試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置的研究

趙浩進(jìn)

（江陰市計(jì)量測(cè)試校準(zhǔn)所， 江蘇 江陰 214400）

引言

試驗(yàn)篩是用于對(duì)顆粒物料作篩分粒度分析的篩具，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、冶金、化工、醫(yī)藥、建材和磨料等行業(yè)及科研院所進(jìn)行粒度分析和篩分試驗(yàn)。由此可見試驗(yàn)篩在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展都具有重要的意義。目前，通用的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)方式是采用萬(wàn)能工具顯微鏡，校準(zhǔn)人員通過(guò)手工的方式進(jìn)行校準(zhǔn)的，這種校準(zhǔn)方式工作量繁重，效率低下，而且對(duì)于有大量篩孔的試驗(yàn)篩，只能對(duì)部分篩孔進(jìn)行校準(zhǔn)，所得數(shù)據(jù)具有一定的片面性，不能全面反映被檢試驗(yàn)篩的真實(shí)情況[1]。

目前，市面上也有基于圖像處理技術(shù)的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置，但該校準(zhǔn)裝置體積較大，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，不適合校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校測(cè)，給校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和企業(yè)帶來(lái)了一定的麻煩。同時(shí)現(xiàn)有的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置大多都是國(guó)外進(jìn)口的，成本較高，小的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)由于費(fèi)用的問(wèn)題也不會(huì)去購(gòu)買，因此實(shí)用性不強(qiáng)。針對(duì)這些情況有必要研究一種可以快捷，簡(jiǎn)便的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置，方便攜帶到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。

1 試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)

驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置示意圖1所示，該試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)待測(cè)試驗(yàn)篩的示意圖如下頁(yè)圖2所示。其中，便攜式試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置由CCD攝像機(jī)、底座、底光源、計(jì)算機(jī)組成。底座內(nèi)設(shè)置有光源，底座的上方固定CCD攝像機(jī)，計(jì)算機(jī)與CCD攝像機(jī)通過(guò)串口通訊連接。

本計(jì)算機(jī)裝有專用試驗(yàn)篩圖像處理程序，其中試驗(yàn)篩圖像處理程序如下：通過(guò)高分辨率攝像頭采集圖像，對(duì)采集所得的圖像進(jìn)行了預(yù)處理，預(yù)處理包括直方圖均衡化，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)平滑濾波；在此基礎(chǔ)上，用不同的閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值化分割并同時(shí)用拉普拉斯算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，由此可以得到多幅二值圖像，然后在二值圖像上提取目標(biāo)輪廓，輸出每一個(gè)連通區(qū)域的輪廓點(diǎn)的集合，對(duì)所得到的輪廓點(diǎn)集合進(jìn)行多邊形逼近；根據(jù)篩孔經(jīng)驗(yàn)特征，如果是所得多邊形為凸四邊形并且面積及頂點(diǎn)連線間的夾角在經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)，則認(rèn)為有效矩形；最后對(duì)這些通過(guò)約束條件尋找的矩形進(jìn)行幾何計(jì)算，以篩孔四邊形的上下兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的緯向尺寸，以篩孔四邊形的左右兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的經(jīng)向尺寸[2]。

圖1 試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置示意圖

2 試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置的工作原理

校準(zhǔn)時(shí)，將待測(cè)試驗(yàn)篩放置在底座上，打開CCD攝像機(jī)和底光源，CCD攝像機(jī)捕獲試驗(yàn)篩孔圖像，并將圖像上傳到計(jì)算機(jī)中，調(diào)節(jié)支和CCD攝像機(jī)，直至圖像清晰，之后計(jì)算機(jī)中的圖像處理程序?qū)Λ@得的圖像進(jìn)行處理，處理過(guò)程如下[3]：

圖2 試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)待測(cè)試驗(yàn)篩的示意圖

1）對(duì)采集所得的圖像進(jìn)行了預(yù)處理，所述預(yù)處理包括直方圖均衡化，數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)平滑濾波；

2）在此基礎(chǔ)上，用不同的閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值化分割并同時(shí)用拉普拉斯算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，由此可以得到多幅二值圖像；

3）然后在二值圖像上提取目標(biāo)輪廓，輸出每一個(gè)連通區(qū)域的輪廓點(diǎn)集合，對(duì)所得到的輪廓點(diǎn)集合進(jìn)行多邊形逼近，根據(jù)篩孔經(jīng)驗(yàn)特征，如果是所得多邊形為凸四邊形并且面積及頂點(diǎn)連線間的夾角在經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)，則認(rèn)為有效矩形；

4）最后對(duì)這些通過(guò)約束條件尋找的矩形進(jìn)行幾何計(jì)算，以篩孔四邊形的上下兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的緯向尺寸，以篩孔四邊形的左右兩邊中點(diǎn)間距離作為篩孔的經(jīng)向尺寸。

3 結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)篩是對(duì)顆粒物料做篩分粒度分析的計(jì)量器具，其在許多行業(yè)都有應(yīng)用，因此試驗(yàn)篩測(cè)量的準(zhǔn)確可靠是很多企業(yè)關(guān)心的問(wèn)題。國(guó)家于2007年發(fā)布了JJF1175—2007試驗(yàn)篩校準(zhǔn)規(guī)范以實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)篩的校準(zhǔn)，現(xiàn)有的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置一般體積都比較大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，不適合校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校測(cè)，給校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和企業(yè)帶來(lái)了一定的麻煩。基于此，研制了一種新型的試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置，該試驗(yàn)篩校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)過(guò)程快速簡(jiǎn)便，且數(shù)據(jù)客觀準(zhǔn)確，同時(shí)體積較小便于攜帶，可到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，給校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)和企業(yè)帶來(lái)了一定的便利，有一定的推廣和使用價(jià)值。