CN108692665B - 一种圆形工件直径的自动测量方法及其系统 - Google Patents

一种圆形工件直径的自动测量方法及其系统 Download PDF

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Abstract

一种圆形工件直径的自动测量方法，包括：a、根据圆形工件的直径D、用于输送圆形工件的输送机构的输送速度V及预先指定的圆形工件直径的测量精度P，确定线阵工业相机的像素数X和线扫描频率Y，其中，X＞D(1+n)/P，
Figure DDA0001760311270000011
n为预设的间隙系数，0.2＜n＜0.8，R为圆形工件的半径；b、将线阵工业相机设置于输送机构的上方，拍摄随着输送机构移动的圆形工件的图像，并将拍摄到的图像信号传输给计算机；c、计算机对线阵工业相机拍摄到的工件图像进行处理，通过计算获得圆形工件的直径值。本发明还公开了一种圆形工件直径的自动测量系统。本发明测量速度快，测量精度高。

Description

一种圆形工件直径的自动测量方法及其系统
技术领域
本发明涉及工业测量技术。
背景技术
随着自动化和信息化的发展，工厂自动化已经成为智能工厂发展的必然趋势。目前，在圆形工件直径测量领域通过应用工业摄像机、高精度激光测距雷达等手段实现了工件直径测量的自动化，但由于普通面阵工业相机采集频率有限、测距雷达应用场景苛刻，在测量速度和精度方面仍有很大的改进空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种测量速度快、测量精度高的圆形工件直径的自动测量方法。
本发明所要解决的又一技术问题在于提供一种圆形工件直径的自动测量系统。
根据本发明一实施例的一种圆形工件直径的自动测量方法，包括以下步骤：
a、根据圆形工件的直径D、用于输送圆形工件的输送机构的输送速度V及预先指定的圆形工件直径的测量精度P，确定线阵工业相机的像素数X和线扫描频率Y，其中，X＞D(1+n)/P，
Figure BDA0001760311250000011
n为预设的间隙系数，0.2＜n＜0.8，R为圆形工件的半径；
b、将线阵工业相机设置于输送机构的上方，拍摄随着输送机构移动的圆形工件的图像，并将拍摄到的图像信号传输给计算机；
c、计算机对线阵工业相机拍摄到的工件图像进行处理，通过计算获得圆形工件的直径值。
根据本发明另一实施例的一种圆形工件直径的自动测量系统，包括自动进料器、输送机构、线阵工业相机和计算机；自动进料器设置于输送机构的进料端，用于将待测的圆形工件连续地输送到输送机构上；输送机构用于输送圆形工件；线阵工业相机设置于输送机构的上方，用于拍摄随着输送机构移动的圆形工件的图像，并将拍摄到的图像传输给所述计算机；所述线阵工业相机的像素数X和线扫描频率Y满足：X＞D(1+n)/P，
Figure BDA0001760311250000021
n为预设的间隙系数，0.2＜n＜0.8，D为所述圆形工件的直径，R为所述圆形工件的半径，V为所述输送机构的输送速度，P为预先指定的圆形工件直径的测量精度；计算机用于对线阵工业相机拍摄到的工件图像进行处理，通过计算获得圆形工件的直径值。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点和特点：
本发明通过采用合适的线阵工业相机对圆形工件直径进行测量，提高了测量的速度和测量的精度。
附图说明
图1示出了根据本发明一实施例的一种圆形工件直径的自动测量方法的流程示意图。
图2示出了根据本发明另一实施例的一种圆形工件直径的自动测量系统的示意图。
图3示出了由传送带扫描间隔所导致的直径测量误差为最大时的情形。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1。根据本发明一实施例的一种圆形工件直径的自动测量方法，包括以下步骤：
