機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在航空輪胎檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用
機(jī)器視覺(jué)已經(jīng)發(fā)展成為重要的工業(yè)生產(chǎn)加工手段之一,在中國(guó)成為全球重要的制造中心之一的背景下,中國(guó)成為繼美國(guó)、歐洲和日本后的全球第四大機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng),同時(shí)也是最具發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?chǎng)。
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域涉及到了社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)方面,有原始的在線(xiàn)監(jiān)視,也有外觀檢測(cè)以及動(dòng)作、行為控制,許多工業(yè)加工成套生產(chǎn)設(shè)備都集成了機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng),成為加工生產(chǎn)線(xiàn)的標(biāo)配,比如印刷生產(chǎn)線(xiàn)上的機(jī)器視覺(jué)質(zhì)量控制系統(tǒng),又比如汽車(chē)制造業(yè)中的移動(dòng)三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)。在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中,人們將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。
機(jī)器視覺(jué)在輪胎檢測(cè)領(lǐng)域產(chǎn)品表面檢測(cè)中,由于航空輪胎的圓周面比較大,數(shù)據(jù)量也就比較大,通常采用的機(jī)器視覺(jué)單攝像機(jī)方式,很難滿(mǎn)足圓周面檢測(cè)分辨率高、數(shù)據(jù)量大的要求,而多臺(tái)攝像機(jī)能滿(mǎn)足分辨率和數(shù)據(jù)量的要求,卻又相應(yīng)帶來(lái)實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。若采用多臺(tái)攝像機(jī)的方式,就需要配備多套成像系統(tǒng),一套成像系統(tǒng)造價(jià)在10萬(wàn)元左右,基于成本和計(jì)算數(shù)據(jù)量的考慮,本研究選用一對(duì)一方式,利用分時(shí)運(yùn)動(dòng)克服單臺(tái)攝像機(jī)采集數(shù)據(jù)量不足的缺點(diǎn)。
具體來(lái)說(shuō),就是在經(jīng)典的服務(wù)器/客戶(hù)端模式架構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種基于機(jī)器視覺(jué)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)輪胎圓周面產(chǎn)品表面缺陷的在線(xiàn)檢測(cè),該結(jié)構(gòu)主要由四部分組成:服務(wù)器(嵌入式系統(tǒng))、客戶(hù)端(圖像處理子系統(tǒng))、信號(hào)模塊(PLC)、輸出單元。
在表面缺陷檢測(cè)的圖像處理方案在表面缺陷檢測(cè)中,根據(jù)圖像數(shù)據(jù)的特點(diǎn),圖像處理過(guò)程包括:缺陷分割、特征提取及缺陷分類(lèi)。首先是缺陷分割:在表面缺陷檢測(cè)的時(shí)候,利用圖像處理算法,處理采集到的產(chǎn)品表面圖像,將缺陷從復(fù)雜的背景圖像中分離出來(lái)。接著是特征提取:提取缺陷后,對(duì)缺陷的各種標(biāo)識(shí)性屬性進(jìn)行提取,主要是幾何特征和灰度統(tǒng)計(jì)特征,以保證后續(xù)的缺陷分類(lèi)和識(shí)別。幾何特征指的是輪廓特征,比如長(zhǎng)度、形狀、面積、重心等;叶冉y(tǒng)計(jì)特征指的是分布位置、統(tǒng)計(jì)值、均方差等等。
機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以較好地解決傳統(tǒng)測(cè)量方法中時(shí)間長(zhǎng)、工作量大、測(cè)量效率低的問(wèn)題。該方法能夠充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),設(shè)備簡(jiǎn)單、易用,克服了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的許多誤差來(lái)源,具有快速、準(zhǔn)確、非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比,原先需要15 min的測(cè)量時(shí)間,現(xiàn)在只需要15~30 s就可完成,操作也更加簡(jiǎn)單便捷。由于機(jī)器比人快,一臺(tái)自動(dòng)檢測(cè)機(jī)器能夠承擔(dān)好幾個(gè)人的任務(wù)。而且機(jī)器不需要停頓、不會(huì)生病、能夠連續(xù)工作,能夠極大的提高生產(chǎn)效率。