《电子技术应用》
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基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量
电子技术应用
黄浩,国联坤,周先彦,吴远进,王涛,李敏芳
贵州振华群英电器有限公司
摘要: 针对一种微小冲压零件人工测量效率低、准确度低问题,提出了基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量方法。首先对系统的测量系统设计进行了介绍,然后介绍了测量方法,采用图像处理软件先对提取的图像进行灰度化、去噪点等预处理,再用Canny边缘检测算法进行阈值分割,以提取零件的轮廓。在这些零件的轮廓处理算法上,提出了一种基于RDP算法的轮廓分割方法进行轮廓分割。在边缘定位上,提出了一种基于卡尺工具的边缘点检测方法来提高各类轮廓的边缘定位准确度,然后采用基于Tukey权重函数的拟合算法对直线和圆弧进行测量得到像素尺寸,最后将像素尺寸通过标定转换为物理尺寸。实验结果表明,该设计对微小冲压零件的测量一致性及准确度较高,且具备较高效率。
中图分类号:TM930.12 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245057
中文引用格式: 黄浩,国联坤,周先彦,等. 基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量[J]. 电子技术应用,2024,50(7):59-64.
英文引用格式: Huang Hao,Guo Liankun,Zhou Xianyan,et al. Size measurement of tiny stamping parts based on machine vision[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(7):59-64.
Size measurement of tiny stamping parts based on machine vision
Huang Hao,Guo Liankun,Zhou Xianyan,Wu Yuanjin,Wang Tao,Li Minfang
Guizhou Zhenhua Qunying Electric Appliance Co., Ltd.
Abstract: Aiming at the problem of low efficiency and low accuracy of manual measurement of a kind of micro stamping parts, a measurement method of micro stamping parts based on machine vision is proposed. Firstly, the measurement system design of the system is introduced, and then the measurement method is introduced. The image processing software is used to preprocess the extracted image, such as graying and denoising, and then the Canny edge detection algorithm is used for threshold segmentation to extract the contour of the part. In the contour processing algorithm of these parts, a contour segmentation method based on RDP algorithm is proposed for contour segmentation. In the edge positioning, a method of edge point detection based on caliper tool is proposed to improve the accuracy of edge positioning of various contours. Then the fitting algorithm based on Tukey weight function is used to measure the straight line and arc to obtain the pixel size. Finally, the pixel size is converted to physical size through calibration. Experimental results show that the design has high consistency and accuracy for the measurement of micro stamping parts, and has high efficiency.
Key words : machine vision;micro stamping parts;Canny algorithm;RDP algorithm;Tukey algorithm;dimension measurement

引言

本文所涉及的微小冲压零件作为继电器结构中的关键件,是继电器性能指标是否能达到要求的重要影响因素。若零件出现尺寸超差问题,可能导致继电器装配或使用过程中出现参数超差、结构异常等问题。因此,需要对零件进行精确的尺寸测量,以确定其是否达到设计工艺的要求。而对于此类微小型不规则形貌的金属零件,若采用人工测量方法,需要依次对直线、圆弧进行测量,精度受主客观因素影响,测量过程复杂且效率低下,无法满足高准确度、大批量、迅速响应的测量要求。

机器视觉技术在尺寸测量领域的应用在国内外已经引起了广泛的研究与关注。Rosati等设计了一款针对眼镜零部件的尺寸测量系统[1],使用机器手臂进行零件摆放,再通过摄像机进行图像采集并做图像处理,然后进行测量,该系统对零部件的测量偏差为0.016 9 mm。邢雪亮等研究了一种针对航空铆钉的尺寸检测技术,首先采集图像并进行中值滤波与图像二值化处理,然后进行图像分割与轮廓处理,最后进行Canny边缘检测,测得航空铆钉的头部直径尺寸在精度0.001 mm的要求下偏差不超过90%[2]。刘阳等提出了一种针对圆孔识别测量的视觉定位方法,通过图像增强及阈值分割等进行图像预处理,再进行边缘轮廓提取后使用最小二乘曲线拟合算法进行边缘拟合,然后进行测量与定位,该方法对圆孔识别定位的准确率为100%[3]。李小菁通过图像采集、图像预处理、边缘提取及视觉传感器进行标定,实现了小型零件尺寸的测量,该系统对空调主机散热片支撑铜管的测量误差最大为0.021 mm[4]。汪凤林等设计了一种基于机器视觉的飞轮齿圈尺寸检测方法,对齿圈检测准确率达98.8%以上,内径最大偏差0.181 mm,各参数与标准值间齿厚的最大偏差为0.093 mm[5]。

从上述应用情况来看,随着机器视觉技术的进步与发展,视觉测量技术也在不断地进行创新和改进,并广泛应用至各行各业,逐渐替代了效率低下、准确度差的人工测量。利用机器视觉检测,可以实现对测量目标快速实时的自动检测,具有准确度高、效率高等特点。因此,本文引入了一种新颖的检测策略,该策略依赖于机器视觉技术,并成功实现了对微小冲压零件自动快速准确的测量。


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作者信息:

黄浩,国联坤,周先彦,吴远进,王涛,李敏芳

(贵州振华群英电器有限公司,贵州 贵阳 550018)


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