基于机器视觉的工件同心度检测应用方案

应用背景

随着我国的制造技术的蓬勃发展，随之客户对于工件 的加工精度有着更高的要求，所以工件的检测技术在工业生产领域中扮演着越来越重要的角色。工件在机床加工时，时常会遇到因刀具和夹具的加工误差或者磨损等原因导致工件的精度与设定的标准值之间存在误差。

如果不采用检测手段单靠加工工艺或人工去使用卡尺进行检测来保证工件整体精度的话，就会导致检测精度不高、效率低。同时不合格的工件流入到组装工序当中，就会导致一系列的经济损失。因此，如何对工件快速进行高精度检测是制造型企业迫切要解决的问题。

同心度作为检测圆环类工件精度的重要参数。常用的同心度检测方法：A.卡尺检测：操作简单，但是检测精度和效率低；B.手动影像测量仪：具有强大的测量功能，但不能完成自动批量测量的任务；C.圆度测量仪：功能单一，速度低，而且价格比较昂贵；D.三坐标测量机：可达到高检测精度，检测方式为接触式，且测量时间较长；E.机器视觉检测：操作简单、效率高、精度高、非接触式检测，可一键完成自动批量检测。

所以正运动技术特此开发了机器视觉同心度检测解决方案，可对圆环类工件进行同心度检测。它在圆环类工件生产线上进行同心度检测应用具有较好的应用性，同时也有着广泛的市场应用场景。

上期课程，我们讲述了在机器视觉方案中进行锂电池条码识别和文本对比的应用，本期课程我们将和大家一起分享如何去实现工件同心度检测的应用。   

01检测原理
 

（一）检测需求

1.测量工件内外圆的半径。2.检测内外圆的同心度，误差不得超过0.02mm。3.在主界面上显示检测工件的内外圆结果和同心度检测结果，并统计今日生产工件总数。

（二）软件算法

1.首先对图像进行标定和二值化处理。
 

2.计算出工件的白色与黑色连通区域，接着筛选出图像上内圆的白色连通区域，之后分别去计算白色与黑色连通区域的最小外接圆得出圆的中心坐标X、Y、半径，并通过这些参数分别生成内外圆的测量区域，最后分别使用圆测量区域测量出圆。3.坐标转换，将图像上内外圆的X、Y、半径的图像坐标转换成世界坐标。4.同心度计算（通过以下公示进行总的判断）大圆圆心X-小圆圆心X>0.02 & 大圆圆心Y-小圆圆心Y>0.02

5.最后将检测结果和统计今日生产工件总数显示在主界面上。

（三）课前准备

1.电脑一台，安装ZDevelop3.10.06版本软件

2.VPLC516E一台

3.24V直流电源一个

4.网线若干

5.电线若干

02软件实现

1. 打开ZDevelop软件：新建名称为“同心度检测.zpj”项目→新建“HMI”文件→新建“main.bas”文件 (用于编写界面响应函数) →新建“初始化.bas”文件 (用于初始化参数) →新建“标定.bas”文件 (用于像素坐标转换成世界坐标) →新建“相机.bas”文件 (用于实现图像采集功能) →文件添加到项目。

2.设计HMI界面。
 

HMI主界面

HMI标定界面

3.关联HMI主界面控件变量。

（1） 内圆面积筛选

最小面积：ga_filtration(0)

最大面积：ga_filtration(1)

（2） 测量圆参数

内环圆半宽：ga_circle_parm(0)

外环圆半宽：ga_circle_parm(1)

起始角度：ga_circle_parm(2)

终止角度：ga_circle_parm(3)

子区域数量：ga_circle_parm(5)

子区域宽度：ga_circle_parm(6)

终止角度：ga_circle_parm(3)

终止角度：ga_circle_parm(3)

终止角度：ga_circle_parm(3)

插值算法：ga_circle_parm(4)

滤波尺寸：ga_circle_parm(7)

内边缘极性：ga_circle_parm(9)

外边缘极性：ga_circle_parm(10)

对比度：ga_circle_parm(8)

边缘位置：ga_circle_parm(11)

（3）同心度

ga_concen_x、ga_concen_y

（4）内圆坐标和半径

table(10+coord_trafoma*3)~table(12+coord_trafoma*3)

（5） 外圆坐标和半径

table(20+coord_trafoma*3)~table(22+coord_trafoma*3)

4.关联HMI标定界面控件变量。

（1）标定参数

标定类型：ga_ca_param(0)

对比度：ga_ca_param(1)

极性：ga_ca_param(2)

间距：ga_ca_param(5)

最小面积：ga_ca_param(3)

最大面积：ga_ca_param(4)

（2）标定误差

最小误差：ca_min_err

最大误差：ca_max_err

平均误差：ca_avg_err

5. 本期课程代 码主要实现的功能使用到的指令如下。

03操作演示

（一）操作步骤
 

查看运行效果：将项目下载到控制器中→点击标定（进行图像坐标转换成世界坐标）→使用本地图片→单次采集→设置检测参数（用于测量圆和同心度检测）→点击测试（查看检测结果）→点击切换世界坐标（查看工件内外圆测量的实际半径尺寸结果）点击运行（查看连续运行效果）→结束。

本次，正运动技术机器视觉运动控制一体机应用例程丨工件同心度检测，就分享到这里。

　　审核编辑：汤梓红