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新創業訓練計劃項目

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。