文濤

[摘 要]我們?cè)趯?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)合面進(jìn)行測(cè)量時(shí)，底面上有兩個(gè)定位孔，我們通常將這兩個(gè)定位孔作為基準(zhǔn)。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，由于角孔和兩個(gè)定位孔的位置不在同一個(gè)平面上，所以我們要在測(cè)量過(guò)程中使用多個(gè)線陣和面陣來(lái)對(duì)倒角孔和定位銷孔進(jìn)行分別測(cè)量，在此基礎(chǔ)上提出了精確度較高的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法。經(jīng)過(guò)多次工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)證明，我們提出的倒角孔位置度測(cè)量方法能夠解決我們實(shí)際生產(chǎn)線中對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)合面孔組位置度測(cè)量中出現(xiàn)的問(wèn)題。

[關(guān)鍵詞]位置度測(cè)量；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；發(fā)動(dòng)機(jī)缸體

中圖分類號(hào)：TM74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）10-0385-01

引言：在發(fā)動(dòng)機(jī)中，我們最為關(guān)注的核心是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。在所有部件中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的要求最為嚴(yán)格，只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的制造符合規(guī)范，才能夠在一定程度上保證與之相連的其他部位的部件的質(zhì)量。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行加工時(shí)，我們通常采用的標(biāo)準(zhǔn)是“一面兩銷”。一面指的是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體底面，兩銷指的是在底面上的兩個(gè)定位銷孔，并以此為基準(zhǔn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體其余的部分進(jìn)行加工。根據(jù)一面兩銷的基準(zhǔn)來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行檢查，如果缸體的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了一面兩銷，那么則代表該缸體是合格的。尤其是目前的生產(chǎn)線中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，我們通常使用的工具是三坐標(biāo)機(jī)，增加了在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體檢查的難度，多以，在實(shí)際過(guò)程中，我們通常只是選擇一定數(shù)量的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢查。在本文中，我們通過(guò)設(shè)計(jì)和使用多個(gè)線陣和面陣相機(jī)形成視覺(jué)成像的方案，以此來(lái)完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)合面孔組。但是呀任然存在著一定的問(wèn)題，即被測(cè)的面積過(guò)大，面陣CCD成像測(cè)量時(shí)分辨率不足，為了使分辨率達(dá)到一定的要求，我們通常的選擇是分辨率較高的線陣CCD相機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的頂面進(jìn)行掃描成像，而對(duì)兩個(gè)定位銷孔進(jìn)行測(cè)量時(shí)，采用的方式是面陣CCD相機(jī)。

1.缸體結(jié)合面孔位置測(cè)量模型

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)合面倒角孔測(cè)量系統(tǒng)

發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)合面倒角孔測(cè)量系統(tǒng)由多個(gè)部分組成的。包括多種面陣和線陣，多個(gè)測(cè)量工具和測(cè)量系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的定位，借助面陣和線陣的CCD相機(jī)對(duì)底面和定位銷孔進(jìn)行測(cè)量，借助他們能夠掃描成像的優(yōu)點(diǎn)，在空間中進(jìn)行空間位置的改變和特征的提取。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體孔組檢測(cè)系統(tǒng)

目前，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量時(shí)使用的工具是三坐標(biāo)機(jī)。該方法只能選擇一定數(shù)量的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行檢查。發(fā)動(dòng)機(jī)孔組快速檢測(cè)系統(tǒng)由雙線陣CCD測(cè)量相機(jī)、雙面陣CCD？定位相機(jī)、光柵尺、上位PC等等系統(tǒng)組成。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行粗定位以后，面陣CCD定位相機(jī)會(huì)配合LED照明系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體底面的2個(gè)定位孔的圖像信息進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)該方法來(lái)完成對(duì)坐標(biāo)系的自動(dòng)建立，該坐標(biāo)系的基準(zhǔn)是2個(gè)定位孔。線陣CCD相機(jī)與其它系統(tǒng)配合完成圖像采集，能夠使高精度的光柵傳感器對(duì)線陣進(jìn)行同步的測(cè)量。最后通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)字處理和空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換能夠得到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行結(jié)合得到面孔的直徑和位置信息。在實(shí)際過(guò)程中，我們希望通過(guò)多相機(jī)組合的視覺(jué)測(cè)量方案能夠幫助我們?cè)黾訉?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體檢查的速度和可靠度。我們主要利用的采用的檢測(cè)方式是二維影像的測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)是通過(guò)對(duì)物體的掃描而出現(xiàn)的。該測(cè)量技術(shù)的技術(shù)要求難度較大，在安裝相機(jī)時(shí)，我們很難做到系統(tǒng)光軸和被測(cè)的平面嚴(yán)格的垂直。除此之外，相機(jī)還可能出現(xiàn)畸變的情況，這一情況的出現(xiàn)會(huì)直接影響到透視投影測(cè)量模型的建立。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，二維影像測(cè)量技術(shù)的使用現(xiàn)場(chǎng)很小，我們?cè)谑褂迷摷夹g(shù)時(shí)，測(cè)量的零件都比較小，主要原因在于該技術(shù)需要精確調(diào)節(jié)系統(tǒng)光軸與被測(cè)面的垂直度。多相機(jī)的全局技術(shù)的標(biāo)定通常借助兩步，進(jìn)行內(nèi)外部的標(biāo)定，通過(guò)進(jìn)行兩種標(biāo)定不僅能夠得到相機(jī)內(nèi)部的參數(shù)，還能確定在三維空間中的位置。為了得到這一數(shù)據(jù)，進(jìn)行全局標(biāo)定，我們可以借助的測(cè)量系統(tǒng)是多種多樣的，但他們無(wú)一例外的在于他們的測(cè)量精度都比該系統(tǒng)高，具有獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)，最常用的測(cè)量系統(tǒng)是激光干涉儀。

