橡胶挤出部件外形尺寸在线视觉测量系统研究

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橡胶挤出部件是轮胎生产过程中的半成品,是胶料通过混炼并由挤出机挤出,最后经过不同的口型板模具所得。其外形尺寸精度对轮胎成品质量有重大影响,而现有尺寸检测方法精度低、人为因素影响大。因此,实时精确获取挤出件的外形尺寸,是动态控制挤出机螺杆转速与后续联动线辊筒速度的依据,同时也是保证轮胎成品质量的关键。  计算机视觉测量技术以其非接触、精度高等优点在工业检测中得到了广泛应用,运用该技术对橡胶挤出部件进行在线检测是轮胎企业现代化生产的必然趋势。本文对基于计算机视觉的单目测量系统进行了深入研究,并在此基础上开发了橡胶挤出部件外形尺寸在线测量系统。  (1)根据经典视觉测量系统的硬件组成完成了整个系统硬件选型,并在实验室搭建了一套模拟在线测量实验平台。研究了视觉测量系统标定,介绍了相机的成像模型与该模型下四个坐标系之间的转换关系。根据测量信息位于平面的特点,选择添加平面约束条件的直接线性变换平面标定法作为本文标定方法,在此基础上,对于是否引入非线性畸变进行实验,根据实验结果确定了线性模型。  (2)图像处理方面。首先对采集图像进行感兴趣区域截取、有选择的灰度化处理;图像预处理阶段,通过对比实验发现小模板下中值降噪效果好且运算时间与其他滤波相当,确定了中值降噪算法。在边缘特征提取部分,详细介绍了常用的一阶、二阶边缘检测算法,在Canny算法的双门限阈值选取上引入Otsu自适应阈值选取技术来确定阈值,实现了挤出件图像的像素级边缘定位。为提高视觉测量系统的精度,从边缘检测精度入手介绍了常用的亚像素边缘检测算法,通过实验与分析确定了最小二乘法直线拟合方法。  (3)根据橡胶挤出件需要测量参数所处的位置特征,针对测量面与标定面不一的情况,提出了一种基于深度信息的测量模型。对模型进行了详细的理论推理与公式推导。最后通过编写软件实验,验证了本文所用理论、算法的可行性与结果的精确性。对误差进行了敏感度、来源的分析,并给出了提高精度措施。  本文的研究工作对视觉测量在轮胎工业橡胶挤出生产在线检测中的应用具有一定的理论意义与实用价值。
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