CN111896539A - 一种高精度工件质量检测设备及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度工件质量检测设备，本发明解决现有技术问题，其技术方案要点是：包括一个安装台、检测工件形状的扫描台和一个对工件形状进行判定的控制台，所述安装台的表面用于安置工件，所述扫描台配设在安装台上且沿安装台的横轴方向进行运动，所述扫描台的检测端对准安装台的表面，所述扫描台检测到的工件数据传输至所述的控制台，所述扫描台的移动控制信号由控制台输出。

Description

一种高精度工件质量检测设备及其检测方法

技术领域

本发明属于一种质量检测装置，涉及一种高精度工件质量检测设备及其检测方法。

背景技术

本申请中的工件检测主要是对于加工完成后的工件的精度进行检测，以符合要求的工件作为合格品进行销售和使用，其精度要求一般由使用者确定，确定的方式包括和样品对比以及和设计文稿对比等，一般情况下，主要是与设计文稿进行对比，常见的加工精度检测是手工测量，但是此种情况下，检测速度较慢，无法作为每个产品都进行一次检测，只能进行抽检，且其准确性和可靠性存在较大作弊空间。还有一种采用图像识别方式进行的检查，其主要做法就是将图像采集设备悬吊在高处，由图像采集设备拍摄待检测件后进行图像识别转换后与设计文稿进行对比，最终确定其加工精度，但是这类方法依然存在有技术缺陷，主要技术缺陷就是图像采集设备悬吊在高处之后采集的图像是存在偏移的，特别是远离图像采集设备位置的工件，其拍摄后的偏差更是相当的大，因此，这类技术在图像采集的过程中需要各种调整算法的支撑，其计算量会相当的大，计算过程也较为缓慢，且容易出现参数设置失误的问题，在此情况下，容易出现精度检测误差高过预期的情况。

中国专利公开号：105783723B，专利公开日：2018年7月10日，公开了一种基于机器视觉的精密模具表面加工精度检测装置，该检测装置包括检测台和检测系统，其中：所述检测台包括用于装夹待检测模具的工作台、设在工作台上的往复运动机构和线阵CCD相机，其中，所述的往复运动机构由分别支撑在工作台两侧的两条导轨、两头支承在所述导轨上的横梁和驱动横梁在导轨上往复运动的驱动装置组成；所述的线阵CCD相机悬吊于所述的横梁上，且物镜面朝所述工作台的台面；所述检测系统包括振动检测模块、图像采集模块、运动控制模块以及上位计算机，其中：所述的振动检测模块包括依次连接的振动传感器、信号放大器、二阶低通有源滤波器和单片机，其中：所述振动传感器设置于工作台上，该振动传感器将工作台中的振动转换为电平信号并经所述的信号放大器放大、二阶低通滤波器滤波和单片机A/D后发送至上位计算机；所述的图像采集模块包括图像采集卡和所述的线阵CCD相机，其中，所述图像采集卡控制线阵CCD相机采集装夹在工作台上的待检测模具的图像，并将所采集到的图像上传至上位计算机；所述的运动控制模块包括运动控制卡，该运动控制卡收到上位计算机的指令后控制所述的驱动装置驱动横梁在所述的导轨上往复运动；所述的上位计算机不断地扫描与所述单片机连接的端口，当所述的工作台无振动时便同时，向运动控制模块发送控制所述驱动装置往复运动的指令，向图像采集卡发送采集待检测模具图像的指令；然后，所述的上位计算机对采集到的图像进行处理和识别，并算出待检测模具的表面加工精度；所述的驱动装置包括驱动电机和同步带传动机构，其中，所述的驱动电机与所述的运动控制卡连接，该驱动电机主轴与同步带传动机构中的主动带轮连接，同步带传动机构中的同步带与横梁固定连接。往复运动机构和线阵CCD相机、振动检测模块、图像采集模块、运动控制模块、驱动电机、同步带传动机构以及上位计算机等都是本领域常规技术手段，其应用在本领域内具有一定的普遍性，但是，其图像采集模块悬吊在横梁上，即在图像采集的过程中需要各种调整算法的支撑，其计算量会相当的大，计算过程也较为缓慢，且容易出现参数设置失误的问题，在此情况下，容易出现精度检测误差高过预期的情况。

