CCD在圆轴类零件圆度的在线检测中的应用

　　1前言

　　圆度是气门杆径的一个基本形状参数。气门阀一般采用精密磨削方法加工，但在制造过程，由于不精确的旋转和切削、不充分润滑、工具磨损、机床零件的缺陷，以及噪音、夹具定位等都会影响工件的圆度。大多数传统圆度等形位参数测量仪器都是接触式的，如圆度仪、千分表或具有分度头的径向测量方法。圆度仪的成本高，价格昂贵，操作环境条件的要求严格，不能用于车间现场。目前，坐标测量机CMM已被用到测量圆度误差。虽然CMM测量准确度比较高，但是坐标测量过程非常耗时，特别是测点多时更是如此。所以，它也不利于现场实时大量测量中。总的来说，这些仪器对于轴类零件的圆度测量存在不便采集数据、难于安装的问题。而采用CCD与计算机相结合的视觉技术不但能够实现产品的非接触检测，还能以512x512的图像采集卡在很短的时间内采集到大量的边缘点。

　　相对于人工检测所固有的主观性、易疲劳、速度漫、成本高、强度大等缺点，计算机视觉检测表现了其一致性、精确性、重复性等无与伦比的优点[2-6]。计算机视觉检测技术已逐渐应用到工业领域，研究开发计算机视觉检测系统受到了广泛重视。

　　目前，基于计算机视觉的圆度检测还只限于小零件的横截面和零件上的孔的圆度测量。其测量原理是:通过CCD得到零件的横截面或孔的投影图像，获取圆轮廓，依据圆度误差评价标准计算求得轮廓圆的参照圆(如LSC,MIC, MCC或MZC)来计算圆度误差，对于轴类零件用计算机视觉检测圆度还未见报道。下面就介绍在企业的资助下实现发动机气门杆径计算机视觉的圆度检测实验系统。

　　2系统介绍

　　发动机气门杆径(如图1)要检测的部分是AB段的圆度。要检测圆度的部分是属于圆轴类的工件，要得到AB段任一截面的投影图像显然是不可能的，所以想采用现有的获取截面投影图像并计算其轮廓参照圆的方法在轴类零件圆度检测中行不通。工业现场检测圆度采用的方法，是用圆度仪、千分尺、游标卡尺等来测量，不管用哪种方法，都只能测得有限几个截面的圆度通过比较处理所测的数据以代表整个AB段的圆度。这里采用计算机视觉的方法来检测，不但速度有极大的提高，而且可以得到AB段所有分辨率精度的截面圆度，可以实现在线检测。

　　在本研究中，测量气门杆的圆度是通过CCD图像传感器获取其侧面图像，提取气门杆侧面轮廓图像，然后找到AB段轮廓，再通过半链码方法计算AB段的每个分辨率截面的直径来计算圆度(这部分另有文章介绍)。这里采用的是工程实际中常用的“直径法”测圆度的方法。工程中常用的这种方法只是一种近似的测量方法，主要原因是没有考虑截面圆心飘移的问题。所以，在这里是通过求气门杆，中心的偏移来计算圆度，以改善直径法的不足。本方法可以得到图像每个分辨率截面的圆度来估计整个杆的圆度，从而也提高了工程实际中只是在抽样检测时只测有限儿个截面的圆度作为整个杆的圆度方法的精度。