一種曲軸表面檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種通過高清攝像來檢測曲軸表面的裝置。所述裝置包括照射光源、緊固裝置、定心裝置、拍攝裝置、數(shù)據采集裝置及PC機，其特征在于：所述照射光源固定在該檢測裝置上且照射角度可調；所述緊固裝置與定心裝置連接固定，緊固裝置裝卡被測樣品，定心裝置檢測時定心；所述拍攝裝置包括一高清攝像機及絲桿，所述攝像機具有長焦距顯微鏡頭，安裝在絲桿上并可在絲桿上移動；所述數(shù)據采集裝置與高清攝像機相連接采集拍攝的圖片并傳輸至PC機。本實用新型的有益效果在于：本裝置節(jié)省大量人工成本，并且在檢測量較為龐大的情況下，更有突出的優(yōu)點。
【專利說明】一種曲軸表面檢測裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種通過高清攝像來檢測曲軸表面的裝置。
【背景技術】
[0002]曲軸作為發(fā)動機中的關鍵部件，它受到周期性的作用在其上面的沖擊力，因此，就要求曲軸應具有比較高的性能，其表面質量的優(yōu)劣直接影響曲軸的使用性能和最終壽命。以往傳統(tǒng)的檢測方法為取曲軸一段表面進行顯微檢測。此方法不能完全準確的表現(xiàn)整個曲軸的表面性能，同時會耗費人工來進行顯微檢測。因此，現(xiàn)在提出一種無須將曲軸部分段取樣的檢測方法，而是通過高清攝像的技術手段，直接對整個曲軸進行檢測。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種簡單、快捷進行曲軸表面檢測的裝置。
[0004]本實用新型的技術方案是:一種曲軸表面檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括照射光源、緊固裝置、定心裝置、拍攝裝置、數(shù)據采集裝置及PC機，其特征在于:
[0005]所述照射光源固定在該檢測裝置上且照射角度可調；所述緊固裝置與定心裝置連接固定，緊固裝置裝卡被測樣品，定心裝置檢測時定心；所述拍攝裝置包括一高清攝像機及絲桿，所述攝像機具有長焦距顯微鏡頭，安裝在絲桿上并可在絲桿上移動；所述數(shù)據采集裝置與高清攝像機相連接采集拍攝的圖片并傳輸至PC機。
[0006]進一步的，所述檢測裝置還包括一個圖像收集處理裝置，所述圖像收集處理裝置安裝在PC機上。
[0007]進一步的還包括一步進電機,所述步進電機通過傳動機構帶動絲杠滑動。
[0008]進一步的,所述曲軸連接有傳動機構及步進電機。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:本裝置能夠得到大量，精確的局部高清晰圖像，并且能處理融合成為能準確表達曲軸局部表面狀況的圖像，再通過計算機系統(tǒng)將其與滿足要求的合格的曲軸進行對比，直接得出判定結果。節(jié)省大量人工成本，并且在檢測量較為龐大的情況下，更有突出的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本裝置的前端結構示意圖。
[0011]圖2是本裝置的后端結構示意圖。
[0012]圖3是本裝置檢測方法中圖像拼接的流程圖。
[0013]圖4是裝置實施方法的系統(tǒng)流程圖。
[0014]圖中，1-絲桿，2-高清攝像機，3-傳動機構，4-步進電機，5-曲軸。
【具體實施方式】
[0015]圖1、圖2是說明本發(fā)明的結構示意圖。首先，受檢測的曲軸樣品應先進行檢測前的處理，應充分清潔被檢表面，去除油脂并干燥。采用合適的溶劑，用丙酮或無水酒精清除表面油脂，并用加熱空氣吹干表面。然后開始進行相關檢測。本方法的大致流程分為:
[0016](I)將相應的設備參照圖1安裝好，若無步進電機，則用緊固裝置四爪卡盤將受檢曲軸裝卡好，滿足裝卡要求，無晃動。