发明内容

本发明解决了现有技术存在图像采集的过程中需要各种调整算法的支撑，其计算量会相当的大，计算过程也较为缓慢，且容易出现参数设置失误的问题，在此情况下，容易出现精度检测误差高过预期的情况的问题，提供一种高精度工件质量检测设备及其检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高精度工件质量检测设备，包括一个安装台、检测工件形状的扫描台和一个对工件形状进行判定的控制台，所述安装台的表面用于安置工件，所述扫描台配设在安装台上且沿安装台的横轴方向进行运动，所述扫描台的检测端对准安装台的表面，所述扫描台检测到的工件数据传输至所述的控制台，所述扫描台的移动控制信号由控制台输出。本发明采用了扫描台直接安装在安装台上的做法，直接降低了高悬挂带来的误差问题，同时本发明将横轴移动和纵轴移动都是基于安装台本身进行，也就是当安装台本身存在移动和倾斜的时候也能够完整准确的完成检测，克服了现有技术对于环境要求相当高，相互配合之间也容易存在误差，因此最终会影响测量精度，导致测量准确性下降的问题。

作为优选，还包括有一个校验用的校验板，所述校验板与所述安装台的台面相匹配，所述校验板上至少开设有一个校验孔。校验板的设置可以起到每次检测之前实现校验的作用，其中至少开有一个校验孔，推荐是开设若干个校验孔，或是不同形状的校验孔阵列，这样设置，可以更为准确地检测图形转换后待校验精度和能够更好地实现调节参数，因此，本申请中的校验板应当做好保存工作，或者在执行计算机校验之前首先进行人工手动的校验，这个校验工作完成后，获取的是一个完整准确的校验板，由此校验板的实地图像显示与设计文稿之间形成对比，从而获得调整参数，通过此调整参数的设置，完成最终的校验，当校验板与实际差距较大的时候，也可以输出警告信息，提醒使用者对本设备进行维护保养或检修，需要用此校验板对设备的精度加以校准。

作为优选，所述扫描台由内置的第一伺服驱动装置驱动并沿安装台的横轴方向进行运动，所述图像采集设备通过扫描台内置的第二伺服驱动装置驱动并在扫描台内沿安装台的纵轴方向进行运动。如上所述，伺服驱动本身属于现有技术，所不同的点在于，本申请中扫描台利用伺服系统在安装台作为载体和坐标轴的情况下运动，坐标轴、待测件都依靠于安装台，干扰因素较少，能够实现较为准确的测量。

作为优选，所述第一伺服驱动装置和第二伺服驱动装置均包括接收控制信号的变频器、传动组件、驱动电机、断路器、防浪涌保护器、抗噪器、电流接触器、电抗器组和熔断器，所述变频器的数字输入输出接口和通信接口均与所述的控制台连接，所述驱动电机与所述变频器的电机驱动接口连接，所述驱动电机上配置有编码器，所述的编码器与变频器的编码输入口连接，所述变频器的电机输入接口依次通过熔断器、电抗器组和电流接触器与抗噪器的输出端连接，抗噪器的输入端通过断路器与驱动电源连接，所述抗噪器的输入端通过防浪涌保护器接地，变频器的电源端与驱动电源连接；所述第二伺服驱动装置还包括有断路电阻器，所述断路电阻器与第二伺服驱动装置中的变频器连接，所述驱动电机的输出轴通过传动组件驱动扫描台或图像采集设备动作。本发明中设置了多抗噪、电抗等多项设备，起到降低工作误差的作用，能够尽量将工作状态保持平稳，以期获得一个准确的检测数据。

作为优选，所述控制台包括控制用计算机、图像采集设备连接器、显示屏和交互设备，所述控制用计算机通过串行通信设备与所述的所述第一伺服驱动装置以及第二伺服驱动装置通信连接，所述计算机还通过编码器接收卡接收第一伺服驱动装置以及第二伺服驱动装置的编码信号；

所述显示屏配置在控制台的正面，显示屏和交互设备均与所述的控制用计算机连接，所述控制用计算机配置在控制台内，所述控制台的中部开设有一个抽拉式的工作台，所述交互设备安装在抽拉式的工作台上，控制用计算机通过图像采集设备连接器与图像采集设备连接。本申请中，以控制用计算机作为控制设备，在结构上独立于检测用的扫描台和安装台，使得控制台内众多元件与安装台存在物理空间上的隔离，降低双方存在振动干扰的情况。

