鉚接具有可連接不同材料、連接強(qiáng)度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在各行各業(yè)的應(yīng)用十分廣泛。

鉚接的性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能，同時(shí)，鉚釘?shù)馁|(zhì)量直接影響了鉚接的性能。

因此，保證鉚釘?shù)馁|(zhì)量十分重要，使用有缺陷的鉚釘鉚接，會(huì)影響鉚接性能。

傳統(tǒng)的鉚釘檢測是通過人工方式進(jìn)行的，具有檢測效率低下和檢測的穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，在大批量的鉚釘生產(chǎn)中，人工檢測的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，只能對(duì)鉚釘進(jìn)行抽樣檢測。

但是，在很多場合，抽樣檢測并不能保證鉚釘?shù)馁|(zhì)量，因此，實(shí)現(xiàn)鉚釘?shù)淖詣?dòng)化檢測十分必要。

下面給大家介紹一下機(jī)器視覺鉚釘缺陷檢測系統(tǒng)，外觀缺陷檢測能夠?qū)︺T釘進(jìn)行自動(dòng)化檢測，以滿足企業(yè)對(duì)鉚釘檢測的需求。

1 系統(tǒng)整體介紹

1.1 鉚釘?shù)臋z測項(xiàng)目

鉚釘?shù)囊恍┏叽缛鐖D1 所示。鉚釘?shù)娜毕莘譃楸砻嫒毕莺统叽缛毕荨?duì)于表面缺陷，主要對(duì)上表面進(jìn)行檢測；對(duì)于尺寸缺陷，需要檢測總長度、桿長度、帽直徑和桿直徑。表面缺陷會(huì)使鉚接的強(qiáng)度降低，尺寸過短同樣也會(huì)降低鉚接的強(qiáng)度，尺寸過長可能會(huì)損傷被連接件。因此，必須要保證鉚釘沒有表面缺陷，尺寸在一定的范圍內(nèi)才能進(jìn)行鉚接。

1.2 系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成

鉚釘缺陷視覺檢測系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和圖像采集機(jī)構(gòu)2 大部分組成。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要負(fù)責(zé)對(duì)鉚釘進(jìn)行輸入和定位，讓鉚釘能以固定的位姿進(jìn)入下一個(gè)工位。后面有2 個(gè)檢測工位，一個(gè)工位是表面質(zhì)量檢測工位，另一個(gè)是尺寸檢測工位。系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成如圖2 所示。

2 圖像處理

2.1 表面質(zhì)量檢測

對(duì)于表面質(zhì)量檢測，這里采用正面高角度的打光方式，如圖3 所示。

這種打光方式，正常的表面反射的光能進(jìn)入相機(jī)，缺陷部位反射的光不能進(jìn)入相機(jī)。因此，在獲得的圖像中，正常表面較亮，缺陷部分較暗。缺陷檢測就是找出圖像中與正常圖像不同的地方。該系統(tǒng)采用差影法對(duì)外觀缺陷檢測。

首先，要得到標(biāo)準(zhǔn)模版S（i，j）。在實(shí)際中，標(biāo)準(zhǔn)的模版圖像難以獲得，不過，可以通過統(tǒng)計(jì)的方法來獲得模版圖像。將多幅合格鉚釘圖像的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)模版，能減小一些隨機(jī)誤差。對(duì)于同一批鉚釘，它們的圖像應(yīng)該大致相同。因此，當(dāng)被檢測的圖像f（i，j）與模板圖像S（i，j）相減時(shí)，相同位置的像素灰度很接近，結(jié)果接近于零。只有在缺陷部位，相減后的結(jié)果才會(huì)較大。圖4 所示為標(biāo)準(zhǔn)模版。

由于圖像邊緣和噪聲的存在，在差影后的結(jié)果中很可能有一下細(xì)長的偽輪廓。這會(huì)引起對(duì)缺陷的誤判。因此，必須排除差影后得到的偽輪廓的影響，想辦法把偽輪廓和缺陷區(qū)分開。一般情況下，差影造成的偽輪廓是細(xì)長的，而缺陷在2 個(gè)方向上都較長。通過這個(gè)特征，就能將兩者區(qū)分開。

