基于機(jī)器視覺(jué)的空調(diào)壓縮機(jī)殼體檢測(cè)設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江浩 徐滕崗 延浩立 王莉莉

摘? 要： 為了解決空調(diào)壓縮機(jī)殼體檢測(cè)過(guò)程中的精度與速率問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的壓縮機(jī)殼體自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。介紹了檢測(cè)設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合PLC+觸摸屏，可視化地控制攝像機(jī)及相應(yīng)設(shè)備獲取空調(diào)壓縮機(jī)殼體需提取面的圖像。根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)了一種針對(duì)殼體圖像形狀的測(cè)量方法，以檢測(cè)產(chǎn)品是否滿足允許誤差。本系統(tǒng)的合理性及圖像處理、檢測(cè)算法的可行性經(jīng)驗(yàn)證表明，這一自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備既提高了工作效率，同時(shí)又縮小了工序繁多造成的誤差。

關(guān)鍵詞： 空調(diào)壓縮機(jī)殼體; PLC; 檢測(cè)技術(shù); 機(jī)器視覺(jué)

中圖分類(lèi)號(hào)：T/P23? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2019）04-48-05

Abstract： In order to solve the problem of accuracy and speed in the process of air conditioning compressor shell detection， an automatic detection equipment of compressor shell with machine vision is designed. This paper introduces the system structure of the detection equipment， combined with PLC+ touch screen， the camera and the corresponding equipment is visually controlled to obtain the required surface image of air conditioning compressor shell. According to the actual situation， a measurement method of shell image shape is designed to detect whether the product meets the allowable error. The rationality of the system and the feasibility of image processing and detection algorithm are verified， proving that this automatic detection equipment not only improves the working efficiency， but also reduces the errors caused by various processes.

Key words： air conditioning compressor shell; PLC; detection technology; machine vision

0引言

傳統(tǒng)的空調(diào)壓縮機(jī)殼體對(duì)于空調(diào)壓縮機(jī)殼體的檢測(cè)如何做到更精密更節(jié)約時(shí)間及人力成本一直是檢測(cè)行業(yè)的技術(shù)難題。本文主要依據(jù)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)結(jié)合PLC控制，通過(guò)圖像采集卡收集到的底腳圖像，經(jīng)由PC端數(shù)據(jù)處理軟件運(yùn)用設(shè)計(jì)的算法得到檢測(cè)數(shù)據(jù)，并可以反映到觸摸屏上，得到該工件是否滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，最終由機(jī)器人根據(jù)結(jié)果抓取該工件至OK鏈或NG鏈。這一智能檢測(cè)設(shè)備即減少了繁瑣的檢測(cè)操作工序，同時(shí)又縮小了工序繁多造成的誤差，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)壓縮機(jī)殼體檢測(cè)過(guò)程的全自動(dòng)化。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在視覺(jué)系統(tǒng)選取上，考慮到CCD相機(jī)較CMOS相機(jī)在抑制噪聲影響、靈敏度和外形大小方面有一定優(yōu)勢(shì)，故本系統(tǒng)采用的是大恒水星MER-132-30GM型CCD工業(yè)相機(jī)，最大像素為1292（H）×964（V），幀率為30fps，滿足本設(shè)備檢測(cè)殼體的要求;鏡頭主要的作用是把光源打在工件的反射光聚焦在CCD攝像機(jī)的光芯上，攝像機(jī)對(duì)鏡頭有兩個(gè)基本要求：一是要求成像要清晰，二是圖像的畸變要盡可能小[1]。焦距f是光學(xué)鏡頭的重要參數(shù)，與鏡頭與工件的距離dw、視場(chǎng)FOV、攝像機(jī)型號(hào)尺寸sc之間存在以下關(guān)系：

根據(jù)本檢測(cè)設(shè)備空間安排，鏡頭工作距離dw選取為500mm，檢測(cè)底角的視場(chǎng)取為350mm，攝像機(jī)的尺寸參數(shù)為5.3mm，所以所需鏡頭的最小焦距f=7.57，故我們可選用Computar08mm系列的鏡頭。圖像采集卡采用的是大恒圖像DH-CG410圖像采集卡，可按單場(chǎng)、單幀、連續(xù)幀等多種方式靈活的采集圖像，具有使用靈活、功耗低、集成度高等特點(diǎn)。

本系統(tǒng)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)是為了檢測(cè)出空調(diào)壓縮機(jī)殼體的三個(gè)底腳與殼體圓心連線之間的角度是否滿足120?±1?。機(jī)器人將殼體放置在如圖1所示的檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)工位上，并由座圈對(duì)中機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)配合將殼體定位，工位上方置有照明燈源與CCD攝像機(jī)，因?yàn)闄z測(cè)目標(biāo)為工件輪廓，故選用照明燈源為藍(lán)白色環(huán)形LED燈漫射正面照明，這樣既可突出底腳輪廓，又避免了環(huán)境中光線對(duì)檢測(cè)的影響。定位完成后，CCD攝像機(jī)攝取圖片，經(jīng)圖像采集卡獲取數(shù)字化圖片信息保存至PC端，并調(diào)用matlab圖像處理算法運(yùn)算并判斷壓縮機(jī)殼體是否為合格品，再通過(guò)PLC控制機(jī)械人將合格品抓至OK板線鏈，次品抓至NG板線鏈，運(yùn)算結(jié)果實(shí)時(shí)在觸摸屏上顯示。

2 壓縮機(jī)殼體的圖像處理

2.1 殼體圖像的濾波處理

在壓縮機(jī)殼體底腳圖像采集的過(guò)程中，由于機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)、材料沖擊、電磁光線等因素會(huì)夾雜著噪聲，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際收集的數(shù)字圖像中含有大量的噪聲信號(hào)，大大增加了信息解譯的復(fù)雜程度，使得圖像質(zhì)量下降，給后續(xù)的圖像處理工作帶來(lái)嚴(yán)重影響[2]。在幾種常用的濾波法中，我們選用的中值濾波方法雖然在平滑去噪中可能會(huì)失掉圖像中的細(xì)線和小范圍目標(biāo)區(qū)域，細(xì)節(jié)處理還不夠精準(zhǔn)[3]，但其算法思想簡(jiǎn)單，且能較好地保護(hù)圖像邊緣。在matlab中，經(jīng)過(guò)灰度化處理過(guò)的圖像會(huì)以雙精度類(lèi)型的灰度值矩陣來(lái)表示，而中值濾波的基本原理是將數(shù)字圖像（序列）中的一點(diǎn)灰度值用該點(diǎn)的某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)所有灰度值的中心值來(lái)替換。在圖像處理中通常使用二維中值濾波，表達(dá)式為：