作为优选，所述扫描台内还配置有一个高度传感器，所述的高度传感器通过串口方式与所述的控制台通信连接。高度传感器的设置有利于本申请中引入拍摄高度的数据对于工件凸起部分的高度测量。初步拍摄前进行校验之后调节参数的时候起到较大的作用，更多的是可以用于检测和对抗拍摄位置与工件之间由于细微误差导致不同高度而形成拍摄误差的问题，这点在现有技术中也没有任何体现，克服了现有技术只重视横轴和纵轴运动精度，忽视垂直拍摄高度误差的技术偏见。

作为优选，所述安装台内还配置有若干个背光源，所述的背光源在遮蔽玻璃的后部对准安装台的表面，通过不透明的玻璃产生漫反射的光用于工件轮廓的识别，所述背光源均通过调光器与照明电源连接。照明和光强度的补偿，能够使得拍摄的工件更为清晰，分辨更为简单，用于特征提取的更为方便快捷。

作为优选，调光器的输入信号与第二伺服驱动装置的编码信号同步或相关。调光器的输入信号与第二伺服驱动装置的编码信号同步或相关，那么在纵轴上运动的图像采集设备在运动过程中拍摄工件受到的光照强度保持在一定的范围内，至此，形成的图像在处理过程中所需要的计算资源就比较少了。

作为优选，所述扫描台内配置有若干个用于保护图像采集设备移动位置的纵轴限位开关，所述纵轴限位开关均与所述第二驱动装置中的变频器连接，所述安装台上配置有若干个用于保护扫描台移动位置的横轴限位开关，所述横轴限位开关与第一驱动装置中的变频器连接。这样设置属于运动保护，能够对图像采集设备和扫描台的运动起到保护。

一种工件质量检测方法，适用于如上所述的高精度工件质量检测设备，包括以下步骤：

步骤一：设备整体初始化后，将一个校验用的标准件放置在安装台的表面进行扫描；

步骤二：由控制台根据标准件的扫描数据完成设置参数的调整；

步骤三：取下标准件，将待测工件放置在安装台的表面，由扫描台进行扫描；

步骤四：由控制台完成图像识别和图像拼接后，由设置参数进行调整后形成检测数据，将检测数据与标准数据进行对比，完成工件质量的判定。

作为优选，步骤二中设置参数的调整由每一个移动后拍摄画面的拍摄参数、拍摄后图像识别结果和设计文稿之间对比形成。

作为优选，所述的标准数据由设计文稿直接获取或转换计算获得。

作为优选，所述将检测数据与标准数据进行对比由以下步骤获得，

第一步，将设计文稿中的高度信息提取，对高度差进行二值化处理，并按设计文稿中的位置形成标准高度矩阵，对设计文稿的平面图进行二值化处理获得标准二值矩阵，图像采集设备对工件的图像进行采集；

第二步，控制台通过图像去噪算法对采集的工件图像进行降噪处理，降噪处理后能有效提高图像信噪比，以利于工件形状的获取；

第三步，工件子图像提取模块对降噪处理后的图像通过OTSU阈值分割转换为二值图像，

第四步，由高度传感器采集到的高度信息根据图像二值矩阵中的位置信息进行矩阵化处理，获得的图像高度值矩阵，将图像高度值矩阵与标准高度矩阵进行比对，将误差大于设定值的位置信息保存并标示，同时将图像二值矩阵与标准二值矩阵进行比对，将误差大于设定值的位置信息保存并标示。

作为优选，在第四步中，由人工对获得位置信息处的误差进行判定，若当前位置符合要求，则将当前位置处的误差作为补正值进行记录或将当前位置设置为不检测位置，当前位置处的补正值与设计文稿的标准值构成补正值函数：

t＝(tq+tk)tu/tk

其中tq为当前位置处的补正值，tk为设计文稿的标准值，tu为对待测工件检测到的实测数据，t为补正后的待测工件检测数据。

作为优选，OTSU阈值分割包括以下步骤：

a.选择一个初值阈值的估算值T⁰＝{T^k|k＝0}，

b.利用阈值把图像分割成C、C'两组,

C＝{f(x,y)|0<f(x,y)<T^k},

C'＝{f(x,y)|f(x,y)≥T^k}；

c.计算区域C、C'的灰度均值,

d.选择新的阈值T^k+1,

e.如果T^k+1＝T^k，则继续后续步骤，否则k＝k+1，转步骤b；

f.利用阈值T^k，可以把图像分成两部分C₀、C₀',

C₀＝{f(x,y)|0<f(x,y)<T^k},

C₀'＝{f(x,y)|f(x,y)≥T^k}；

对C₀区域进行步骤a～步骤e的计算，初始条件：H_max＝T^k，H_min为图像最小灰度值，计算得到T₀＝T^k；

g.利用阈值T₀，把图像再一次分成两部分C₁、C₁'

