[发明专利]一种基于机器视觉的大型环件外径检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的大型环件外径检测系统及方法，包括图像采集单元、运动控制单元、图像处理单元、反馈控制单元；首先定位检测系统的位置，测量出激光器中心距离环件碾扩中心的距离L，其次通过转台控制激光器转动，使得绿色激光线在环件表面左右运动，根据图像处理算法得出“是否寻边成功”，若未成功，则控制转台继续运动直至“寻边”成功；若显示“寻边成功”，则控制转台反向转动，寻找环件的另一边缘，最后通过距离L及激光器的旋转角度关系来确认环件的外径尺寸。本发明可准确获取环件的外径尺寸参数，同时也为碾环机碾扩系统提供准确的数据参考，为整个环件的碾扩提供一个闭环系统。

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的大型环件外径检测系统及方法，属于机器视觉检测技术领域。

背景技术

大型无缝环件被广泛应用于重型机械、轨道交通、风力发电、航空航天、军工等各工业领域，如火车的车轮及轮箍、风电设备的轴承套圈及齿轮环坯、运载火箭的仓体、压力容器及核反应堆的加强圈等。大型环件制造行业涉及的经济范围广而且具有很强的经济带动性，在经济产业链中起着非常重要的作用，是国民经济发展的基础性行业。而我国大型环件的制造技术相对落后，材料利用率仅为50％-55％，生产效率低、成本高、资源和能源消耗过大。造成这种现象的因素很多，其中一个重要的原因是，在锻造过程中锻件尺寸测量不准确，测量时间长，对生产效率和锻件质量有很大影响。对于大尺寸环件来说，如果温降过大，不能在终锻温度前达到工艺的尺寸要求，因无法再回炉加热，将造成废品。不得不以“肥头大耳”的方式加大环件的直径加工余量，资料显示我国主要的大型环件加工企业仅仅因为锻造余量造成的材料损耗高达25％。

虽然我国的锻造企业获得了快速发展，并取得了一定成绩；但仍然无法与国外发达国家相比，除了锻造工艺落后外，还有锻造过程中，胚料和锻件尺寸的检测技术问题。高温测量技术在不同领域有不同的测温要求及方式，按照测量方式可分为接触式和非接触式。而我国企业普遍使用的传统的人工卡钳法测量属于点对点的测量，不仅精度低，而且对人体伤害较大；而超声波测量法易受到声速、环境介质等影响无法进行不间断扫描；电磁测量法则不适用于金属材料测量；故光学测量法是目前非接触式测量中的解决这一问题的重要手段，而其中图像处理是解决这一难题的重要途径。

本发明提出了一种新型的大型环件外径参数的检测系统及方法，通过对高温图像进行图像处理分析得出特征信息，采用计算机视觉检测理论可高精度获取环件的外径及高度尺寸参数，予以准确衡量环件的尺寸加工效率及精度要求，指导碾环工艺参数调整，有助于提高大尺寸环件的加工精度及加工效率，降低废品率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于机器视觉的大型环件外径检测系统及方法，可准确获取环件的外径尺寸参数，同时也为碾环机碾扩系统提供准确的数据参考，为整个环件的碾扩提供一个闭环系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于机器视觉的大型环件外径检测系统，包括：

图像采集单元，通过CCD工业相机实时获取环件侧部图像，并通过激光器在环件表面投射平行于环件轴线的高亮激光线条作为检测参照；

运动控制单元，包括直线运动机构、架设于直线运动机构上的架板、布置于架板上的相邻两个转台，通过两个转台分别控制激光器及CCD相机的自转运动，并通过直线运动机构控制架板上激光器及CCD相机平行于环件轴线的直线运动；

图像处理单元，通过opencv(计算机视觉库)对CCD相机获取的图片进行图像处理，利用图像色彩空间变化理论，设计算法提取目标图像特征；

反馈控制单元，通过对比分析图像处理单元提取的图像特征与高亮激光线条的重合度来判断是否“寻到边”，若已然寻到，则控制转台带动激光器反向转动，若未寻到，则控制转台带动激光器继续沿该方向转动，直至判断寻边成功。