a、根据圆形工件的直径D、用于输送圆形工件的输送机构的输送速度V及预先指定的圆形工件直径的测量精度P，确定线阵工业相机的像素数X和线扫描频率Y，其中，X＞D(1+n)/P，
Figure BDA0001760311250000022
n为预设的间隙系数，0.2＜n＜0.8，R为圆形工件的半径；
b、将线阵工业相机设置于输送机构的上方，拍摄随着输送机构移动的圆形工件的图像，并将拍摄到的图像信号传输给计算机；
c、计算机对线阵工业相机拍摄到的工件图像进行处理，通过计算获得圆形工件的直径值。
在本实施例中，计算机根据线阵工业相机拍摄到的图像，基于Wall算法的自适应阈值生成二值化图像，计算连续二值化图像的有效像素数量，得到圆形工件切面的测量值。针对每个工件，切面测量值集合中最大值可近似为圆形工件直径。在其它的实施例中，计算机也可基于其它的自适应阈值二值化算法生成二值化图像。
进一步地，该圆形工件直径的自动测量方法还包括以下步骤：
步骤d、计算机判断圆形工件直径值是否符合预定要求，在不符合预定要求时发出分拣命令给分拣装置；
步骤e、分拣装置按照所述分拣命令，将不符合预定要求的圆形工件分拣。
本申请中所述的圆形工件可以是圆盘形工件，也可以是圆柱形工件。
图2示出了根据本发明另一实施例的一种圆形工件直径的自动测量系统的示意图。如图2所示，根据本发明另一实施例的圆形工件直径的自动测量系统，包括自动进料器1、输送机构2、线阵工业相机3和计算机4。
自动进料器1设置于输送机构2的进料端，用于将待测的圆形工件9连续地输送到输送机构2上。
输送机构2用于输送圆形工件9。在本实施例中，输送机构2为传送带。多个圆形工件9排成一列，均匀地放置在传送带上。
线阵工业相机3设置于输送机构2的上方，用于拍摄随着输送机构2移动的圆形工件9的图像，并将拍摄到的图像传输给计算机4。可选地，线阵工业相机3的线扫描方向垂直于输送机构2的输送方向。线阵工业相机3的像素数X和线扫描频率Y满足：X＞D(1+n)/P，
Figure BDA0001760311250000031
n为预设的间隙系数，0.2＜n＜0.8，D为圆形工件9的直径，R为圆形工件9的半径，V为输送机构2的输送速度，P为预先指定的圆形工件直径的测量精度。
计算机4用于对线阵工业相机3拍摄到的工件图像进行处理，通过计算获得圆形工件9的直径值。
进一步地，该圆形工件直径的自动测量系统还包括分拣装置5。计算机4用于判断计算获得的圆形工件直径值是否符合预定要求，在不符合预定要求时发出分拣命令给分拣装置5。分拣装置5用于按照该分拣命令，将不符合预定要求的圆形工件9分拣到集料容器中。
在一个具体的应用实例中，圆形工件9的直径为40mm，传送带传输速度为1000毫米/秒，预先指定的圆形工件直径的测量精度P要达到0.01mm。预设的间隙系数n为0.25，则每个圆形工件9的占用传送带的宽度W＝D(1+n)，为50mm。
根据公式X＞D(1+n)/P和
Figure BDA0001760311250000041
则所采用的线阵工业相机3的像素数X应满足大于5000、线扫描频率Y应大于1118.1Hz，才能达到预先指定的圆形工件直径的测量精度的要求。根据市场上实际销售的线阵工业相机的情况，实际选用了像素数为8192、线扫描频率为40KHz的线阵工业相机，采用这种线阵工业相机最终获得以下的检测参数：
每秒检测数量N＝V/W＝1000/50＝20个。
每像素精度P1＝50/8192≈0.006mm。
传送带扫描间隔Δs＝V/Y＝1000/40000＝0.025mm
扫描间隔最大测量误差
Figure BDA0001760311250000042
最大测量误差P＝Max(P1,P2)<0.01mm，从而满足预先指定的测量精度的要求。
