基于影像測(cè)量?jī)x的試驗(yàn)篩自動(dòng)測(cè)量方法探究

刁 艷

深圳市計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)研究院 廣東 深圳 518000

所謂試驗(yàn)篩實(shí)際上指的就是對(duì)顆粒物料的分粒度情況進(jìn)行分析的篩選工具,其現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到了化工、冶金、地質(zhì)勘探、自來(lái)水以及醫(yī)藥等各行各業(yè)。但是,通過(guò)對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),目前我國(guó)常用的試驗(yàn)篩測(cè)量方法卻依舊有一定問(wèn)題存在,測(cè)量準(zhǔn)確度也相對(duì)較低。為了有效轉(zhuǎn)變這種情況,進(jìn)一步提升測(cè)量準(zhǔn)確度,相關(guān)工作人員開(kāi)發(fā)出了基于影像測(cè)量?jī)x的試驗(yàn)篩自動(dòng)測(cè)量方法。利用這種新的方法展開(kāi)工作能夠進(jìn)一步提升篩選分析工作質(zhì)量,并為后續(xù)工作的順利展開(kāi)提高更為真實(shí)可靠的依據(jù)。所以,本文展開(kāi)基于影像測(cè)量?jī)x的試驗(yàn)篩自動(dòng)測(cè)量方法探究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、我國(guó)原來(lái)常用的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)測(cè)量方法介紹

隨著時(shí)代的快速發(fā)展,試驗(yàn)篩也被越來(lái)越多的應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)里面,其主要功能就是按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)對(duì)顆粒物料的篩分以及力度分析,而且物料粒度更是影響產(chǎn)品質(zhì)量的最主要因素之一?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)對(duì)試驗(yàn)篩的校準(zhǔn)方法做出了如下規(guī)范：首先,假如試驗(yàn)篩的網(wǎng)孔數(shù)量低于20的話,相關(guān)工作人員應(yīng)該利用顯微鏡對(duì)所有網(wǎng)孔都進(jìn)行檢查,并以檢查結(jié)果為依據(jù)對(duì)試驗(yàn)篩性能做出準(zhǔn)確判斷;其次,如果試驗(yàn)篩網(wǎng)孔數(shù)量在20個(gè)以上的話,采用的基本上都是抽樣檢查法,即便是抽取的網(wǎng)孔數(shù)量再多,同樣也是有比較大的誤差存在,結(jié)果的隨機(jī)性也相對(duì)更強(qiáng)。因此,根本沒(méi)有辦法做出更為準(zhǔn)確的判斷。同時(shí),過(guò)去我國(guó)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)所用的設(shè)備基本上都是投影儀或者顯微鏡,需要校準(zhǔn)人員采取手工的方式展開(kāi)工作,不僅需要花費(fèi)比較大的時(shí)間和精力,校準(zhǔn)工作效率也較差,校準(zhǔn)結(jié)果也非常容易受到檢測(cè)工作人員主觀性的影響,給后續(xù)工作展開(kāi)造成了非常大的消極影響。

在應(yīng)用常規(guī)儀器展開(kāi)測(cè)量工作的時(shí)候,相關(guān)工作人員基本都是通過(guò)把米字線按壓在網(wǎng)孔邊緣進(jìn)行測(cè)量。這主要是由于儀器視覺(jué)范圍比較狹窄,準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)大尺寸不穩(wěn)的難度也比較大。因此,在進(jìn)行校準(zhǔn)工作過(guò)程中也沒(méi)有辦法有效解決主觀隨意的問(wèn)題,必須要工作人員展開(kāi)人工對(duì)線操作,效率相對(duì)較低。為了有效解決這種情況,相關(guān)人員提出了通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式展開(kāi)試驗(yàn)篩的自動(dòng)校準(zhǔn),這種想法也為該工作的自動(dòng)化發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。而影像測(cè)量指的則是通過(guò)機(jī)密幾何量的有效利用展開(kāi)測(cè)量工作,通過(guò)這種方法的有效利用可以對(duì)所捕獲到的圖像展開(kāi)數(shù)字化處理,并完成相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)的提取以及工件參數(shù)的計(jì)算。這種校準(zhǔn)方法根本不需要觸碰試驗(yàn)篩,可以有效放大的網(wǎng)孔和視角,通用性也相對(duì)更強(qiáng)。所以,其能夠被更為廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)。

