机器视觉技术在螺纹检测中的应用
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关键 词 机 器视 觉技 术 ； 螺纹检 测 ； 应 用 中图分 类号 ： Ｔ Ｈ Ｉ ３ １ 文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ４ ）２ ０ — ０ １ １ ０ － ０ １
在机 械 紧 固零 件 中 ， 螺 纹是 重 要 的组 成部 分 。但 是 其 表 面 结构 较为 复杂 ， 因此 在进 行检 测的 时候 ， 往 往会 出现 多方 面 问题 。 采用 传 统 方法 进 行螺 纹 检 测 ， 不仅 检 测速 度慢 ， 而且 检 测 成本 也 相对 较 高 。机器 视 觉技 术 被研 制 出来 ， 并广 泛 地应 用 与 制造 业中 ， 实现 了 自动化 无 损检 测 。采 用 这种 技术 ， 不仅 提 高 了螺 纹检 测速 度 ， 而 且具 有 高精确 度和 良好 的稳定 性 ， 且方 便维 护 。
４ 测量 螺纹 的几何 参 数
由于 螺钉 定 位面 的误 差 ， 使 得螺 纹 的位 置和 方 位 都会 出现
变 化 。那 么 ， 就 要将 螺 纹 的位 置 首先 确 定 下来 ， 然 后 对其 几 何 参 数进 行测 量 。 １ ）螺 纹两轮 廓基 准轴 心线 位置 的测量 。
Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机 为 离散 化 采 样 ， 边 缘 主 要为 点列 。那 么 在 进 行
测量 的时候 ， 就 可 以采 用 最小 二乘法测 量 基准轴 心线 。
假 设测 量点 列 Ｐ （ ｘ ，ｙ ） ， 直 线方程 为 ： ｙ ＝ ａ ｘ ＋ ｂ
２ 螺纹检测系统的工作原理和步骤
１ ）螺纹检 测 系统 的工作 原理 。
＂ （ Ｘ ｘ Ｙ ） － Ｚ ｘ ２Ｙ
６： ＿
￣ ｙ Ｚ Ｅ （ ∑ ｘ Ｚ Ｚ ｙ （ ） ∑ ）
ｘ
－
一
工作 原 理 上 ， 是 螺丝 通 过进 料 轨 道进 入进 料 系 统 中 ， 首 先 是 滑 落到 处 于高 速旋 转 状 态 的分度 盘 上 。 当载有 螺 丝 的分 度 盘
旋转到 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像机 的视野 之 下 ， 摄 像机 就 会采 集 图像 ， 并 使 用 计 算机 对 于所 有 的 图像 进 行分 析 、筛 选 ，以挑 选 出技术 合 格 的 螺纹 零件 。 ２ ）螺纹检 测 系统 的检测 步骤 。 螺纹 检 测 系 统 的检 测过 程 中 ， 将 螺纹 工件 放 置 在传 送 装 置 上 待测 。传 输 装 置分 为 检测 区域和 分 离 区域 两 个 区域 。将 螺 纹 工 件 进 入 到检 测 区域 ，Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机会 对 待 测 的 工件 进 行 检 测 ， 对所 发 出的模 拟视 频信 号进 行采 集 。当信号 经过 图像采 集 卡后 ， 就转换为数字信号 ， 经过计算机软件技术处理中 ， 计算机会对 螺 纹 工件 的各 项 数 据进 行 处理 ， 根 据 设计 好 的模 拟 程序 对 螺 纹 是 否合格 进 行判 断 ， 之 后将 检测 结果输 出。 当所 有 螺纹 检 测 程 序 结 束 后 ， 螺纹 工 件 进 入 到分 离 区域 ， 相 应 的机 械控 制 装 置在 计 算机 的调控 下 ， 根 据 检测 区域所 获 得 的检 测 结 果对 螺 纹 工 件 进 行 筛 选 ，实现 了 合格 产 品 与 废 品 的
３ 螺纹 检测 系统对 螺 纹轮廓 线 的提取
螺 纹检 测 系 统采 用 机 器视 觉 技术 ，由于 原始 图像会 有 噪 声 出现 ，因此在 检 测 的过 程 中 ， 要 重点 对螺 纹 视频 图像 信息 的边 缘 进 行检 测 。在 空 间域 中 ， 边 缘 和噪 声在 灰 度表 现 上 都会 呈 现 出大 起大 落 。特 别 是 当频 率 域反 映 出高 频分 量 的 时候 ， 边 缘 检 测 就会 非常 困难 。为 了能够 使 图像测 量达 到要要 求 的标准 精度 ， 就 要将 边 缘 特性 充 分地 运 用 起来 ， 采 用 滤波 功 能 ， 使 其对 十 字 窗 图像边 缘 检测 算 法 具有 适 应性 。具 体 做法 上 ， 将 图像边 缘 定 位 在 象素 上 ， 运 用 二次 多 项 式插 值 函数检 测 亚 象 裹级 边缘 ， 以 提高 Ｃ Ｃ Ｄ 摄 像 机 的分 辨 率 ， 此 时 图像 测量 系 统 的检 测 经确 定 可
