《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量
电子技术应用
黄浩，国联坤，周先彦，吴远进，王涛，李敏芳
贵州振华群英电器有限公司
摘要： 针对一种微小冲压零件人工测量效率低、准确度低问题，提出了基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量方法。首先对系统的测量系统设计进行了介绍，然后介绍了测量方法，采用图像处理软件先对提取的图像进行灰度化、去噪点等预处理，再用Canny边缘检测算法进行阈值分割，以提取零件的轮廓。在这些零件的轮廓处理算法上，提出了一种基于RDP算法的轮廓分割方法进行轮廓分割。在边缘定位上，提出了一种基于卡尺工具的边缘点检测方法来提高各类轮廓的边缘定位准确度，然后采用基于Tukey权重函数的拟合算法对直线和圆弧进行测量得到像素尺寸，最后将像素尺寸通过标定转换为物理尺寸。实验结果表明，该设计对微小冲压零件的测量一致性及准确度较高，且具备较高效率。
中圖分類(lèi)號(hào)：TM930.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245057
中文引用格式： 黃浩，國(guó)聯(lián)坤，周先彥，等. 基于機(jī)器視覺(jué)的微小沖壓零件尺寸測(cè)量[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(7)：59-64.
英文引用格式： Huang Hao，Guo Liankun，Zhou Xianyan，et al. Size measurement of tiny stamping parts based on machine vision[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：59-64.
Size measurement of tiny stamping parts based on machine vision
Huang Hao，Guo Liankun，Zhou Xianyan，Wu Yuanjin，Wang Tao，Li Minfang
Guizhou Zhenhua Qunying Electric Appliance Co.， Ltd.
Abstract： Aiming at the problem of low efficiency and low accuracy of manual measurement of a kind of micro stamping parts, a measurement method of micro stamping parts based on machine vision is proposed. Firstly, the measurement system design of the system is introduced, and then the measurement method is introduced. The image processing software is used to preprocess the extracted image, such as graying and denoising, and then the Canny edge detection algorithm is used for threshold segmentation to extract the contour of the part. In the contour processing algorithm of these parts, a contour segmentation method based on RDP algorithm is proposed for contour segmentation. In the edge positioning, a method of edge point detection based on caliper tool is proposed to improve the accuracy of edge positioning of various contours. Then the fitting algorithm based on Tukey weight function is used to measure the straight line and arc to obtain the pixel size. Finally, the pixel size is converted to physical size through calibration. Experimental results show that the design has high consistency and accuracy for the measurement of micro stamping parts, and has high efficiency.
Key words : machine vision；micro stamping parts；Canny algorithm；RDP algorithm；Tukey algorithm；dimension measurement

引言

本文所涉及的微小沖壓零件作為繼電器結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵件，是繼電器性能指標(biāo)是否能達(dá)到要求的重要影響因素。若零件出現(xiàn)尺寸超差問(wèn)題，可能導(dǎo)致繼電器裝配或使用過(guò)程中出現(xiàn)參數(shù)超差、結(jié)構(gòu)異常等問(wèn)題。因此，需要對(duì)零件進(jìn)行精確的尺寸測(cè)量，以確定其是否達(dá)到設(shè)計(jì)工藝的要求。而對(duì)于此類(lèi)微小型不規(guī)則形貌的金屬零件，若采用人工測(cè)量方法，需要依次對(duì)直線(xiàn)、圓弧進(jìn)行測(cè)量，精度受主客觀因素影響，測(cè)量過(guò)程復(fù)雜且效率低下，無(wú)法滿(mǎn)足高準(zhǔn)確度、大批量、迅速響應(yīng)的測(cè)量要求。

機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在尺寸測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)引起了廣泛的研究與關(guān)注。Rosati等設(shè)計(jì)了一款針對(duì)眼鏡零部件的尺寸測(cè)量系統(tǒng)[1]，使用機(jī)器手臂進(jìn)行零件擺放，再通過(guò)攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集并做圖像處理，然后進(jìn)行測(cè)量，該系統(tǒng)對(duì)零部件的測(cè)量偏差為0.016 9 mm。邢雪亮等研究了一種針對(duì)航空鉚釘?shù)某叽鐧z測(cè)技術(shù)，首先采集圖像并進(jìn)行中值濾波與圖像二值化處理，然后進(jìn)行圖像分割與輪廓處理，最后進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)，測(cè)得航空鉚釘?shù)念^部直徑尺寸在精度0.001 mm的要求下偏差不超過(guò)90%[2]。劉陽(yáng)等提出了一種針對(duì)圓孔識(shí)別測(cè)量的視覺(jué)定位方法，通過(guò)圖像增強(qiáng)及閾值分割等進(jìn)行圖像預(yù)處理，再進(jìn)行邊緣輪廓提取后使用最小二乘曲線(xiàn)擬合算法進(jìn)行邊緣擬合，然后進(jìn)行測(cè)量與定位，該方法對(duì)圓孔識(shí)別定位的準(zhǔn)確率為100%[3]。李小菁通過(guò)圖像采集、圖像預(yù)處理、邊緣提取及視覺(jué)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了小型零件尺寸的測(cè)量，該系統(tǒng)對(duì)空調(diào)主機(jī)散熱片支撐銅管的測(cè)量誤差最大為0.021 mm[4]。汪鳳林等設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的飛輪齒圈尺寸檢測(cè)方法，對(duì)齒圈檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)98.8%以上，內(nèi)徑最大偏差0.181 mm，各參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)值間齒厚的最大偏差為0.093 mm[5]。

從上述應(yīng)用情況來(lái)看，隨著機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，視覺(jué)測(cè)量技術(shù)也在不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，并廣泛應(yīng)用至各行各業(yè)，逐漸替代了效率低下、準(zhǔn)確度差的人工測(cè)量。利用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量目標(biāo)快速實(shí)時(shí)的自動(dòng)檢測(cè)，具有準(zhǔn)確度高、效率高等特點(diǎn)。因此，本文引入了一種新穎的檢測(cè)策略，該策略依賴(lài)于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)微小沖壓零件自動(dòng)快速準(zhǔn)確的測(cè)量。


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作者信息：

黃浩，國(guó)聯(lián)坤，周先彥，吳遠(yuǎn)進(jìn)，王濤，李敏芳

（貴州振華群英電器有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550018）


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