另外,通過(guò)影響測(cè)量?jī)x的有效利用校準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)試驗(yàn)篩網(wǎng)孔的時(shí)候,可以先利用一些通用的測(cè)量工具展開(kāi)像是線段提取等工作,并有效測(cè)量全部網(wǎng)孔。因此,測(cè)量的隨意性也相對(duì)更強(qiáng)。然而,應(yīng)用這種方法同樣需要對(duì)所有網(wǎng)孔進(jìn)行手工檢測(cè),檢測(cè)過(guò)程相對(duì)來(lái)講也非常復(fù)雜。所以,相關(guān)工作人員還應(yīng)該從影響測(cè)量?jī)x入手展開(kāi)工作,先利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序編寫(xiě),以此來(lái)推動(dòng)平臺(tái)展開(kāi)自動(dòng)運(yùn)動(dòng),推動(dòng)其向著全自動(dòng)的方向發(fā)展,從而更加高效的完成試驗(yàn)篩的自動(dòng)測(cè)量工作,進(jìn)而為篩選分析工作的順利展開(kāi)提供更有力的支持和保障。

二、基于影像測(cè)量?jī)x的試驗(yàn)篩自動(dòng)測(cè)量方法探究

(一)邊緣點(diǎn)捕獲方法探究。通過(guò)對(duì)采集工作的實(shí)際情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),噪聲會(huì)對(duì)采集卡所得的圖像信息造成非常大的影響。因此,在正式進(jìn)行檢測(cè)以前,應(yīng)該通過(guò)技術(shù)的有效利用展開(kāi)圖像處理。而隨機(jī)選用像是高斯濾波器等對(duì)應(yīng)型號(hào)的濾波器可以使噪聲問(wèn)題得到有效解決。然后在濾波結(jié)束以后展開(kāi)邊緣點(diǎn)的計(jì)算工作,并使用Sobel梯度算子來(lái)獲取相關(guān)邊緣點(diǎn)信息。同時(shí),通過(guò)閥值設(shè)置的方式還可以使邊緣強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果變得更加可靠,而且通過(guò)梯度算子所得到的基本上都不是單像素邊緣,而利用抑制操作可以將其轉(zhuǎn)變成單像素。由于這個(gè)時(shí)候的邊緣像素級(jí)別較高,會(huì)導(dǎo)致計(jì)算誤差出現(xiàn)極大程度的增加。在這種時(shí)候應(yīng)用插值法展開(kāi)邊緣計(jì)算能夠使計(jì)算正確性得到更大程度的提高。

(二)網(wǎng)孔邊緣擬合方法探究。雖然,通過(guò)邊緣檢測(cè)算子的有效利用可以直接完成圖像全部邊緣信息等邊緣數(shù)據(jù)的直接輸出。但是,通過(guò)這些數(shù)據(jù)的有效利用卻根本沒(méi)有辦法直接被用作所需網(wǎng)孔內(nèi)側(cè)邊緣的計(jì)算工作。而要想完成對(duì)所有連通區(qū)域的充分檢測(cè),則需要對(duì)邊緣區(qū)里面的邊緣數(shù)據(jù)展開(kāi)連通檢測(cè),并應(yīng)用八領(lǐng)域連通區(qū)技術(shù)從起始點(diǎn)入手,按照順時(shí)針?lè)空惯M(jìn)行相鄰邊緣點(diǎn)的搜索。之后把下一邊緣點(diǎn)當(dāng)做起點(diǎn)展開(kāi)后續(xù)搜索工作,直至再次遇到起始點(diǎn)或者沒(méi)有邊緣點(diǎn)為止。然后再把邊緣點(diǎn)的方向信息情況將方向基本相同的點(diǎn)劃分成一組,最終得到4個(gè)分組。最后,再利用最小二乘法擬合出相應(yīng)的邊緣線段,得出網(wǎng)孔四邊邊緣的幾何表示。除此之外,利用這種方式所獲取的邊緣線段并不會(huì)受到鏡頭視野大小的影響,假如網(wǎng)孔尺寸比視野范圍大的話,軟件完全可以推動(dòng)機(jī)臺(tái)沿著邊緣方向展開(kāi)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)位置繼續(xù)進(jìn)行搜索,直至完成網(wǎng)孔4個(gè)邊緣的全面搜索為止,這樣才可以保證網(wǎng)孔全部邊緣的搜索工作都處在完整狀態(tài)擬合出相應(yīng)線段。