C₁＝{f(x,y)|0<f(x,y)<T^k}，

C₁'＝{f(x,y)|f(x,y)≥T^k}；

对区域C₁'进行步骤a～步骤e的计算，初始条件：H_max为图像最大灰度值，H_min＝T^k，计算得到T₁＝T^k；

h.利用阈值T₁对图像进行分割，原图变成图像二值矩阵。

作为优选，在第四步中，若出现m×n的区域内有大于设定值的误差点，由人工进行修正检测的动作确认，若确定执行修正检测则执行以下步骤：

修正检测步骤一：选取目标m×n的区域内的原始扫描图像做离散傅里叶变换，

其中，f(x，y)为m×n的区域内图片(x，y)位置的像素值，

F(u，v)为m×n的区域内图片的频域值，

修正检测步骤二：过滤F(u，v)中非连续的高频值，

修正检测步骤三：对P(u，v)做离散傅里叶反变换，由离散傅里叶反变换获取的数值重新执行步骤三。

本发明的实质性效果是：本发明采用了扫描台直接安装在安装台上的做法，直接降低了高悬挂带来的误差问题，同时本发明将横轴移动和纵轴移动都是基于安装台本身进行，也就是当安装台本身存在震动和倾斜的时候也能够完整准确的完成检测，克服了现有技术对于环境要求相当高，相互配合之间也容易存在误差，因此最终会影响测量精度，导致测量准确性下降的问题。

附图说明

图1是本发明的一种整体结构示意图；

图2是本发明的一种整体结构主视图；

图3是本发明中扫描台的一张示意图；

图4是本发明中安装台的一张示意图；

图5是本发明的一张整体供电示意图；

图6是本发明限位开关的一种电路连接示意图；

图7是本发明中变频器的一种电路连接示意图；

图8是本发明中高度传感器的一种电路连接示意图；

图9是本发明中控制台的电路连接示意图；

图10是本发明中背光源的一种电路连接示意图；

图11是本发明中工件质量检测安装台防震缓冲连接件的示意图；

图12是本发明中工件质量检测安装台防震缓冲连接件的部分正面示意图；

图13是本发明中工件质量检测安装台防震缓冲连接件的部分背面示意图；

图中：1、控制台，2、安装板，3、支架，4、扫描台，5、图像采集设备，6、高度传感器，7、灯箱上连接槽，8、灯箱后连接槽，9、走线减重通孔，21、外套管，22、橡胶缓冲固定件，23、连接管，24、顶片。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例：

