qing，YANGYong(CoUegeofEn舀neering，NanjingA咖culturalUIliversit)r，NaI!Ijing210031，China)Ahtmct：，11lem嘲urementofelec协∞heInicaltIIⅡlinggapb够ed∞Ⅱ啪hinevi8ionw够disc岫sed．I枷唔e∞qIlisition粕dc蛐ver-8ionsy8temco鹏titutedofCCDaIlalogcalnem舢Id、ride0c印tu陀cardw船de8i印ed，柚dtlleim

3、ageproc鹤8ing∞ft、忸rew鹊devel-opedbyu∞ofVc++6．0．111eactualphysical8ize0ftI地gapw聃obtainedbyproc鹤siIIgtllegapiI∞g鹧．Keywords：electrocheIIlicalt删ng；machiIlevision；gapme鹪u陀memO引言电解加工是一种用于难加工材料零件和复杂结构件加工的特种加工技术。在电解加工中，加工间隙的大小对加工精度和表面质量具有重要影响。对加工间隙的检控是电解加工自动控制系统要解决的关键问题之一¨⋯。目前，电解加工间隙的检控主要是通过加工中的一些相关参数来

4、间接实现的。比如阴极面上承受的来自电解液的压力、加工电压和加工电流等，通过闭环控制系统使这些参数维持恒定，以保持间隙恒定。而实际应用中，这些参数的波动不可避免，因此对间隙的检测和控制难以准确实现HJ。本文对利用机器视觉技术检测电解车削加工时对刀间隙的方法进行了初步研究，以代替人工利用塞尺测对刀间隙的方法，为今后加工间隙的机器视觉检测做准备。1系统总体设计方案1．1硬件平台系统的硬件平台主要由光源、CCD摄像机、图像采集卡、PC机和电解车削试验装置等组成，其结构如图l所示。1．2系统工作原理在系统中，光源照射间隙部位，CCD摄像机将获154图l系统硬件结构不意取的间隙光学信号转化为

5、模拟电信号，输送至图像采集卡。图像采集卡将接收到的模拟电信号转变成数字图像信号输送到计算机。计算机系统利用装载的VC++6．0图像处理软件对获取的数字图像进行各种处理运算，提取出目标间隙，再根据预设指令输出间隙测量结果或问题警报。根据检测结果可对初始间隙进行调整。系统原理如图2所示n函一刮鞠鎏坪@一僵蛩丽匿雕翘图2系统原理仪器仪表／检测／监控现代制造工程2010年第4期2图像处理2．1灰度化为方便处理，提高计算机运算速度，在对图像进行处理之前，先将计算机从图像采集卡得到的24位图像转换为8位灰度图。最常用的灰度转换方法如式(1)所示【5’6J，灰度值gr町为：∥町=0．30R+0

6、．59G+0．11曰⋯⋯⋯⋯⋯(1)式中：尺、G、B分别表示每个像素中红、绿、蓝三分量的值。在24位黑白图像中，R=G=曰。由于试验使用的是CCD黑白摄像机，待转换图像为黑白图像，因此，读取灰度值时只读取R分量的值即可。2．2平滑滤波本文中被拍摄的目标物为表面光滑的金属，为使目标和背景在光源照射下能形成明显的亮度差别，方便目标的提取，试验将背景布置为反光率很低的黑色绒布。在此试验环境下，得到的灰度图呈现出区分明显的目标区和背景区，但存在少量的椒盐噪声。鉴于中值滤波对椒盐噪声的强抑制能力，试验使用中值滤波方法平滑图像噪声，效果明显。使用中值滤波时，采用的模板越大，滤波的效果越好，但

7、图像清晰度越差。为了最大程度地保持图像清晰，在以间隙为中心的有效区域不存在严重影响间隙检测的噪声的情况下，尽量选用3x3模板。中值滤波效果图如图3所示。图3中值滤波效果图2．3图像的二值化、形态学处理和边缘检测在本文布置的试验环境下，所获图像中构成目标间隙的金属刀具和工件与其背景之间形成了明显的灰度值差别，所以使用基于灰度分布的阈值分割方法进行图像的二值化处理。，二值化后的图像仍存在一定程度的噪声，特别是构成间隙的边缘部分，对间隙距离的测量有较大影响。为了平滑毛刺，去凸填凹，试验