基于机器视觉铸件布氏硬度在线检测技术研究.pdf

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1、第53卷第1期2017年1月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGV01．53NO．1Jan．2017DoI：10．3901，JME．2017．01．157基于机器视觉铸件布氏硬度在线检测技术研究木单忠德，张飞任永新张静聂军刚(机械科学研究总院先进成形技术与装备国家重点实验室北京100083)摘要：为实现铸件布氏硬度的在线检测，应用基于机器视觉的布氏硬度自动测量系统采集压痕图像，研究压痕图像滤波、压痕图像轮廓直径提取、直径标定系数等算法。根据压痕图像的特点，提出基于粒子群的Snake模型压痕轮廓提取算法。引入压痕直径标

2、定系数，解决了视觉测量中的压痕直径像素与压痕物理直径的换算关系，并对直径标定系数进行最dx-乘法拟合，提高了测量精度。应用布氏硬度在线测量装置对180～210HBW标准硬度块进行试验测试。试验表明：测量平均误差为0．72％，测量精度在士2HBW之间，测量标准差为125HBW，装置重复性好，精度高，完全能够满足铸件的布氏硬度在线检测要求。关键词：布氏硬度；机器视觉；图像处理；误差分析中图分类号：TGl56OnLineDetectionTechnologyoftheHardnessofCastIronPartsBasedonMachineVisionSHA

3、NZhongdeZHANGFeiRENYongxinZHANGJingNIEJungang(StateKeyLaboratoryofAdvancedFormingTechnologyandEquipment，ChinaAcademyofMachineryScienceTechnology,Beijing100083)Abstract：Inordertorealizeonline．detectionofcastingtheBrinellhardness，automaticmeasurementsystemforthehardnessbasedonmach

4、inevision，isappliedtocollecttheIndentationimage，tostudythealgorithmofimagefiltering，imagecontourdiameterextractionanddiametercoefficientcalibration．Accordingtothecharacteristicsoftheindentationimage，asnakemodelofindentationco．ourextractionalgorithmbasedonparticleswarmisproposed．

5、TheindentationdiametercalibrationcoefficientiSintroducedtosolvetheconversionrelationbetweentheindentationdiameterpixelsandindentationdiameterinthevisualmeasurement,toachievetheleast-squaresfittingwhatCanimprovethemeasurementaccuracy．111eonline-detectiondeviceoftheBrinellhardness

6、iSusedtotest180．210皿Wstandardhardnesstestblock．Testshowsthatt11eaverageerroriS0．72％，themeasurementprecisionisbetween±2HBWthestandarddeviationis125HBW’thedevicehasgoodrepeatabilityandhi曲precision．SothedeviceCanmeettheonline—detectionrequirementofthehardnessofcastings．Keywords：Bri

7、nellhardness；machinevision；imageprocessing；erroranaly’sis0前言铸件硬度检测是零件加工过程的一个重要环节，是零件质量合格与否的可靠保障¨J，反映的是在各自规定的条件下材料弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能uJ。布氏硬度检测数值稳定、准确而被广泛应用，其中压入检测采用较为广泛pJ，测量值用HBW表示。根据国家’国家杰出青年科学基金资助项目(51525503)。20160613收到初稿20161014收到修改稿标准，布氏硬度测量采用一定直径的球(钢球或硬质合金球)以规定的试验力压入

8、试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径，并根据公式计算出被测铸件表面的