如图3所示，当圆形工件9的直径位于传送带扫描间隔的中线位置时，由传送带扫描间隔Δs所导致的直径测量误差最大，即作为上述的扫描间隔最大测量误差P2。
现有的圆形工件直径的自动测量系统的检测速度为每秒只能检测一个圆形工件，测量精度为0.1mm，采用本发明的技术方案后，可达到检测速度>10个/秒，测量精度<0.01mm。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种圆形工件直径的自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、根据圆形工件的直径D、用于输送圆形工件的输送机构的输送速度V及预先指定的圆形工件直径的测量精度P，确定线阵工业相机的像素数X和线扫描频率Y，其中，X＞D(1+n)/P，
Figure FDA0002499368680000011
n为预设的间隙系数，0.2＜n＜0.8，R为所述圆形工件的半径；
b、将线阵工业相机设置于输送机构的上方，拍摄随着输送机构移动的圆形工件的图像，并将拍摄到的图像信号传输给计算机；
c、计算机对线阵工业相机拍摄到的工件图像进行处理，通过计算获得圆形工件的直径值；其中，所述圆形工件为圆盘工件；计算机根据线阵工业相机拍摄到的图像，基于自适应阈值二值化算法生成二值化图像，计算连续二值化图像的有效像素数量，得到圆形工件切面的测量值，将切面测量值集合中的最大值作为圆形工件直径。
2.根据权利要求1所述的一种圆形工件直径的自动测量方法，其特征在于，还包括：
步骤d、计算机判断圆形工件直径值是否符合预定要求，在不符合预定要求时发出分拣命令给分拣装置；
步骤e、分拣装置按照所述分拣命令，将不符合预定要求的圆形工件分拣。
3.根据权利要求1所述的一种圆形工件直径的自动测量方法，其特征在于，所述的输送机构为传送带。
4.根据权利要求1或3所述的一种圆形工件直径的自动测量方法，其特征在于，所述线阵工业相机的线扫描方向垂直于所述输送机构的输送方向。
5.一种圆形工件直径的自动测量系统，其特征在于，包括自动进料器、输送机构、线阵工业相机和计算机；
所述自动进料器设置于所述输送机构的进料端，用于将待测的圆形工件连续地输送到所述输送机构上；
所述输送机构用于输送所述的圆形工件；
所述线阵工业相机设置于输送机构的上方，用于拍摄随着输送机构移动的圆形工件的图像，并将拍摄到的图像传输给所述计算机；所述线阵工业相机的像素数X和线扫描频率Y满足：X＞D(1+n)/P，
Figure FDA0002499368680000021
n为预设的间隙系数，0.2＜n＜0.8，D为所述圆形工件的直径，R为所述圆形工件的半径，V为所述输送机构的输送速度，P为预先指定的圆形工件直径的测量精度；
所述的计算机用于对线阵工业相机拍摄到的工件图像进行处理，通过计算获得圆形工件的直径值；其中，所述圆形工件为圆盘工件；计算机根据线阵工业相机拍摄到的图像，基于自适应阈值二值化算法生成二值化图像，计算连续二值化图像的有效像素数量，得到圆形工件切面的测量值，将切面测量值集合中的最大值作为圆形工件直径。
6.根据权利要求5所述的一种圆形工件直径的自动测量系统，其特征在于，所述的一种圆形工件直径的自动测量系统还包括分拣装置；
所述计算机用于判断计算获得的圆形工件直径值是否符合预定要求，在不符合预定要求时发出分拣命令给所述分拣装置；
所述分拣装置用于按照所述分拣命令，将不符合预定要求的圆形工件分拣。
7.根据权利要求5所述的一种圆形工件直径的自动测量系统，其特征在于，所述的输送机构为传送带。
8.根据权利要求5或7所述的一种圆形工件直径的自动测量系统，其特征在于，所述线阵工业相机的线扫描方向垂直于所述输送机构的输送方向。
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