螺栓作為基礎(chǔ)零部件在許多行業(yè)的生產(chǎn)中都發(fā)揮著重要作用，通常，針對(duì)不同的要求，在螺栓生產(chǎn)時(shí)會(huì)設(shè)定符合要求的參數(shù)，保證螺栓的質(zhì)量水平極其重要，而螺栓表面螺紋缺陷的質(zhì)量檢測是零部件質(zhì)量檢測至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

螺栓表面螺紋屬于細(xì)小零件，因而需要高精度的零部件檢測技術(shù)對(duì)其進(jìn)行缺陷檢測，但是目前很多企業(yè)零部件的表面缺陷檢測工作都是采用人工目測的方法，目測法的限制很明顯，即容易發(fā)生零部件檢測錯(cuò)漏的情況，企業(yè)的核心競爭力是產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，基于此，相關(guān)企業(yè)可以引進(jìn)基于機(jī)器視覺的外螺紋表面缺陷檢測技術(shù)，以有效提高外螺紋檢測的速度和精度。

01

相機(jī)、鏡頭和光源的選擇

基于機(jī)器視覺的缺陷檢測， 需要采集檢測對(duì)象的各項(xiàng)數(shù)據(jù)并且進(jìn)行光學(xué)成像，然后利用主控計(jì)算機(jī)對(duì)形成的圖像進(jìn)行處理，提取特征信息。主控計(jì)算機(jī)還可通過對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制，操作被測零部件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

因此，基于機(jī)械視覺的外螺紋表面檢測必須先確定傳感設(shè)備與成像設(shè)備的類型，其工作原理是將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，最終得到被測零件的各項(xiàng)數(shù)據(jù)供計(jì)算機(jī)讀取。

比較常見的圖像傳感器有 CCD 和 CMOS 兩種，其中 CCD 圖像傳感器對(duì)放大器信號(hào)寬帶的要求更高，耐久度更低；CMOS圖像傳感器對(duì)放大器信號(hào)寬帶的要求更低，能夠更好地將信號(hào)放大器、 中央控制器與轉(zhuǎn)換電路等集成到同一片芯片中。因此， 在采用基于機(jī)器視覺的外螺紋表面缺陷檢測技術(shù)時(shí)，企業(yè)會(huì)更多地選擇 CMOS 圖像傳器。

針對(duì)鏡頭的放置，被測物體的尺寸大小及物距都是在放置鏡頭時(shí)需要考慮的因素。基于機(jī)器視覺進(jìn)行外螺紋表面缺陷的檢測時(shí)，優(yōu)先選擇搭配 CS 接口的鏡頭。

在進(jìn)行機(jī)器視覺零部件缺陷檢測時(shí)，常采用的光源為LED 環(huán)形光燈，其具有較好的價(jià)格優(yōu)勢及抗震性能。

02

檢測系統(tǒng)的相機(jī)標(biāo)定

相機(jī)標(biāo)定決定了檢測的精度，為了確定相機(jī)安裝時(shí)的相關(guān)參數(shù)，可以先建立模型并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測。

首先確定相機(jī)的位置，將標(biāo)定板與支撐板連接到一起，以此確定相機(jī)、光源及被測零件的位置，并在不同的位置對(duì)被測零部件進(jìn)行觀測，以獲得零部件數(shù)據(jù)并且得到光學(xué)成像。

然后轉(zhuǎn)換相機(jī)的鏡頭，盡可能在不同的角度拍攝被測零部件，以獲取被測零件足夠多的數(shù)據(jù)，從而得到更加精確且完整的圖像。在獲取被測零部件的標(biāo)定板圖像之后，由中央控制計(jì)算機(jī)提取出每張圖片上的 182 個(gè)棋盤格角點(diǎn)，并計(jì)算相機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)。中央控制計(jì)算機(jī)還可以對(duì)圖像進(jìn)行線性計(jì)算，以此達(dá)到校正圖像的目的。

最后采用MATLAB 標(biāo)定模板標(biāo)定整個(gè)檢測系統(tǒng)，將成像誤差控制在0.3 個(gè)像素之內(nèi)。

另外，要對(duì)幾何畸變圖像進(jìn)行校正。

首先要將被檢零部件的空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成平面坐標(biāo)，接著重新確定圖像的像素灰度值并且修正相機(jī)內(nèi)部的參數(shù)，然后將原本的圖像與畸變圖像進(jìn)行對(duì)比，找出其中的差別，以此對(duì)畸變圖像上的像素點(diǎn)進(jìn)行校正。