一种高精度工件质量检测设备(参见附图1至13)，包括一个安装台、检测工件形状的扫描台4和一个对工件形状进行判定的控制台1，所述安装台的表面用于安置工件，所述扫描台配设在安装台上且沿安装台的横轴方向进行运动，所述扫描台的检测端对准安装台的表面，所述扫描台检测到的工件数据传输至所述的控制台，所述扫描台的移动控制信号由控制台输出。还包括有一个校验用的校验板，所述校验板与所述安装台的台面相匹配，所述校验板上至少开设有一个校验孔，本实施例中，开设有阵列的3184个校验孔。所述安装台包括两个支架、一个用于安装电气设备的安装板2，所述安装板的表面覆盖有起到平整支撑作用的覆盖台面，所述覆盖台面的表面用于安置工件，所述安装板的两侧分别与所述的支架3可拆卸连接，所述覆盖台面相对水平面的角度通过可拆卸连接的方式进行调整，所述安装板的底部与地面之间存在有间隙，所述支架的内侧分别设置有复位初始开关和一个强制停车开关。两个支架配设在安装板的两侧，两个支架相互之间通过横杆连接，所述安装板的后下部通过若干个橡胶柱与固定横杆抵接，所述支架与安装板之间通过工件质量检测安装台防震缓冲连接件连接，所述安装板包括四面边框和底板，所述安装板整体呈盒状，安装板的正面覆盖有遮蔽玻璃，安装板内容纳有一个灯箱，灯箱内的背光源对准安装板正面的遮蔽玻璃，所述四面边框相互之间，四面边框与底板之间均为胶粘结固定，所述底板上开设有一个灯箱后连接槽8，所述安装板的上边框处开设有灯箱上连接槽7，所述灯箱上部的连接件通过灯箱上连接槽与高精度工件质量检测设备中的扫描台顶部连接，所述灯箱后部的连接件通过灯箱后连接槽与驱动扫描台驱动部连接。所述安装板的底板上开设若干个减轻重量和容纳走线用的走线减重通孔9。所述的扫描台内配置有一台图像采集设备5，所述图像采集设备在扫描台内沿安装台的纵轴方向进行运动，所述图像采集设备与控制台通信连接。所述扫描台由内置的第一伺服驱动装置驱动并沿安装台的横轴方向进行运动，所述图像采集设备通过扫描台内置的第二伺服驱动装置驱动并在扫描台内沿安装台的纵轴方向进行运动。所述第一伺服驱动装置和第二伺服驱动装置均包括接收控制信号的变频器、传动组件、驱动电机、断路器、防浪涌保护器、抗噪器、电流接触器、电抗器组和熔断器，所述变频器的数字输入输出接口和通信接口均与所述的控制台连接，所述驱动电机与所述变频器的电机驱动接口连接，所述驱动电机上配置有编码器，所述的编码器与变频器的编码输入口连接，所述变频器的电机输入接口依次通过熔断器、电抗器组和电流接触器与抗噪器的输出端连接，抗噪器的输入端通过断路器与驱动电源连接，所述抗噪器的输入端通过防浪涌保护器接地，变频器的电源端与驱动电源连接；所述第二伺服驱动装置还包括有断路电阻器，所述断路电阻器与第二伺服驱动装置中的变频器连接，所述驱动电机的输出轴通过传动组件驱动扫描台或图像采集设备动作。扫描台包括顶部安装部和采集安装部，顶部安装部和采集安装部相互连接成呈7或n字形的整体结构，所述顶部安装部平行于所述安装台的顶面，所述安装台的顶部设置有横轴轨道，所述顶部安装部内安装有第一伺服驱动装置，顶部安装部对应安装台的顶部的滑轨配设有第一驱动件，所述第一驱动件与所述横轴轨道相连接，所述第一驱动件由第一伺服驱动装置驱动；所述采集安装部悬空且平行于所述安装台的正面，所述采集安装部沿安装台的纵轴方向设置有一个滑槽作为纵轴轨道，所述图像采集设备安装在图像采集安装台上，图像采集安装台上还安装有一个与纵轴轨道相匹配的第二驱动件以及第二伺服驱动装置，所述第二驱动件由第二伺服驱动装置驱动。所述第一驱动件可选用以同步带传动机构、带有导向轮的驱动装置或传动齿轮组；所述第二驱动件可以选用同步带传动机构、带有导向轮的驱动装置或传动齿轮组。本实施例最终选用的是同步带传动机构的形式来实现驱动动作。其实现形式各异，选择任意可实现形式皆在本申请的保护范围内。

所述控制台包括控制用计算机、图像采集设备连接器、显示屏和交互设备，所述控制用计算机通过串行通信设备与所述的所述第一伺服驱动装置以及第二伺服驱动装置通信连接，伺服电机动作过程中采用光电编码盘对伺服电机的行程数据进行采集，采集的数据由计算机通过编码器接收卡接收，从而计算机根据第一伺服驱动装置以及第二伺服驱动装置的编码信号对第一伺服驱动装置以及第二伺服驱动装置进行进一步的控制；所述显示屏配置在控制台的正面，显示屏和交互设备均与所述的控制用计算机连接，所述控制用计算机配置在控制台内，所述控制台的中部开设有一个抽拉式的工作台，所述交互设备安装在抽拉式的工作台上，控制用计算机通过图像采集设备连接器与图像采集设备连接。所述扫描台内还配置有一个高度传感器6，所述的高度传感器通过串口方式与所述的控制台通信连接，即通过串口方式直接与控制用的计算机连接，连接的数据直接由计算机进行处理。所述安装台内还配置有若干个背光源，所述的背光源在遮蔽玻璃的后部对准安装台的表面，通过不透明的玻璃产生漫反射的光用于工件轮廓的识别，所述背光源均通过调光器与照明电源连接。