以提高 ６ ０倍 之 多。
１ 机 器视 觉技 术螺纹 检测 系统 工作流 程
机器 视 觉 的检 测 是适 应 科 学技 术 的发 展而 研 制 出来 的 自动 化 无损 检 测技 术 ， 在 目前 的制 造业 生 产 中得 以广 泛 应用 。采 用 机 器 视觉 技 术 对 螺 纹进 行检 测 ， 主 要 是 通 过 两个 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机 ， 对螺 纹 的头部 图像和 杆 部图像 进行 采集 。 机器 视 觉 技术 螺 纹检 测 系 统 的工 作流 程上 ， 传 动 装 置 为汽 缸， 进 料 装 置 为震 动 上 料 盘 。对 于 进料 主 要 是采 用 主 机 控 制 ， 当摄 像 机 被触 发 之后 ， 就 开 始 进行 图像采 集 工作 ， 然 后 将 所采 集 的 图像 传送 到 计 算机 中 ， 进 行 图像 分析 和 技术 处 理 ， 所 获得 的结 果就 可 以对分选 汽缸 进行 有效 控制 。 从机 器 视 觉 技术 的螺 纹 检 测系 统 的组 成 上来 看 ， 主 要 包括 光 学 照 明、光 学 成像 系 统 ， 运 动控 制 系统 ，以及 计 算机 图像 处 理软 件和 Ｃ Ｃ Ｄ摄像器 件 。
Ｔ 技术应用
■ Ｅ Ｃ ＨＮ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ ＹＡ Ｐ Ｐ ＵＣ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
机器视觉技术在螺纹检测中的应用
刘 刚
（ 上 海法 雷奥汽 车 电器 系统 有限公 司 ， 上海 摘
２ ０ ０ ０ ８ ３ ）
要 在 现代 制造 业 中 ， 检测技 术 属 于是 基础 性 的技 术 。鉴于 目前 的许 多传统检 测技 术 已经 无法 满足现 代制 造业 的 发 展要 求 ， 采用 机 器视 觉技 术 ， 可 以促 进 螺纹检 测 的精 Байду номын сангаас度 ， 以提 高产 品质 量 。本 论文 针对 机 器视 觉技术 在螺 纹检 测 中的应 用进行 探 究 。
文章 编号 ： １ ６ ７ １ — ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ４ ）２ ０ — ０ １ １ ０ － ０ １
在机 械 紧 固零 件 中 ， 螺 纹是 重 要 的组 成部 分 。但 是 其 表 面 结构 较为 复杂 ， 因此 在进 行检 测的 时候 ， 往 往会 出现 多方 面 问题 。 采用 传 统 方法 进 行螺 纹 检 测 ， 不仅 检 测速 度慢 ， 而且 检 测 成本 也 相对 较 高 。机器 视 觉技 术 被研 制 出来 ， 并广 泛 地应 用 与 制造 业中 ， 实现 了 自动化 无 损检 测 。采 用 这种 技术 ， 不仅 提 高 了螺 纹检 测速 度 ， 而 且具 有 高精确 度和 良好 的稳定 性 ， 且方 便维 护 。
４ 测量 螺纹 的几何 参 数
由于 螺钉 定 位面 的误 差 ， 使 得螺 纹 的位 置和 方 位 都会 出现
变 化 。那 么 ， 就 要将 螺 纹 的位 置 首先 确 定 下来 ， 然 后 对其 几 何 参 数进 行测 量 。 １ ）螺 纹两轮 廓基 准轴 心线 位置 的测量 。
Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机 为 离散 化 采 样 ， 边 缘 主 要为 点列 。那 么 在 进 行
测量 的时候 ， 就 可 以采 用 最小 二乘法测 量 基准轴 心线 。
假 设测 量点 列 Ｐ （ ｘ ，ｙ ） ， 直 线方程 为 ： ｙ ＝ ａ ｘ ＋ ｂ
２ 螺纹检测系统的工作原理和步骤
１ ）螺纹检 测 系统 的工作 原理 。
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￣ ｙ Ｚ Ｅ （ ∑ ｘ Ｚ Ｚ ｙ （ ） ∑ ）
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一
