探討發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔位置度測量方法

文濤

[摘 要]我們在對發(fā)動機(jī)的結(jié)合面進(jìn)行測量時，底面上有兩個定位孔，我們通常將這兩個定位孔作為基準(zhǔn)。在實際測量過程中，由于角孔和兩個定位孔的位置不在同一個平面上，所以我們要在測量過程中使用多個線陣和面陣來對倒角孔和定位銷孔進(jìn)行分別測量，在此基礎(chǔ)上提出了精確度較高的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法。經(jīng)過多次工業(yè)現(xiàn)場的實驗證明，我們提出的倒角孔位置度測量方法能夠解決我們實際生產(chǎn)線中對發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組位置度測量中出現(xiàn)的問題。

[關(guān)鍵詞]位置度測量；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；發(fā)動機(jī)缸體

中圖分類號：TM74 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）10-0385-01

引言：在發(fā)動機(jī)中，我們最為關(guān)注的核心是發(fā)動機(jī)缸體。在所有部件中，對發(fā)動機(jī)缸體的要求最為嚴(yán)格，只有當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體的制造符合規(guī)范，才能夠在一定程度上保證與之相連的其他部位的部件的質(zhì)量。在對發(fā)動機(jī)缸體進(jìn)行加工時，我們通常采用的標(biāo)準(zhǔn)是“一面兩銷”。一面指的是發(fā)動機(jī)缸體底面，兩銷指的是在底面上的兩個定位銷孔，并以此為基準(zhǔn)對發(fā)動機(jī)缸體其余的部分進(jìn)行加工。根據(jù)一面兩銷的基準(zhǔn)來對發(fā)動機(jī)缸體進(jìn)行檢查，如果缸體的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了一面兩銷，那么則代表該缸體是合格的。尤其是目前的生產(chǎn)線中，對發(fā)動機(jī)缸體進(jìn)行檢測時，我們通常使用的工具是三坐標(biāo)機(jī)，增加了在對發(fā)動機(jī)缸體檢查的難度，多以，在實際過程中，我們通常只是選擇一定數(shù)量的發(fā)動機(jī)進(jìn)行檢查。在本文中，我們通過設(shè)計和使用多個線陣和面陣相機(jī)形成視覺成像的方案，以此來完成對發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組。但是呀任然存在著一定的問題，即被測的面積過大，面陣CCD成像測量時分辨率不足，為了使分辨率達(dá)到一定的要求，我們通常的選擇是分辨率較高的線陣CCD相機(jī)對發(fā)動機(jī)缸體的頂面進(jìn)行掃描成像，而對兩個定位銷孔進(jìn)行測量時，采用的方式是面陣CCD相機(jī)。

1.缸體結(jié)合面孔位置測量模型

1.1 發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面倒角孔測量系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面倒角孔測量系統(tǒng)由多個部分組成的。包括多種面陣和線陣，多個測量工具和測量系統(tǒng)。通過對發(fā)動機(jī)的定位，借助面陣和線陣的CCD相機(jī)對底面和定位銷孔進(jìn)行測量，借助他們能夠掃描成像的優(yōu)點，在空間中進(jìn)行空間位置的改變和特征的提取。

1.2 發(fā)動機(jī)缸體孔組檢測系統(tǒng)

目前，通過對發(fā)動機(jī)的缸體進(jìn)行檢測，測量時使用的工具是三坐標(biāo)機(jī)。該方法只能選擇一定數(shù)量的發(fā)動機(jī)缸體進(jìn)行檢查。發(fā)動機(jī)孔組快速檢測系統(tǒng)由雙線陣CCD測量相機(jī)、雙面陣CCD？定位相機(jī)、光柵尺、上位PC等等系統(tǒng)組成。在對發(fā)動機(jī)進(jìn)行粗定位以后，面陣CCD定位相機(jī)會配合LED照明系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)缸體底面的2個定位孔的圖像信息進(jìn)行檢測，通過該方法來完成對坐標(biāo)系的自動建立，該坐標(biāo)系的基準(zhǔn)是2個定位孔。線陣CCD相機(jī)與其它系統(tǒng)配合完成圖像采集，能夠使高精度的光柵傳感器對線陣進(jìn)行同步的測量。最后通過對計算機(jī)數(shù)字處理和空間坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換能夠得到發(fā)動機(jī)缸體進(jìn)行結(jié)合得到面孔的直徑和位置信息。在實際過程中，我們希望通過多相機(jī)組合的視覺測量方案能夠幫助我們增加對發(fā)動機(jī)缸體檢查的速度和可靠度。我們主要利用的采用的檢測方式是二維影像的測量技術(shù)，該技術(shù)是通過對物體的掃描而出現(xiàn)的。該測量技術(shù)的技術(shù)要求難度較大，在安裝相機(jī)時，我們很難做到系統(tǒng)光軸和被測的平面嚴(yán)格的垂直。除此之外，相機(jī)還可能出現(xiàn)畸變的情況，這一情況的出現(xiàn)會直接影響到透視投影測量模型的建立。在實際應(yīng)用過程中，二維影像測量技術(shù)的使用現(xiàn)場很小，我們在使用該技術(shù)時，測量的零件都比較小，主要原因在于該技術(shù)需要精確調(diào)節(jié)系統(tǒng)光軸與被測面的垂直度。多相機(jī)的全局技術(shù)的標(biāo)定通常借助兩步，進(jìn)行內(nèi)外部的標(biāo)定，通過進(jìn)行兩種標(biāo)定不僅能夠得到相機(jī)內(nèi)部的參數(shù)，還能確定在三維空間中的位置。為了得到這一數(shù)據(jù)，進(jìn)行全局標(biāo)定，我們可以借助的測量系統(tǒng)是多種多樣的，但他們無一例外的在于他們的測量精度都比該系統(tǒng)高，具有獨(dú)立的測量系統(tǒng)，最常用的測量系統(tǒng)是激光干涉儀。