所述扫描台内配置有若干个用于保护图像采集设备移动位置的纵轴限位开关，所述纵轴限位开关均与所述第二驱动装置中的变频器连接，所述安装台上配置有若干个用于保护扫描台移动位置的横轴限位开关，所述横轴限位开关与第一驱动装置中的变频器连接。横轴限位开关为例，具体的连接方式就是横轴限位开关为常开触点开关，通过连接数字电源的方式与变频器的数字信号输入口，即其X1口中的一端连接，变频器通过读取X1口的数据变化从而控制其的输出信号。本实施例中的变频器为kinco CD422变频器。

工件质量检测安装台防震缓冲连接件包括主挂架、顶片24和限位板，所述主挂架包括锥形的连接管23、外套管21和橡胶缓冲固定件22，外套管呈锥台形，所述外套管底部设置有连接翻边，外套管中部开设有安装孔，连接翻边上开设有若干个连接孔，所述连接翻边用螺栓通过连接孔与支架相对安装板侧的面板连接，支架上开设有一个圆形通孔，所述圆形通孔套设在连接管的外侧，所述连接管与所述锥形台的外套中的安装孔为同轴安装，所述连接管与所述锥形台的外套中的间隙处由橡胶缓冲固定件注塑填充，所述限位板包括中心处设置有限位凸台，所述限位凸台与所述锥形的连接管底圈相匹配，限位凸台中心处开设有一个连接螺栓用的螺栓连接孔，所述顶片的中心处也开设有一个连接螺栓用的螺栓连接孔，所述顶片与外套管的顶部相抵，所述安装板对应支架相对侧的面板上开设有侧向通孔，螺栓依次通过安装板面板上的侧向通孔、限位板和连接管与顶片连接；所述橡胶缓冲固定件向外套管底部翻边的背面处凸起形成锥台形。垫圈和限位板、连接管、外套管均为金属件，垫圈和限位板整体呈圆形，垫圈和限位板、连接管、外套管为同轴设置。

采用了强力胶粘结的方式，消除了大框体结构中的大应力，采用了橡胶缓冲的方式，在现有技术利用螺栓连接支架和安装台的基础上，使得支架和安装台之间存在橡胶缓冲固定件，由橡胶缓冲固定件对现场的震动起到吸收的作用，大大提高了安装台本身的使用寿命。灯箱的使用使得设备的照明有了更好的效果，不会出现眩光等情况。

本实施例中的计算机采用家用计算机，本施例中供电部分采用自带的变压器进行变压供电。本实施例中的不透明的玻璃并非完全遮蔽所有光线的玻璃，而是产生大量漫反射使得光纤透过后形成均匀照度的玻璃，一般又被称为磨砂玻璃或毛玻璃。

一种工件质量检测方法，适用于如上所述的高精度工件质量检测设备，包括以下步骤：

步骤一：设备整体初始化后，将一个校验用的标准件放置在安装台的表面进行扫描；

步骤二：由控制台根据标准件的扫描数据完成设置参数的调整；

步骤三：取下标准件，将待测工件放置在安装台的表面，由扫描台进行扫描；

步骤四：由控制台完成图像识别和图像拼接后，由设置参数进行调整后形成检测数据，将检测数据与标准数据进行对比，完成工件质量的判定。

步骤二中设置参数的调整由每一个移动后拍摄画面的拍摄参数、拍摄后图像识别结果和设计文稿之间对比形成。

所述的标准数据由设计文稿直接获取或转换计算获得。即设计文稿为CAD图纸的，检测数据也转换为同坐标轴下的CAD数据进行比对，对于超出阈值的误差给出比对后的误差值，并标示误差值所在点，其中阈值可由人工进行设定。

所述将检测数据与标准数据进行对比由以下步骤获得，

第一步，将设计文稿中的高度信息提取，对高度差进行二值化处理，并按设计文稿中的位置形成标准高度矩阵，对设计文稿的平面图进行二值化处理获得标准二值矩阵，图像采集设备对工件的图像进行采集；