工作 原 理 上 ， 是 螺丝 通 过进 料 轨 道进 入进 料 系 统 中 ， 首 先 是 滑 落到 处 于高 速旋 转 状 态 的分度 盘 上 。 当载有 螺 丝 的分 度 盘
旋转到 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像机 的视野 之 下 ， 摄 像机 就 会采 集 图像 ， 并 使 用 计 算机 对 于所 有 的 图像 进 行分 析 、筛 选 ，以挑 选 出技术 合 格 的 螺纹 零件 。 ２ ）螺纹检 测 系统 的检测 步骤 。 螺纹 检 测 系 统 的检 测过 程 中 ， 将 螺纹 工件 放 置 在传 送 装 置 上 待测 。传 输 装 置分 为 检测 区域和 分 离 区域 两 个 区域 。将 螺 纹 工 件 进 入 到检 测 区域 ，Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机会 对 待 测 的 工件 进 行 检 测 ， 对所 发 出的模 拟视 频信 号进 行采 集 。当信号 经过 图像采 集 卡后 ， 就转换为数字信号 ， 经过计算机软件技术处理中 ， 计算机会对 螺 纹 工件 的各 项 数 据进 行 处理 ， 根 据 设计 好 的模 拟 程序 对 螺 纹 是 否合格 进 行判 断 ， 之 后将 检测 结果输 出。 当所 有 螺纹 检 测 程 序 结 束 后 ， 螺纹 工 件 进 入 到分 离 区域 ， 相 应 的机 械控 制 装 置在 计 算机 的调控 下 ， 根 据 检测 区域所 获 得 的检 测 结 果对 螺 纹 工 件 进 行 筛 选 ，实现 了 合格 产 品 与 废 品 的
３ 螺纹 检测 系统对 螺 纹轮廓 线 的提取
螺 纹检 测 系 统采 用 机 器视 觉 技术 ，由于 原始 图像会 有 噪 声 出现 ，因此在 检 测 的过 程 中 ， 要 重点 对螺 纹 视频 图像 信息 的边 缘 进 行检 测 。在 空 间域 中 ， 边 缘 和噪 声在 灰 度表 现 上 都会 呈 现 出大 起大 落 。特 别 是 当频 率 域反 映 出高 频分 量 的 时候 ， 边 缘 检 测 就会 非常 困难 。为 了能够 使 图像测 量达 到要要 求 的标准 精度 ， 就 要将 边 缘 特性 充 分地 运 用 起来 ， 采 用 滤波 功 能 ， 使 其对 十 字 窗 图像边 缘 检测 算 法 具有 适 应性 。具 体 做法 上 ， 将 图像边 缘 定 位 在 象素 上 ， 运 用 二次 多 项 式插 值 函数检 测 亚 象 裹级 边缘 ， 以 提高 Ｃ Ｃ Ｄ 摄 像 机 的分 辨 率 ， 此 时 图像 测量 系 统 的检 测 经确 定 可
以提高 ６ ０倍 之 多。
１ 机 器视 觉技 术螺纹 检测 系统 工作流 程
机器 视 觉 的检 测 是适 应 科 学技 术 的发 展而 研 制 出来 的 自动 化 无损 检 测技 术 ， 在 目前 的制 造业 生 产 中得 以广 泛 应用 。采 用 机 器 视觉 技 术 对 螺 纹进 行检 测 ， 主 要 是 通 过 两个 Ｃ Ｃ Ｄ摄 像 机 ， 对螺 纹 的头部 图像和 杆 部图像 进行 采集 。 机器 视 觉 技术 螺 纹检 测 系 统 的工 作流 程上 ， 传 动 装 置 为汽 缸， 进 料 装 置 为震 动 上 料 盘 。对 于 进料 主 要 是采 用 主 机 控 制 ， 当摄 像 机 被触 发 之后 ， 就 开 始 进行 图像采 集 工作 ， 然 后 将 所采 集 的 图像 传送 到 计 算机 中 ， 进 行 图像 分析 和 技术 处 理 ， 所 获得 的结 果就 可 以对分选 汽缸 进行 有效 控制 。 从机 器 视 觉 技术 的螺 纹 检 测系 统 的组 成 上来 看 ， 主 要 包括 光 学 照 明、光 学 成像 系 统 ， 运 动控 制 系统 ，以及 计 算机 图像 处 理软 件和 Ｃ Ｃ Ｄ摄像器 件 。
Ｔ 技术应用
■ Ｅ Ｃ ＨＮ Ｏ Ｌ Ｏ Ｇ ＹＡ Ｐ Ｐ ＵＣ Ａ Ｔ Ｉ Ｏ Ｎ
机器视觉技术在螺纹检测中的应用
刘 刚
（ 上 海法 雷奥汽 车 电器 系统 有限公 司 ， 上海 摘
２ ０ ０ ０ ８ ３ ）
要 在 现代 制造 业 中 ， 检测技 术 属 于是 基础 性 的技 术 。鉴于 目前 的许 多传统检 测技 术 已经 无法 满足现 代制 造业 的 发 展要 求 ， 采用 机 器视 觉技 术 ， 可 以促 进 螺纹检 测 的精 Байду номын сангаас度 ， 以提 高产 品质 量 。本 论文 针对 机 器视 觉技术 在螺 纹检 测 中的应 用进行 探 究 。
