活塞桿表面缺陷檢測裝置設計及分析

楊赟愷 袁建東 張嵐

摘 要：針對活塞桿表面缺陷的問題，設計了基于機器視覺的檢測裝置，在活塞桿使用之前對其進行無損檢測。采集完整的活塞桿圓柱面圖像，經過快速處理，得出活塞桿是否存在缺陷，及缺陷的具體位置，同時提供缺陷的尺寸信息。

關鍵詞：活塞桿；表面缺陷檢測；機器視覺；圖像處理

活塞桿是液壓缸中一個運動頻繁、技術要求高的運動部件，它的泄漏故障會增加設備的停工時間，降低生產率，增加生產成本。因此提前檢測出活塞桿表面存在的微小缺陷，可以大大減少活塞桿的泄漏問題，對減少油液資源的浪費，避免對環(huán)境的影響具有重大的意義。

本文將采用機器視覺的檢測方法設計一套活塞桿表面缺陷檢測裝置，進而快速、有效的篩選出有缺陷的活塞桿。

1 活塞桿表面缺陷檢測裝置的整體設計

為保證檢測時的高效性和快速性，采用滾動摩擦的方式帶動活塞桿前進并且采用圖像快速處理系統(tǒng)檢測采集到的活塞桿表面圖像。為提高拍攝范圍，在活塞桿的長度方向上，并排放置若干個CCD以實現(xiàn)全長度測量。為拍攝到完整的活塞桿圓柱面，設計一種支撐座放置活塞桿，使活塞桿在攝像頭下繞軸線勻速轉動，從而能夠獲得完整的活塞桿表面圖像。整體結構如圖1所示。

2 基于機械視覺的表面檢測裝置

2.1 工作原理與流程

該裝置的工作原理如圖2所示。傳動裝置驅動活塞桿轉動。相機固定在相機支架上，通過采集卡與計算機相連，負責實時拍攝活塞桿圖像。計算機進行實時檢測，檢測結束后篩選出表面有缺陷的活塞桿。

2.2 圖像采集設備的選型及安裝

圖像采集裝置包括CCD相機、光源、支架、采集卡和計算機。相機選用分辯率為768×576，幀率25幀/s的OTAM面陣CCD相機，相機鏡頭焦距8～。光源采用大功率鹵素燈。支架采用多功能設計，可在多個方向上進行旋轉。面陣采集卡采用Matrox公司的Meteor11系列 PCI采集卡，采集精度為8位。計算機的配置是4G內存、1T硬盤。

3 總結與展望

本文針對活塞桿表面缺陷檢測問題進行了探討，對活塞桿表面缺陷檢測裝置的整體設計，主要是硬件組成和平臺的搭建提出了一些新的方法，具有較大的理論意義和經濟價值。雖然本文取得了一定的成果，但是距離實際應用還有一定的距離。下一步的工作是設計出簡單有效的缺陷活塞桿自動篩選裝置。

參考文獻：

[1] 徐科，楊朝霖，周鵬.熱軋帶鋼表面缺陷在線檢測的方法與工業(yè)應用[J].機械工程學報，2009，45（4）：111-114.

[2] 葛恒赫.基于機器視覺的外螺紋表面缺陷檢測技術研究[D].重慶：重慶大學，2014.

基金項目：湖州師范學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目

作者簡介：楊赟愷（1995-），男，湖州師范學院工學院本科在讀，研究方向：機械設計制造及其自動化。