(三)網(wǎng)孔孔徑的計(jì)算方法探究。按照相關(guān)規(guī)范要求,在進(jìn)行試驗(yàn)篩校準(zhǔn)的時(shí)候應(yīng)該對(duì)經(jīng)向網(wǎng)孔尺寸即網(wǎng)孔內(nèi)上下兩條對(duì)邊的距離、緯向網(wǎng)孔尺寸即網(wǎng)孔內(nèi)左右兩條對(duì)邊的尺寸以及絲徑即相鄰網(wǎng)孔間相鄰邊緣的距離3種距離進(jìn)行計(jì)算。上述3種距離都實(shí)際上都屬于兩條線段間距離的計(jì)算。從理論角度入手進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),兩條平行直線間的距離都是直線上的點(diǎn)到另一條直線的垂直距離。然而,在進(jìn)行兩條平行線段設(shè)計(jì)的過(guò)程中,因?yàn)闇y(cè)量、加工以及線段擬合等誤差因素的影響,最終計(jì)算結(jié)果的平行幾率非常低。同時(shí),因?yàn)槭艿绞芰π巫兊挠绊?試驗(yàn)篩的網(wǎng)孔對(duì)邊平行的可能性更是微乎其微。而且在實(shí)際使用過(guò)程中,還會(huì)有極大可能產(chǎn)生對(duì)邊長(zhǎng)度不等、沒(méi)有對(duì)正等問(wèn)題。如圖1所示為兩線段常見(jiàn)的位置關(guān)系情況,其中圖1(a)代表的是對(duì)邊長(zhǎng)度、平行情況以及位置都處于最理想的狀態(tài);圖1(b)代表的則是對(duì)邊平行,但是長(zhǎng)度以及位置不理想的狀態(tài)：圖1(c)代表的則是對(duì)邊不平行,但是長(zhǎng)度、位置理想的狀態(tài);圖1(d)代表的則是對(duì)邊平行、長(zhǎng)度以及位置都不理想的最一般狀態(tài)。而圖2則是圖1(d)的距離計(jì)算示意圖。通過(guò)對(duì)上述情況進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn),這幾種方式都沒(méi)有辦法完成兩線實(shí)際距離關(guān)系的如實(shí)反應(yīng)。

圖1 兩線段位置關(guān)系

圖2 兩線段之間的距離計(jì)算形式

(四)網(wǎng)孔自動(dòng)搜索方法探究。在影響測(cè)量?jī)x機(jī)臺(tái)上面放置試驗(yàn)篩的時(shí)候,根本沒(méi)有辦法達(dá)到橫平豎直的要求。在做好相應(yīng)網(wǎng)孔測(cè)量以后,接下來(lái)的網(wǎng)孔位置很有可能就處在現(xiàn)網(wǎng)孔的斜向方向。所以,在進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候,應(yīng)該設(shè)置專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)孔搜索功能,以此來(lái)避免手工找正操作可能造成的事物,從而進(jìn)一步提高校準(zhǔn)效率。另外,在展開(kāi)基于影像測(cè)量?jī)x的試驗(yàn)篩自動(dòng)測(cè)量方法探究的過(guò)程中,應(yīng)該利用方向預(yù)估的方式展開(kāi)方向搜索工作,并按照上一步所得到的網(wǎng)孔邊緣方向以及長(zhǎng)度情況展開(kāi)工作,綜合考慮被檢試驗(yàn)篩的邊緣輸入長(zhǎng)度從網(wǎng)孔中心為止展開(kāi)計(jì)算工作,從而得到更為精確的下一網(wǎng)孔檢測(cè)起始位置,進(jìn)而為篩選分析工作的順利展開(kāi)提供更有力的支持和保障。

(五)校準(zhǔn)流程探究。按照相關(guān)規(guī)范要求。在展開(kāi)校準(zhǔn)工作的時(shí)候,首先應(yīng)該由操作者進(jìn)制定兩個(gè)網(wǎng)孔作為起始檢測(cè)點(diǎn),然后根據(jù)(三)以及(四)兩個(gè)程序展開(kāi)循環(huán)操作,并分別向著經(jīng)緯兩個(gè)方向展開(kāi)10個(gè)網(wǎng)孔的連續(xù)搜索以及40個(gè)網(wǎng)孔的經(jīng)緯向尺寸以及絲徑的平均值計(jì)算。另外,在完成檢測(cè)工作以后,相關(guān)工作人員應(yīng)該將所得尺寸數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,以此來(lái)判斷試驗(yàn)篩是否處于合格狀態(tài),并完成相應(yīng)檢測(cè)報(bào)告的自動(dòng)生成。

三、結(jié)束語(yǔ)

總而言之,隨著時(shí)代的快速發(fā)展,人們對(duì)試驗(yàn)篩測(cè)量精度的要求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)測(cè)量方法所暴露出的問(wèn)題也越來(lái)越多,很難滿足人們的實(shí)際需要。而通過(guò)基于影像測(cè)量?jī)x的試驗(yàn)篩自動(dòng)測(cè)量方法利用則能夠有效解決這些問(wèn)題,使測(cè)量工作質(zhì)量以及效率得到有效提高,并且這種方法通用性極強(qiáng),可以被廣泛的應(yīng)用到五金、塑膠以及電子等行業(yè)當(dāng)中,為我國(guó)現(xiàn)代化事業(yè)的發(fā)展建設(shè)提供更有力的支持和保障。