长轴直线度检测系统

　　1 引言

　　轴类零件是工业生产中常见的一类零件。长轴零件的直线度是该类零件质量的一个重要指标。如无缝钢管生产中使用的芯棒，其直线度对无缝钢管的质量(钢管壁厚的均匀度、内壁的光洁度等)有很大影响。直线度检测有许多方法。文献[1]介绍了采用四象限检测装置进行直线度检测的方法;文献[2]介绍了一种新的基于离轴成像技术的远距离、大范围二维直线度测量仪;文献[3]介绍了采用转台检测大尺寸回转体型面点坐标及形芯轴线的方法;文献[4]介绍了在采用激光检测直线度时，如何消除空气抖动带来的影响;还有综合各种技术的许多其它方法[5-10]。本文介绍一种采用十字线激光束作为直线基准进行长轴直线度检测的方法，该方法结构简单，操作方便，测量准确。

　　2 检测系统结构和工作原理

　　检测系统由激光源、检测小车、激光测距反射靶和计算机等组成，如图1所示。

　　十字线激光源置于被测长轴的一端，激光测距反射靶置于被测长轴的另一端，检测小车可以在被测长轴上移动。

　　检测小车的结构如图2所示。支架左右两侧成90°角，每侧装有两根滚动轴。支架的正上方装有CCD摄像机，用来获取十字线激光器发出的十字线激光束图像。支架上另外安装了一台激光测距仪，检测小车在被测长轴上移动时，激光测距仪发出的激光经激光测距反射靶的反射后被激光测距仪接收，测量检测小车的位置。检测小车上的水泡在检测初始时提供角度基准。

　　检测时，先调整激光源的位置和角度，保证检测小车在被测长轴的各个检测位置(一般只需保证两端点处)十字线均在CCD摄像机的有效范围内;输入被测长轴的直径，允许被测长轴各处的直径不同，但在直径变化时只需输入一次即可。对于第一测量点(位置可以是任意的)，尽可能将水泡调平(对于其余测量点并无此要求，只需保证图像完整即可)后开始该点的测量。然后，再将检测小车移动到欲检测位置进行其它各点的测量。计算机依据CCD摄像机获取的十字线激光图像计算出十字线中心点(交叉点)的坐标和水平线的倾角，结合激光测距仪给出的位置等信息，计算出被测长轴的直线度参数。

　　3 检测数据处理

　　长轴直线度检测系统的检测数据处理主要由两部分组成。一是对十字线激光图像的处理，主要目的是检测出图像的中心点(十字线交叉点)的坐标和水平线的倾角;二是将在各检测点获取的中心点坐标和水平线倾角进行处理，获取被测长轴的直线度参数。

　　3.1 图像处理

　　图像处理时，首先要进行边缘检测。文献[11]~[14]介绍和总结了一些边缘检测方法。针对十字线激光图像和工程应用的特点，边缘检测必须准确、快捷。为此，我们采用“屋脊形”边缘点(即十字线上最大亮度点) 按以下步骤进行图像处理：