試驗篩校準裝置的研究

趙浩進

（江陰市計量測試校準所， 江蘇 江陰 214400）

引言

試驗篩是用于對顆粒物料作篩分粒度分析的篩具，被廣泛應用于地質勘探、冶金、化工、醫藥、建材和磨料等行業及科研院所進行粒度分析和篩分試驗。由此可見試驗篩在國民經濟和社會發展都具有重要的意義。目前，通用的試驗篩校準方式是采用萬能工具顯微鏡，校準人員通過手工的方式進行校準的，這種校準方式工作量繁重，效率低下，而且對于有大量篩孔的試驗篩，只能對部分篩孔進行校準，所得數據具有一定的片面性，不能全面反映被檢試驗篩的真實情況[1]。

目前，市面上也有基于圖像處理技術的試驗篩校準裝置，但該校準裝置體積較大，結構也較為復雜，不適合校準機構到企業現場進行校測，給校準機構和企業帶來了一定的麻煩。同時現有的試驗篩校準裝置大多都是國外進口的，成本較高，小的校準機構由于費用的問題也不會去購買，因此實用性不強。針對這些情況有必要研究一種可以快捷，簡便的試驗篩校準裝置，方便攜帶到現場進行檢測。

1 試驗篩校準裝置的結構

驗篩校準裝置示意圖1所示，該試驗篩校準裝置校準待測試驗篩的示意圖如下頁圖2所示。其中，便攜式試驗篩校準裝置由CCD攝像機、底座、底光源、計算機組成。底座內設置有光源，底座的上方固定CCD攝像機，計算機與CCD攝像機通過串口通訊連接。

本計算機裝有專用試驗篩圖像處理程序，其中試驗篩圖像處理程序如下：通過高分辨率攝像頭采集圖像，對采集所得的圖像進行了預處理，預處理包括直方圖均衡化，數學形態學平滑濾波；在此基礎上，用不同的閾值對圖像進行二值化分割并同時用拉普拉斯算子進行邊緣檢測，由此可以得到多幅二值圖像，然后在二值圖像上提取目標輪廓，輸出每一個連通區域的輪廓點的集合，對所得到的輪廓點集合進行多邊形逼近；根據篩孔經驗特征，如果是所得多邊形為凸四邊形并且面積及頂點連線間的夾角在經驗范圍內，則認為有效矩形；最后對這些通過約束條件尋找的矩形進行幾何計算，以篩孔四邊形的上下兩邊中點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間距離作為篩孔的經向尺寸[2]。

圖1 試驗篩校準裝置示意圖

2 試驗篩校準裝置的工作原理

校準時，將待測試驗篩放置在底座上，打開CCD攝像機和底光源，CCD攝像機捕獲試驗篩孔圖像，并將圖像上傳到計算機中，調節支和CCD攝像機，直至圖像清晰，之后計算機中的圖像處理程序對獲得的圖像進行處理，處理過程如下[3]：

圖2 試驗篩校準裝置校準待測試驗篩的示意圖

1）對采集所得的圖像進行了預處理，所述預處理包括直方圖均衡化，數學形態學平滑濾波；

2）在此基礎上，用不同的閾值對圖像進行二值化分割并同時用拉普拉斯算子進行邊緣檢測，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輪廓，輸出每一個連通區域的輪廓點集合，對所得到的輪廓點集合進行多邊形逼近，根據篩孔經驗特征，如果是所得多邊形為凸四邊形并且面積及頂點連線間的夾角在經驗范圍內，則認為有效矩形；

4）最后對這些通過約束條件尋找的矩形進行幾何計算，以篩孔四邊形的上下兩邊中點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間距離作為篩孔的經向尺寸。

3 結語

試驗篩是對顆粒物料做篩分粒度分析的計量器具，其在許多行業都有應用，因此試驗篩測量的準確可靠是很多企業關心的問題。國家于2007年發布了JJF1175—2007試驗篩校準規范以實現對試驗篩的校準，現有的試驗篩校準裝置一般體積都比較大，結構也比較復雜，不適合校準機構到企業現場進行校測，給校準機構和企業帶來了一定的麻煩。基于此，研制了一種新型的試驗篩校準裝置，該試驗篩校準裝置校準過程快速簡便，且數據客觀準確，同時體積較小便于攜帶，可到企業現場進行校準，給校準機構和企業帶來了一定的便利，有一定的推廣和使用價值。