1.3 視覺圖像定位原理

在對發(fā)動機(jī)結(jié)合面孔組測量系統(tǒng)的建立過程中，定位基準(zhǔn)對于他的測量精度有著比較重要的作用。在本系統(tǒng)中，對設(shè)計定靶完成基準(zhǔn)坐標(biāo)系的建立及相機(jī)參數(shù)的設(shè)定。在該系統(tǒng)中，左右定位相機(jī)和測量相機(jī)圖像坐標(biāo)系與靶標(biāo)坐標(biāo)系之間的空間位置已經(jīng)被確定了。在指導(dǎo)靶標(biāo)坐標(biāo)系和測量坐標(biāo)系之間的關(guān)系，我們就能通過計算知道孔組中心的空間位置。

2.圖像處理

2.1 發(fā)動機(jī)缸體定位孔圖像處理

在對發(fā)動機(jī)體定位孔圖像進(jìn)行處理之前，我們首先應(yīng)該進(jìn)行一個預(yù)處理。通過預(yù)處理我們能夠降低在采集過程中的噪聲的干擾，還能在一定程度上能夠改善圖像的視覺效果；除此之外，它還具有方便特征處理的作用。在圖像的預(yù)處理時，應(yīng)該經(jīng)過兩個部分的處理，一是圖像濾波，二是圖像閾值分割。圖像濾波能夠在一定程度上減少噪聲，而且在對圖像信息進(jìn)行保持時也能夠進(jìn)行很好的保護(hù)。通常采用的方式是中值濾波。在進(jìn)行圖像閾值分割時，應(yīng)該結(jié)合發(fā)動機(jī)缸體的定位孔，采取雙峰閾值法，該方法是根據(jù)環(huán)形得到的，通過對選定的圖像邊緣的環(huán)形區(qū)域進(jìn)行對圖像的灰度的拉伸，增加目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域的對比度，能夠改善圖像的質(zhì)量，此時，就可以采取雙峰法進(jìn)行閾值分割。和圖像濾波相比，能夠降低光照不均勻造成的圖像視覺效果不好的影響，更好的獲得定位孔的邊緣信息。

2.2 邊緣檢測

在經(jīng)過預(yù)處理后，我們能夠通過各種邊緣檢測得到發(fā)動機(jī)缸體定位孔的邊緣信息。通常我們采用的邊緣檢測算子包括多種，進(jìn)過多種算子提取的邊緣圖像，再經(jīng)過對比，canny算子是所有算子中最優(yōu)的算子。其優(yōu)點在于相比其他的算子，該算子對圖像信息進(jìn)行保持時也能夠進(jìn)行很好的保護(hù)，去噪能力強(qiáng)，所以在實驗中，我們通常采用該算子進(jìn)行檢測。

2.3 橢圓擬合中心坐標(biāo)提取

在發(fā)動機(jī)地位系統(tǒng)中，存在著干擾因素，通常指噪聲。為了消除噪聲的影響，我們可以采用candy算子進(jìn)行邊緣檢測的方法，我們還能夠根據(jù)二次最小二乘橢圓擬合法進(jìn)行粗定位，知道他們之間的距離，最后根據(jù)他們之間的距離進(jìn)行擬合。提取中心坐標(biāo)。

3.結(jié)語

為了解決對發(fā)動機(jī)的結(jié)合面進(jìn)行測量時出現(xiàn)的問題，提出了一個新的方法來進(jìn)行測量，該測量方法是根據(jù)視覺圖像的發(fā)動機(jī)缸體的定位方法。該測量方法能夠解決發(fā)動機(jī)缸體孔系不能實現(xiàn)現(xiàn)代自動的測量的難題，在實際測量過程中，通過對被測箱體的基準(zhǔn)坐標(biāo)的建立，能夠知道在實測過程中需要的底面2個定位孔圓心的坐標(biāo)。除此之外，在對圖像進(jìn)行預(yù)處理時，采用的方法是雙峰閾值法。該方法的工具是位相機(jī)和測量相機(jī)，該方法的優(yōu)點不僅僅在于能夠消除噪聲對圖像的影響，還能保持較為完整的信息。在進(jìn)行邊緣提取時，我們通常采用的算子是canny算子進(jìn)行邊緣提取。在對定位孔的中心位置進(jìn)行提取，我們采用的方法通常是橢圓擬合中心坐標(biāo)提取。為了滿足發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔組位置測量的要求，我們在實際測量過程中采用了上述的方法。能夠滿足測量需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 王鵬，石永強(qiáng)，孫長庫.發(fā)動機(jī)缸體結(jié)合面孔位置度測量方法的研究[J].儀器儀表學(xué)報，2013，34（1）：51-56.

[2] 王高文，曲興華，邢書劍等.大直徑內(nèi)孔自動測量機(jī)構(gòu)傾斜度測量研究[J].儀器儀表學(xué)報，2011，32（1）：63-68.

[3] 段紅旭，石永強(qiáng)，王寶光等.發(fā)動機(jī)缸體視覺圖像定位方法研究[J].儀器儀表學(xué)報，2012，33（3）：643-648.