光学坐标测量系统在无缝钢管生产中的应用
时间:2018-12-28 16:23:26 来源:杏彩娱乐注册 作者:匿名


检测技术是现代工业的基础之一,也是保证产品质量的关键。现代工业生产强调实时,在线,非接触检查,以确保完全控制生产过程,提高生产效率和产品合格率,这是许多传统测试方法所不具备的。

光学坐标测量系统由线结构光视觉传感器和CMM(坐标测量机)组成,用于产品测试,具有非接触,速度快,准确度高,现场抗干扰能力强等优点。地面满足现代工业生产的需要。

一,光学坐标测量系统的原理

线结构光视觉传感器本质上是二维坐标传感系统。测量由精确的伺服机构驱动,扫描被测物体,得到检测系统的原始数据。集成系统使用二维视觉传感器进行3D测量。原理图如图1所示。视觉传感器提供YS和ZS方向的坐标值,即传感器坐标平面; XM坐标由CMM给出,即CMM的移动方向。视觉传感器中使用的线源可??以通过将半导体激光器的光束通过柱面镜扩展而形成,并且能量接收器是彩色阵列CCD相机。

二是光学坐标测量系统的结构框架

基于线结构光学视觉传感器的光学坐标测量系统的主要设备是:CMM和线结构光学视觉传感器集成测量系统;用于驱动CMM集成系统的伺服机构; PC(下位机)和工作站(主机)。在测量过程中,视觉传感器固定在CMM的光束滑块上,可以在CMM精密伺服驱动下在CMM的X-Y坐标平面上移动,实现被测物体的扫描。通过计算机网络在系统的各个部分之间传送指令和各种信息。其硬件结构框图如图2所示。

三,无缝钢管直线度和截面在线检测系统

1,基本原理

无缝钢管是重要的工业产品。在反映无缝钢管质量的参数中,钢管的直线度和横截面尺寸是主要的几何参数。这两个参数的在线检测具有重要意义,是控制无缝钢管生产质量的关键。现代工业技术已经能够实现无缝钢管的大规模生产,但无缝钢管直线度和横截面尺寸的高效测试尚未得到很好的解决。原因可以归结为:无缝钢管的制造环境不好,不允许接触式测量方法:无缝钢管的空间尺寸大,大型无缝钢管的长度超过十米,这需要检测系统有大的测量空间。基于线结构光视觉传感器的光学坐标系统可以精确测量无缝钢管的直线度和截面尺寸。检测原理图如图3所示。检测系统由线结构光视觉传感器组成,传感器线结构的光平面与被测钢管相交,得到钢管截面的局部周长,得到整个圆周的表面角度。通过调整传感器的视角。数据由图像采集卡收集,然后由计算机系统计算以获得部分的大小和部分中心的位置。在CMM的移动方向上,传感器依次测量无缝钢管的多个部分,并集成多组数据以获得无缝钢管的直线度和截面尺寸。

2.建立控制系统模型

该系统由四个功能模块组成:集成测量系统建模,视觉传感器测量透视规划,测量数据预处理,多视图测量数据配准和拼接。

综合测量系统建模

综合测量系统建模主要包括两个方面:

1建立视觉传感器映射模型;

2将视觉传感器集成到CMM测量坐标系中,实现测量数据从视觉传感器窨相对坐标系到CMM测量坐标系的转换[1]。

其中:(ZW,YW,ZW) - 全球坐标系;

(XS,YS,ZS) - 摄像机坐标系;

R-two坐标系之间的旋转正交矩阵由摄像机在空间中的三个方位角ψ,φ,θ确定;

空间坐标系中T型摄像机光学中心的坐标。

如果图像坐标平面是X-Y,则像素坐标是(x,y),并且图像坐标系原点的坐标是(x0,y0),fx和fy是水平和垂直CCD阵列的放大率函数。

其中:Cn-相机坐标的均匀形式;

P透视变换矩阵;

Wn-表示相应的齐次坐标。

视觉传感器透视规划

视觉传感器透视规划问题主要是由于线结构传感器只能测量无缝钢管某一部分表面的一部分。因此,必须调整传感器的角度,并且从不同的角度测量无缝钢管的截面以获得整个截面。数据[2]。这需要在满足测量精度的同时以尽可能小的视角扫描物体。

图像预处理

由于通过扫描无缝钢管截面获得的数据在由密集排列和无序数据点组成的整个测量数据之间没有明显的拓扑关系,因此不可能在现有的商业CAD系统中直接建立模型。系统。因此,必须对测量数据进行分段和预处理,以生成标准化网格数据,以满足CAD建模的要求。因为钢管横截面的拟合导致闭合轮廓,所以边缘检测方法可用于分割。

多视图测量数据的配准和拼接

通过坐标变换方法将不同坐标系中的数据点集转换为统一的坐标系,在此基础上将登记的数据拼接成完整的数据[3]。

第四,结论

基于线结构光视觉传感器的光学坐标测量系统用于无缝钢管的生产,可精确测量所需参数,从而提高产品质量,满足生产要求。

摘录自:中国计量与测量网络

[关键词]光学坐标测量,无缝钢管,AOC官方网站,北京世纪奥克

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