基于机器视觉的注塑齿轮缺陷检测系统研究

作     者：陈硕 林洪毅 卞抱元 赵紫阳 唐旭晟 CHEN Shuo;LIN Hong-yi;BIAN Bao-yuan;ZHAO Zi-yang;TANG Xu-sheng

作者机构：福州大学机械工程及自动化学院福建福州350116 

出 版 物：《机电工程》 (Journal of Mechanical & Electrical Engineering)

年 卷 期：2022年第39卷第9期

页      面：1243-1249页

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 13[艺术学] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家科技部创新方法工作专项资助项目(2020IM010200) 

主　　题：齿轮传动 中值滤波技术 Canny算子 齿轮边缘轮廓提取 齿轮缺陷在线检测 模板匹配算法 Hausdorff距离 图像平滑处理 

摘      要：在对齿轮缺陷进行人工检测的过程中,存在检测效率低、人为因素影响大等诸多问题,为此,提出了一种基于机器视觉技术的水表齿轮缺陷检测方法。首先,提出了一种水表齿轮的视觉检测系统的总体方案,并据此构建了检测系统的三维模型;其次,采用中值滤波方式对采集到的图像进行了图像平滑处理,并运用Canny算子完成了对齿轮边缘轮廓的提取;然后,采用图像金字塔与形状匹配相结合的模板匹配算法,找到了齿轮边缘轮廓和模板的位置关系,利用放射变换算法将两者重心变换重合;最后,通过计算两者的Hausdorff距离,提取了模板和待检测齿轮外轮廓间的最大误差以判别次品;并通过搭建测试平台对实际生产的齿轮进行了测试实验,结合实验结果对齿轮缺陷检测系统进行了验证。研究结果表明:该齿轮缺陷检测系统能有效检测出齿轮存在的缺陷,且其误检率低于2%,漏检率低于1%,检测时间不超过40 ms,可满足齿轮缺陷的在线检测要求。