[发明专利]发动机曲轴轴颈形状误差的图像检测装置和图像检测方法

权利要求书

1.一种发动机曲轴轴颈形状误差的图像检测装置，其特征在于：它包括支架(1)和电脑，支架(1)上固定有两个带V形缺口的搁架(2)、背光平面光源(3)、两立柱(7)和一个相机架(8)，待测曲轴的两端搁置在两个搁架(2)的V形缺口内，背光平面光源(3)位于待测轴颈的下方且背光平面光源(3)位于两个搁架(2)之间，两根立柱(7)之间固定有一个用于给待测轴颈的法兰端面(5)照明的环形光源(6)，相机架(8)上固定有CMOS相机(9)，CMOS相机(9)上设有水平的正对法兰端面(5)的定焦镜头(10)；该检测装置还包括一个机械臂(11)，机械臂(11)上固定有CCD相机(12)，CCD相机(12)上设有远心镜头(13)；机械臂(11)、远心镜头(13)和定焦镜头(10)均与电脑连接。 

2.一种发动机曲轴轴颈形状误差的图像检测方法，其特征在于：其步骤包括： 

1、基于误差转换原理建立轴颈圆度和圆柱度误差的数学模型，然后根据包容评定的准则建立误差评定的规划模型； 

2、标定CCD相机(12)的内部参数及外部参数； 

3、曲轴复位，将CCD相机(12)移动到待测轴颈的位置，测量待测轴颈的直径； 

4、分别采集轴颈两个单边局部图像并进行图像处理，求取轴颈单边边缘的采样点数据； 

5、旋转曲轴，用CMOS相机(9)采集曲轴法兰端面(5)图像并进行图像处理，通过模版匹配的方法求取曲轴相对于初始位置的旋转角度； 

6、若待测轴颈为主轴颈(4)，多次重复步骤4～5；若为连杆轴颈(14)，则等待CCD相机(12)移动到新的测量位置后再多次重复步骤4～5，直至达到预先设置的采样图像数量； 

7、评定发动机曲轴轴颈的圆度和圆柱度误差。 

3.根据权利要求2所述的发动机曲轴轴颈形状误差的图像检测方法，其特征在于：步骤1所述的建立轴颈圆度和圆柱度误差数学模型以及误差评定规划模型，具体过程包括以下步骤： 

1.1、通过最小二乘法求出轴颈采样点到最小二乘圆或二乘圆柱的法向距离，并将其作为原始误差； 

1.2、通过最小二乘要素的位置参数与法向误差的关系，剔除法向误差中因最小二乘要素产生的误差，建立圆度和圆柱度误差的数学模型； 

1.3、由包容评定的原理，建立轴颈圆度和圆柱度误差的评定规划模型。 

4.根据权利要求2所述的发动机曲轴轴颈形状误差的图像检测方法，其特征在于：步骤2所述的标定CCD相机(12)的内部和外部参数，具体包括以下步骤： 

2.1、将标定板通过支架(1)固定在轴颈的测量平面内，采集20幅不同方向的标定图像，标定之后锁定CCD相机(12)的焦距和光圈； 

2.2、提取标定板图像中圆心的亚像素坐标； 

2.3、利用提取出的圆心亚像素坐标求出CCD相机(12)的6个外部参数参以及5个内部参数。 

5.根据权利要求2所述的发动机曲轴轴颈形状误差的图像检测方法，其特征在于：步骤3所述的测量待测轴颈直径，具体过程包括以下步骤： 

3.1、控制CCD相机(12)移动到待测轴颈的测量位置，采集轴颈单边图像，求出边缘点坐标； 

3.2、控制CCD相机(12)沿曲轴的径向截面移动一个距离，使其可以采集到轴颈另一单边的图像，并由图像求出轴颈该边的边缘点坐标； 

3.3、由轴颈两个单边图像的边缘点坐标及CCD相机(12)移动的距离求出待测轴颈的直径。 

6.根据权利要求2所述的发动机曲轴轴颈形状误差的图像检测方法，其特征在于：步骤4所述的采集轴颈单边图像并进行图像处理，具体过程包括以下步骤： 

4.1、采用时域平均法对图像进行平滑处理，即令CCD相机(12)每次采集3幅图像，将这3幅图像的平均值作为当前位置轴颈的图像； 

4.2、对图像进行二值化、形态学处理以提取到误差评定所需要的感兴趣区域； 

4.3、采用Canny边缘检测算法在步骤4.2提取到的感兴趣区域内执行边缘提取操作，保存采样点的坐标数据。