[0017](2)照射單元將光照射在受檢曲軸上。要求無視野上的盲點。
[0018](3)調整好拍攝裝置的角度和焦距，對準所需檢測的部位進行拍攝。
[0019](4)可以通過調整步進電機或者移動支架的方法來獲取不同部位的高清圖像。
[0020](5)經過圖像采集卡系統(tǒng)獲得的一系列的圖像，經過連接處理成能準確，連續(xù)的表達部件表面的圖像
[0021](6)將最后連續(xù)圖像與標準曲軸表面圖像進行對比認證，判定所檢測的部件是否合格。接下來敘述本方法中關鍵的圖像拼接技術。
[0022]圖3是本裝置檢測方法中圖像拼接的流程圖。
[0023]圖像拼接是將數(shù)張有重疊部分的圖像(可能是不同時間、不同視角或者不同傳感器獲得的)拼成一幅大型的無縫高分辨率圖像的技術。圖像配準和圖像融合是圖像拼接的兩個關鍵技術。圖像配準是圖像融合的基礎，而且圖像配準算法的計算量一般非常大，因此圖像拼接技術的發(fā)展很大程度上取決于圖像配準技術的創(chuàng)新。早期的圖像配準技術主要采用點匹配法，這類方法速度慢、精度低，而且常常需要人工選取初始匹配點，無法適應大數(shù)據量圖像的融合。
[0024]圖像拼接大致分為以`下5步:
[0025](a)圖像預處理。包括數(shù)字圖像處理的基本操作(如去噪、邊緣提取、直方圖處理等)、建立圖像的匹配模板以及對圖像進行某種變換(如傅里葉變換、小波變換等)等操作。
[0026](b)圖像配準。就是采用一定的匹配策略，找出待拼接圖像中的模板或特征點在參考圖像中對應的位置，進而確定兩幅圖像之間的變換關系。
[0027](C)建立變換模型。根據模板或者圖像特征之間的對應關系，計算出數(shù)學模型中的各參數(shù)值，從而建立兩幅圖像的數(shù)學變換模型。
[0028](d)統(tǒng)一坐標變換。根據建立的數(shù)學轉換模型，將待拼接圖像轉換到參考圖像的坐標系中，完成統(tǒng)一坐標變換。
[0029](e)融合重構。將帶拼接圖像的重合區(qū)域進行融合得到拼接重構的平滑無縫全景圖像。
[0030]圖4為圖像拼接的基本流程圖。
[0031](I)圖像預處理:
[0032]圖像預處理主要指對圖像進行幾何畸變校正和噪聲點的抑制等，讓參考圖像和待拼接圖像不存在明顯的幾何畸變。在圖像質量不理想的情況下進行圖像拼接，如果不經過圖像預處理，很容易造成一些誤匹配。圖像預處理主要是為下一步圖像配準做準備，讓圖像質量能夠滿足圖像配準的要求。根據查閱文獻資料，選用鄰域平均法和二值化法來處理圖像。鄰域平均法為:若設f(x，y)為待處理的圖像，g(x, y)為處理后的圖像，則鄰域平均法
圖像平滑處理的數(shù)學表達式為:g(x,y)=|z/(x-nij-

M[0033]式中S是預先確定的鄰域(該鄰域不包括(X，y)點，M是鄰域S內所包含的像素總數(shù)。
[0034]二值化法為:在采集到的圖像中既包括被背景、目標，又可能包括噪聲，將目標零件從該圖像中分離出來的最常用的方法就是對圖像進行二值化處理。圖像的二值化處理就是選取適當?shù)拈y值t，用該閥值將圖像分割為兩部分，即> t的像素和< t的像素。將> t的像素灰度值置255.即8以7=255;<〖的像素灰度值置OJPgray=0.由此得到的圖像便是一個黑白兩色的圖片。所需圖像可清晰的顯示出來。如果設輸入圖像各個像素點的灰度值為p(x，y)，輸出圖像各個像素點的灰度值為q(x，y)。
[0035]另外，再對圖像進行邊緣提取。邊緣是圖像最基本的特征，指其周圍像素灰度有階躍變化或屋脊狀變化的那些像素的集合。圖像測量系統(tǒng)的邊緣檢測算法側重于定位的精確，不漏檢真邊緣，同時不產生偽邊緣。查閱相關資料，選用Roberts梯度算子進行邊緣提取，使提取效果最佳。
[0036](2)圖像配準
[0037]圖像配準的方式可以概括為相對配準和絕對配準兩種。本文所涉及到的實際情況為能獲得大幅面多圖像的要求，因此選用相對配準的方式。相對配準是指選擇多圖像中的一張圖像作為參考圖像，將其它的相關圖像與之配準，其坐標系統(tǒng)是任意的。