第二步，控制台通过图像去噪算法对采集的工件图像进行降噪处理，降噪处理后能有效提高图像信噪比，以利于工件形状的获取；

第三步，工件子图像提取模块对降噪处理后的图像通过OTSU阈值分割转换为二值图像，

第四步，由高度传感器采集到的高度信息根据图像二值矩阵中的位置信息进行矩阵化处理，获得的图像高度值矩阵，将图像高度值矩阵与标准高度矩阵进行比对，将误差大于设定值的位置信息保存并标示，同时将图像二值矩阵与标准二值矩阵进行比对，将误差大于设定值的位置信息保存并标示。

作为优选，在第四步中，由人工对获得位置信息处的误差进行判定，若当前位置符合要求，则将当前位置处的误差作为补正值进行记录或将当前位置设置为不检测位置，当前位置处的补正值与设计文稿的标准值构成补正值函数：

t＝(tq+tk)tu/tk

其中tq为当前位置处的补正值，tk为设计文稿的标准值，tu为对待测工件检测到的实测数据，t为补正后的待测工件检测数据。

作为优选，OTSU阈值分割包括以下步骤：

a.选择一个初值阈值的估算值T⁰＝{T^k|k＝0}，

b.利用阈值把图像分割成C、C'两组,

C＝{f(x,y)|0<f(x,y)<T^k},

C'＝{f(x,y)|f(x,y)≥T^k}；

c.计算区域C、C'的灰度均值,

d.选择新的阈值T^k+1,

e.如果T^k+1＝T^k，则继续后续步骤，否则k＝k+1，转步骤b；

f.利用阈值T^k，可以把图像分成两部分C₀、C₀',

C₀＝{f(x,y)|0<f(x,y)<T^k},

C₀'＝{f(x,y)|f(x,y)≥T^k}；

对C₀区域进行步骤a～步骤e的计算，初始条件：H_max＝T^k，H_min为图像最小灰度值，计算得到T₀＝T^k；

g.利用阈值T₀，把图像再一次分成两部分C₁、C₁'

C₁＝{f(x,y)|0<f(x,y)<T^k}，

C₁'＝{f(x,y)|f(x,y)≥T^k}；

对区域C₁'进行步骤a～步骤e的计算，初始条件：H_max为图像最大灰度值，H_min＝T^k，计算得到T₁＝T^k；

h.利用阈值T₁对图像进行分割，原图变成图像二值矩阵；

在第四步中，若出现m×n的区域内有大于设定值的误差点，由人工进行修正检测的动作确认，若确定执行修正检测则执行以下步骤：

修正检测步骤一：选取目标m×n的区域内的原始扫描图像做离散傅里叶变换，

其中，f(x，y)为m×n的区域内图片(x，y)位置的像素值，

F(u，v)为m×n的区域内图片的频域值，

修正检测步骤二：过滤F(u，v)中非连续的高频值，

修正检测步骤三：对F(u，v)做离散傅里叶反变换，由离散傅里叶反变换获取的数值重新执行步骤三。

本实施例中，图像降噪的算法可以选用：

将图像分解成大小为m×n而相互之间重叠的块，对图像建立保边函数:将滤波后图像块内的像素S分为两类：一类是含噪像素点组成的集成N；另一类为不含噪声像素点组成的集合Nc。

