空压机活塞圆度误差数字图像检测系统研究

　　0 引言

　　空压机是用来提高气体压力和输送气体的机械,在工业生产中的应用十分广泛.活塞作为活塞式空压机的主要零件,对其加工精度有相当高的要求,其误差精度不仅对空压机的运动性能、工作寿命有直接影响,而且对空压机的机械效率有十分显著的作用,加工精度达到要求的活塞,能提高空压机的能量转化效率,对减少能源消耗和保护环境有重要影响.目前空压机活塞的检测主要是依靠工程技术人员的手工测量,并根据测量结果判断活塞的加工质量.这样不仅劳动强度大花费时间长,而且由于受检测设备误差和技术水平限制,无法达到高精度检测和高可靠性测量,另外人为因素也会使检测的准确度下降,所以急需一种实用高效的活塞精度实时检测方法.

　　本文基于计算机图像处理技术,结合活塞精度检测的实际情况,研究计算机图像检测分析在活塞精度检测中的应用.具体步骤是由摄像机采集活塞端面的二维数字图像,通过计算机对数字图像进行处理,实现对活塞端面加工误差的亚像素级精度检测.计算机图像检测处理技术具有检测精度高、速度快、非接触等特点,能够解决活塞检测的技术难题,促进空压机加工工业的发展和进步[1-2].

　　1 检测方法分析

　　根据活塞端面图像边缘的灰度阶跃性变化,通过图像处理,检测出活塞端面边缘,并提取其边界,进而确定边界特征的位置和大小.图像边界圆的检测包括圆边缘检测、圆心位置检测.边缘误差测量是以圆心为参考点进行测量,首先拟合出边界函数,然后与标准函数进行像素级比较,得到圆位置偏差和圆度偏差;圆心位置的确定结合圆自身特性,通过最小二乘法对取得的坐标进行圆拟合,得到圆心坐标和圆的函数,从而得到圆的位置和大小.

　　2 检测方法实现

　　活塞圆度误差的检测是以较为理想的活塞端面数字图像为基础的,在图像采集过程中,因为光照、设备特性、以及各种噪声的影响,直接采集到的活塞端面图像无法满足检测的要求.为实现高精度的误差检测,必须对图像进行预处理以得到高质量的图像,然后对图像进行边界提取运算.检测系统选用复合Canny算子进行边界提取,从而为圆度分析提供基础数据.下面介绍图像预处理的方法.

　　2.1 图像增强

　　图像在采集、传输、存储的过程中通常都会受到各种各样的噪声污染而产生畸变,严重影响图像的质量,所以在对图像进行分析之前,应该对图像进行改善质量的处理.图像增强(Image Enhance-ment)的主要目的是增强图像中的有用信息,削弱噪声和其他干扰的影响,使图像更加清晰,更便于人或计算机对图像进行分析.图像增强和图像复原不同,它不要求恢复图像的原始图像信息,也不用了解图像降质的具体原因,只是用实验调整的方式对图像进行处理,达到改善图像质量的目的.图像增强技术主要包括图像灰度变换、图像平滑处理等.在实际应用中可以采用单一方法处理,也可以采用几种方法联合处理,以便达到理想的增强效果[3].