[0038]確定多圖像之 間的配準函數(shù)映射關系是本方法中圖像配準的關鍵。選擇的方法為，通過一個適當?shù)亩囗検絹頂M合兩圖像之間的平移、旋轉和仿射變換，將圖像配準函數(shù)映射關系轉化為如何確定多項式的系數(shù)，最終轉化為如何確定配準控制點。處理好圖像配準的方法大致分為三類:互相關法(也稱模板匹配法)、序貫相似度檢測匹配法、交互信息法。本方法選用互相關法。該方法是最基本的基于灰度統(tǒng)計的圖像配準方法。
[0039](3)圖像融合
[0040]圖像融合的方法在于將多源信道所采集到的關于同一目標的圖像經過一定的圖像處理，提取各自信道的信息，最后綜合成同一圖像以供觀察或進一步處理。該套檢測系統(tǒng)能夠獲得大量關于曲軸表面的圖像，并且最終要能夠形成完整，高清的表面狀況的放大圖。因此，為了達到既定的目的，大量圖像的融合就要求清晰和準確。根據圖像融合的層次的劃分，分為:數(shù)據級融合、特征級融合、決策級融合。而其中數(shù)據級融合的優(yōu)點是保持盡可能多得現(xiàn)場原始數(shù)據，提供其它融合層次所不能提供的細微信息。所以選擇數(shù)據級融合。
[0041]數(shù)據級融合也稱像素級融合，是指直接對傳感器采集來得數(shù)據進行處理而獲得融合圖像的過程。因為基于小波變換的塔式結構具有緊湊性、正交性、很好的方向性，這使得小波變換可以很好地提取不同尺度上的顯著特征，相對于其他的方法，不僅可以產生更好的融合結果，而且進行反向變換時穩(wěn)定性更好，同時，小波變換具有空間和領域局部性，該方法可以將被融合圖像分解到系列頻率通道中，這樣，對圖像的融合處理是在不同的頻率通道分別進行。根據這個原理，能使得小波變換的圖像融合達到更好的視覺效果。因此，選擇基于小波變換的圖像融合。
[0042]應用小波變換的圖像融合，在擁有大量原始圖片的基礎上，應用Matlab軟件的圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox),能夠得到視覺效果較為好的曲軸表面的放大的圖片。
[0043]得到曲軸表面放大圖片之后，將塔與標準曲軸的表面狀況進行偏差的對比，比表格的形式輸出對比的結果，其中有標準尺寸和偏差尺寸，并將不合格的尺寸凸顯出來。
【權利要求】
1.一種曲軸表面檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括照射光源、緊固裝置、定心裝置、拍攝裝置、數(shù)據采集裝置及PC機，其特征在于: 所述照射光源固定在該檢測裝置上且照射角度可調；所述緊固裝置與定心裝置連接固定，緊固裝置裝卡被測樣品，定心裝置檢測時定心；所述拍攝裝置包括一高清攝像機及絲桿，所述攝像機具有長焦距顯微鏡頭，安裝在絲桿上并可在絲桿上移動；所述數(shù)據采集裝置與高清攝像機相連接采集拍攝的圖片并傳輸至PC機。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述檢測裝置還包括一個圖像收集處理裝置，所述圖像收集處理裝置安裝在PC機上。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:還包括一步進電機，所述步進電機通過傳動機構帶動絲杠滑動。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于:所述曲軸連接有傳動機構及步進電機。
【文檔編號】G01N21/84GK203479711SQ201320276676
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權日:2013年5月20日
【發(fā)明者】石博強, 蔡京京, 李藤飛, 郝志軍 申請人:北京科技大學