1.3 視覺(jué)圖像定位原理

在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合面孔組測(cè)量系統(tǒng)的建立過(guò)程中，定位基準(zhǔn)對(duì)于他的測(cè)量精度有著比較重要的作用。在本系統(tǒng)中，對(duì)設(shè)計(jì)定靶完成基準(zhǔn)坐標(biāo)系的建立及相機(jī)參數(shù)的設(shè)定。在該系統(tǒng)中，左右定位相機(jī)和測(cè)量相機(jī)圖像坐標(biāo)系與靶標(biāo)坐標(biāo)系之間的空間位置已經(jīng)被確定了。在指導(dǎo)靶標(biāo)坐標(biāo)系和測(cè)量坐標(biāo)系之間的關(guān)系，我們就能通過(guò)計(jì)算知道孔組中心的空間位置。

2.圖像處理

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體定位孔圖像處理

在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)體定位孔圖像進(jìn)行處理之前，我們首先應(yīng)該進(jìn)行一個(gè)預(yù)處理。通過(guò)預(yù)處理我們能夠降低在采集過(guò)程中的噪聲的干擾，還能在一定程度上能夠改善圖像的視覺(jué)效果；除此之外，它還具有方便特征處理的作用。在圖像的預(yù)處理時(shí)，應(yīng)該經(jīng)過(guò)兩個(gè)部分的處理，一是圖像濾波，二是圖像閾值分割。圖像濾波能夠在一定程度上減少噪聲，而且在對(duì)圖像信息進(jìn)行保持時(shí)也能夠進(jìn)行很好的保護(hù)。通常采用的方式是中值濾波。在進(jìn)行圖像閾值分割時(shí)，應(yīng)該結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的定位孔，采取雙峰閾值法，該方法是根據(jù)環(huán)形得到的，通過(guò)對(duì)選定的圖像邊緣的環(huán)形區(qū)域進(jìn)行對(duì)圖像的灰度的拉伸，增加目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域的對(duì)比度，能夠改善圖像的質(zhì)量，此時(shí)，就可以采取雙峰法進(jìn)行閾值分割。和圖像濾波相比，能夠降低光照不均勻造成的圖像視覺(jué)效果不好的影響，更好的獲得定位孔的邊緣信息。

2.2 邊緣檢測(cè)

在經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，我們能夠通過(guò)各種邊緣檢測(cè)得到發(fā)動(dòng)機(jī)缸體定位孔的邊緣信息。通常我們采用的邊緣檢測(cè)算子包括多種，進(jìn)過(guò)多種算子提取的邊緣圖像，再經(jīng)過(guò)對(duì)比，canny算子是所有算子中最優(yōu)的算子。其優(yōu)點(diǎn)在于相比其他的算子，該算子對(duì)圖像信息進(jìn)行保持時(shí)也能夠進(jìn)行很好的保護(hù)，去噪能力強(qiáng)，所以在實(shí)驗(yàn)中，我們通常采用該算子進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 橢圓擬合中心坐標(biāo)提取

在發(fā)動(dòng)機(jī)地位系統(tǒng)中，存在著干擾因素，通常指噪聲。為了消除噪聲的影響，我們可以采用candy算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)的方法，我們還能夠根據(jù)二次最小二乘橢圓擬合法進(jìn)行粗定位，知道他們之間的距離，最后根據(jù)他們之間的距離進(jìn)行擬合。提取中心坐標(biāo)。

3.結(jié)語(yǔ)

為了解決對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)合面進(jìn)行測(cè)量時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，提出了一個(gè)新的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，該測(cè)量方法是根據(jù)視覺(jué)圖像的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的定位方法。該測(cè)量方法能夠解決發(fā)動(dòng)機(jī)缸體孔系不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代自動(dòng)的測(cè)量的難題，在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)對(duì)被測(cè)箱體的基準(zhǔn)坐標(biāo)的建立，能夠知道在實(shí)測(cè)過(guò)程中需要的底面2個(gè)定位孔圓心的坐標(biāo)。除此之外，在對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，采用的方法是雙峰閾值法。該方法的工具是位相機(jī)和測(cè)量相機(jī)，該方法的優(yōu)點(diǎn)不僅僅在于能夠消除噪聲對(duì)圖像的影響，還能保持較為完整的信息。在進(jìn)行邊緣提取時(shí)，我們通常采用的算子是canny算子進(jìn)行邊緣提取。在對(duì)定位孔的中心位置進(jìn)行提取，我們采用的方法通常是橢圓擬合中心坐標(biāo)提取。為了滿足發(fā)動(dòng)機(jī)缸體結(jié)合面孔組位置測(cè)量的要求，我們?cè)趯?shí)際測(cè)量過(guò)程中采用了上述的方法。能夠滿足測(cè)量需要。

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