鉚釘缺陷視覺檢測系統(tǒng)采用的方法是設(shè)置一個(gè)灰度閾值和一個(gè)長度閾值。灰度閾值是為了排除噪聲對(duì)差影結(jié)果的干擾，允許差影結(jié)果在零附近很小范圍內(nèi)波動(dòng)；長度閾值是為了排除差影結(jié)果中邊緣位置的偽輪廓的影響。長和寬必須同時(shí)大于長度閾值，才能將這部分認(rèn)為是缺陷。在差影后的結(jié)果中，存在灰度值大于灰度閾值的區(qū)域的，且該區(qū)域的長和寬都大于長度閾值，就認(rèn)為該鉚釘表面有缺陷。差影法的效果如下圖所示。

圖6 為差影后的圖像。從圖6 可以看出，缺陷的長和寬都較大，差影后的邊緣很長，但是，寬很短。因此，通過上面的辦法可以很容易地檢測出缺陷。

2.2 尺寸檢測

對(duì)于尺寸檢測，首先必須對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，求得相機(jī)每個(gè)像素的像素當(dāng)量，即一個(gè)像素代表的實(shí)際物理尺寸。這里采用標(biāo)定塊標(biāo)定，得到長為L 的標(biāo)定塊在尺寸檢測工位的圖像，求取圖像中標(biāo)定塊的像素長度M，則像素當(dāng)量k＝L/M.采用背光投影的方式得到的圖像具有高信噪比，而且邊緣銳利。因此，在尺寸檢測工位采用背光投影的方式。鉚釘?shù)谋彻鈭D像如圖7 所示。

鉚釘?shù)某叽鐧z測需要對(duì)4 個(gè)尺寸進(jìn)行檢測。由于這4 個(gè)尺寸檢測采用的是相同的方法，這里只對(duì)鉚釘總長度的檢測方法進(jìn)行說明，其他的尺寸檢測類似，將不再贅述。常用的邊緣檢測方法有Robert 算子、Sobel 算子、Prewitt

算子和Canny 算子等。Robert 算子邊緣定位精度高，但無法抑制噪聲；Sobel 算子和Prewitt 算子適用于灰度漸變和噪聲較多的圖像，但檢測出的邊緣容易出現(xiàn)多像素寬度；Canny算子在抗噪聲干擾和精準(zhǔn)定位間尋求最佳平衡點(diǎn)。比較上述幾種檢測方法，Canny 算子更適合此處邊緣檢測。通過Canny算子分別求取鉚釘上、下表面的邊緣點(diǎn)，然后將下表面的N個(gè)邊緣點(diǎn)通過最小二乘法擬合成直線y＝ax＋b.其中，

計(jì)算上表面所有邊緣點(diǎn)到該直線的像素距離，用像素長度乘以像素當(dāng)量就得到鉚釘總長度的實(shí)際物理長度。將其中的最大值作為鉚釘?shù)目傞L度。

3 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

系統(tǒng)能檢測出鉚釘上表面的缺陷，鉚釘?shù)某叽鐧z測誤差不大于0.02 mm。當(dāng)在表面缺陷檢測工位或者尺寸檢測工位檢測到有缺陷的鉚釘時(shí)，最后的剔除裝置會(huì)把有缺陷鉚釘剔除。因此，該檢測系統(tǒng)總體上能滿足企業(yè)對(duì)鉚釘檢測的需求。

4 結(jié)束語

該鉚釘檢測系統(tǒng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)上保證能自動(dòng)送料，并且能夠?qū)︺T釘?shù)奈蛔诉M(jìn)行控制，確保進(jìn)入檢測工位時(shí)，鉚釘?shù)奈蛔耸且恢碌?。這樣，不僅降低了圖像處理的難度，還提高了檢測的精度。

在圖像處理部分，采用了差影法來檢測鉚釘?shù)谋砻嫒毕荩⑼ㄟ^設(shè)置面積閾值和灰度閾值來排除邊緣和噪聲的干擾。在尺寸檢測時(shí)，在ROI 中進(jìn)行圖像處理，提高了處理速度，并通過最小二乘法來擬合鉚釘?shù)倪吘?，提高了系統(tǒng)的尺寸檢測精度。相比于傳統(tǒng)的人工檢測，外觀缺陷檢測系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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