基于计算机视觉的精密零件同轴度测量系统

　　0引言

　　最近几年是我国电工仪器仪表行业的快速发展时期，电工仪器仪表已经发展成为我国仪器仪表行业中唯一在国内市场占有率达95%并有13%的产品出口的行业。其中电能表是电工仪器仪表的主要产品，占整个电工仪器仪表产量的80%以上。但由于受中国基础产业薄弱的影响，电工仪器仪表的制造质量，特别是仪表中的关键精密元件的质量一直不尽人意。造成这种状况，除了加工手段有待于进一步提高外，检测方法与设备的落后亦为关键。为此，应利用现代先进技术提升、改造传统测量手段，实现动态测量，以达到提升产品质量、提高生产率之目的。木文利用计算机视觉技术，针对长寿命技术电能表中对轴针组合同轴度要求高，而当前仍没有很好质量控制手段的现状，提出了一种新颖的整体解决方案。

　　1测量目的

　　被测元件如图1所示，该元件是长寿命技术电能表中用于转动元件计量装置定位和导向的轴针组合，是保证表计计量准确度的核心元件。为了保证转盘的转动平稳、匀速，轴针组合的导向针用弹性钢针制造，同时要求钢针1的轴心相对于轴销2定位外圆的同轴度控制在0.05mm以内。

　　2测量原理

　　零件同轴度的测量示意图如图2。

　　我们分别找到测量基准外圆的母线1和被测要素的外圆母线3，从而得到基准轴线2和被测要素的轴线4的数学表达式

　　上述参数a11,b11,a21,b21为摄象机得到的零件有用边界点，并根据最小二乘法计算得到(见3.4节)。

　　同时由于直线AB的方程为X=XA;

　　直线CD的方程为X=XD;

　　XA,XD为A,D点的横坐标值。

　　可以得到被测要素轴线4在窗口边缘的坐标

　　从b,c两点分别向测量基准轴线做垂线，得到两点与基准轴线的旋转半径R11 ,R12，比较两者的大小，大的即为被测要素轴线4相对于基准轴线2的旋转半径R0、 R11、R12计算公式如下：

　　由于上述旋转半径是被测轴线在检测窗口内相对于测量基准的，我们需要将其转化为轴针实际长度L的旋转半径

　　故在此时的同轴度误差为β1=2R1.

　　由于上述测量仅是在一个位置(平而)上测得的同轴度误差值，此误差不能作为整个工件的同轴度误差。我们将整个圆周分为10等分，每旋转360，测量一次，测得不同位置的同轴度误差，取其中最大的同轴度误差为被测工件的同轴度误差

　　3 测量步骤

　　(1)用摄象机摄取零件图象，通过CCD传感器得到其模拟信号，并将其送往图象处理卡，得到数字图象，即图象的灰度值;