对图像块内含噪像素点集合N的像素点u_i,j和块内的其他像素点u_k,l建立该像素点的保边函数：

对图像块内所有含噪像素点保边函数为：

与之类似的现有技术都可以作为降噪算法，此降噪方法不是本申请的主要申请点，故此不做赘述。

本实施例采用了扫描台直接安装在安装台上的做法，直接降低了高悬挂带来的误差问题，同时本发明将横轴移动和纵轴移动都是基于安装台本身进行，也就是当安装台本身存在震动和倾斜的时候也能够完整准确的完成检测，克服了现有技术对于环境要求相当高，相互配合之间也容易存在误差，因此最终会影响测量精度，导致测量准确性下降的问题。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，所述背光源还可以沿安装台的纵轴平行分布在扫描装置内，照明和补光，能够使得拍摄的工件更为清晰，分辨更为简单，用于特征提取的更为方便快捷。调光器的输入信号与第二伺服驱动装置的编码信号同步或相关。调光器的输入信号与第二伺服驱动装置的编码信号同步或相关，那么在纵轴上运动的图像采集设备在运动过程中拍摄工件受到的光照强度保持在一定的范围内，至此，形成的图像在处理过程中所需要的计算资源就比较少了。所述背光源还可以采用随动形式安装在所述图像采集设备处，这样设置，去除了光源变化的困难，但是对于扫描台的体积会造成一定的影响，此是可选方案。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种高精度工件质量检测设备，其特征在于：包括一个安装台、检测工件形状的扫描台和一个对工件形状进行判定的控制台，所述安装台的表面用于安置工件，所述扫描台配设在安装台上且沿安装台的横轴方向进行运动，所述扫描台的检测端对准安装台的表面，所述扫描台检测到的工件数据传输至所述的控制台，所述扫描台的移动控制信号由控制台输出。

2.根据权利要求1所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：还包括有一个校验用的校验板，所述校验板与所述安装台的台面相匹配，所述校验板上至少开设有一个校验孔。

3.根据权利要求1所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：所述的扫描台内配置有一台图像采集设备，所述图像采集设备在扫描台内沿安装台的纵轴方向进行运动，所述图像采集设备与控制台通信连接。

4.根据权利要求3所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：所述扫描台由内置的第一伺服驱动装置驱动并沿安装台的横轴方向进行运动，所述图像采集设备通过扫描台内置的第二伺服驱动装置驱动并在扫描台内沿安装台的纵轴方向进行运动。

5.根据权利要求4所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：所述第一伺服驱动装置和第二伺服驱动装置均包括接收控制信号的变频器、传动组件、驱动电机、断路器、防浪涌保护器、抗噪器、电流接触器、电抗器组和熔断器，所述变频器的数字输入输出接口和通信接口均与所述的控制台连接，所述驱动电机与所述变频器的电机驱动接口连接，所述驱动电机上配置有编码器，所述的编码器与变频器的编码输入口连接，所述变频器的电机输入接口依次通过熔断器、电抗器组和电流接触器与抗噪器的输出端连接，抗噪器的输入端通过断路器与驱动电源连接，所述抗噪器的输入端通过防浪涌保护器接地，变频器的电源端与驱动电源连接；所述第二伺服驱动装置还包括有断路电阻器，所述断路电阻器与第二伺服驱动装置中的变频器连接，所述驱动电机的输出轴通过传动组件驱动扫描台或图像采集设备动作。

6.根据权利要求4所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：所述控制台包括控制用计算机、图像采集设备连接器、显示屏和交互设备，所述控制用计算机通过串行通信设备与所述的所述第一伺服驱动装置以及第二伺服驱动装置通信连接，所述计算机还通过编码器接收卡接收第一伺服驱动装置以及第二伺服驱动装置的编码信号；

所述显示屏配置在控制台的正面，显示屏和交互设备均与所述的控制用计算机连接，所述控制用计算机配置在控制台内，所述控制台的中部开设有一个抽拉式的工作台，所述交互设备安装在抽拉式的工作台上，控制用计算机通过图像采集设备连接器与图像采集设备连接。

7.根据权利要求4所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：所述扫描台内还配置有一个高度传感器，所述的高度传感器通过串口方式与所述的控制台通信连接。

8.根据权利要求4所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：所述安装台内还配置有若干个背光源，所述的背光源在遮蔽玻璃的后部对准安装台的表面，通过不透明的玻璃产生漫反射的光用于工件轮廓的识别，所述背光源均通过调光器与照明电源连接。

9.根据权利要求6所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于：所述扫描台内配置有若干个用于保护图像采集设备移动位置的纵轴限位开关，所述纵轴限位开关均与所述第二驱动装置中的变频器连接，所述安装台上配置有若干个用于保护扫描台移动位置的横轴限位开关，所述横轴限位开关与第一驱动装置中的变频器连接。

10.一种工件质量检测方法，适用于如权利要求1所述的高精度工件质量检测设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：设备整体初始化后，将一个校验用的标准件放置在安装台的表面进行扫描；

步骤二：由控制台根据标准件的扫描数据完成设置参数的调整；

步骤三：取下标准件，将待测工件放置在安装台的表面，由扫描台进行扫描；

步骤四：由控制台完成图像识别和图像拼接后，由设置参数进行调整后形成检测数据，将检测数据与标准数据进行对比，完成工件质量的判定。

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