由于相機(jī)的標(biāo)定過程還涉及設(shè)備的故障等問題，校正的過程只是盡可能地將精確度提高，對(duì)此，還需要相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人員對(duì)圖像進(jìn)行優(yōu)化，以減少誤差，進(jìn)一步提高精確度。

03

圖像的預(yù)處理

在使用基于機(jī)器視覺的外螺紋表面缺陷檢測技術(shù)對(duì)螺栓表面外螺紋進(jìn)行檢測時(shí)，螺栓所處的環(huán)境會(huì)對(duì)相機(jī)獲取圖像的過程造成影響，導(dǎo)致相機(jī)所獲取的圖像質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)，不應(yīng)急于對(duì)零部件進(jìn)行處理，可以先對(duì)相機(jī)獲取的圖像進(jìn)行預(yù)處理。

常用的圖像預(yù)處理方法是將圖像的像素灰度調(diào)低和圖像去噪，以減小誤差，提升精確度。可使用中值濾波法進(jìn)行圖片去噪，僅保留圖片的邊緣部分及基本特征。為了提高圖片的清晰度，需要把握好圖片的模板尺寸，并根據(jù)不同的模板尺寸選擇不同的濾波方式。

獲取被測零部件的缺陷圖像并且進(jìn)行圖像像素灰度調(diào)整和圖像去噪處理之后，需要將彩圖轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎讏D，方便技術(shù)人員獲取螺栓表面螺紋的特征值。將彩圖轉(zhuǎn)變?yōu)楹诎讏D，圖片會(huì)出現(xiàn)許多模糊的陰影部分，使得圖像變得更加模糊，所以還需要技術(shù)人員對(duì)圖片進(jìn)行專業(yè)處理， 如圖片拉伸、 對(duì)比度和曝光度調(diào)整。

04

螺栓表面外螺紋缺陷檢測方法

基于機(jī)器視覺的外螺紋表面缺陷檢測系統(tǒng)平臺(tái)由相機(jī)、鏡頭、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)同步組合而成。將螺栓通過運(yùn)輸控制系統(tǒng)運(yùn)至運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)，使得相機(jī)和光源進(jìn)行交互式處理。

矩視智能低代碼平臺(tái)精確檢測螺絲孔內(nèi)螺紋缺陷、瑕疵，并對(duì)缺陷信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分類和分析，優(yōu)化生產(chǎn)過程控制，將產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)，對(duì)合格品和不合格品進(jìn)行分類，提高客戶的信賴和滿意度。

本次客戶想要測量產(chǎn)品部件上螺絲孔內(nèi)螺紋的完整性和可用性。

1．能夠正確的檢測到被測工件有無內(nèi)螺紋。

2．控制器的檢測速度控制在0.5S之內(nèi)。

3．當(dāng)檢測出有不合格產(chǎn)品時(shí)，輸出報(bào)警信號(hào)到PLC。

能準(zhǔn)確識(shí)別螺孔中是否有螺紋。如有螺紋，執(zhí)行OK信號(hào)同時(shí)產(chǎn)品進(jìn)入下一工序檢測；

如果螺孔中沒有螺紋或沒有開孔，輸出報(bào)警信號(hào)給機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)以剔除此次品。

如下圖，利用我們自主研發(fā)的低代碼平臺(tái)即可一站式輕松檢測出檢測五金件螺柱內(nèi)部的加工孔里面是否加工內(nèi)螺紋。

檢測效果：使用目標(biāo)定位算法進(jìn)行判斷，檢測效果符合預(yù)期，深度學(xué)習(xí)模型對(duì)產(chǎn)品的適應(yīng)能力很強(qiáng)，從檢測效果和價(jià)格方面考慮都是用戶首選。

本次檢測方案檢測效果，可以正確的檢測螺紋孔，檢測不合格產(chǎn)品時(shí)可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)（OK/NG），每個(gè)檢測周期時(shí)間完全能夠滿足客戶要求。

編輯：黃飛

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