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        基于影像測量方法的楔形塞尺全自動檢測解決方案

        2015-12-02 03:08:18姚興宇
        計測技術(shù) 2015年1期
        關(guān)鍵詞:測量檢測

        姚興宇

        (遼寧省計量科學(xué)研究院,遼寧沈陽110004)

        0 引言

        楔形塞尺又叫縫隙規(guī)、孔尺、間隙尺、斜度規(guī)等,一般為金屬制成,在其中斜的一面上有刻度,用來測量縫的寬度。測量的時候塞入縫隙內(nèi),直至卡住不能再往里,此時顯示刻度為縫隙寬度。楔形塞尺是一種施工用現(xiàn)場測量工具,一般用于檢查門窗縫隙,測量地面的平整度、水平度等。楔形塞尺具有價格低,準(zhǔn)確度高,市場保有量大等特點(diǎn)。作為一種計量器具,對其檢測歷來是個難題。

        1 主流楔形塞尺的檢測方法及其不足

        主流楔形塞尺的檢測方法有:卡尺測量法和萬工顯法。

        1)卡尺測量法

        該計量器具價格較低,檢測費(fèi)用相應(yīng)不高,目前很多單位為了節(jié)約檢測資金成本以及時間成本,往往采用卡尺對其進(jìn)行檢測。但因楔形塞尺測量面是相互成交叉方向的斜面,卡尺兩測量面卻是相互平行的,因此從原理上來說卡尺測量爪是無法卡到楔形塞尺被測刻線上的,所以雖然用卡尺檢測楔形塞尺速度較快,但這種方法是錯誤的。

        2)萬工顯法

        該方法需要通過人眼瞄準(zhǔn)楔形塞尺每條刻線中間位置處,通過計算兩中間位置連線來測量楔形塞尺測量面寬度。這種方法從原理上說是正確的,但因楔形塞尺刻線較密,需要檢測點(diǎn)數(shù)較多,效率低,檢測一把楔形塞尺需要很長的時間,檢測成本高,因此該方法目前很少被檢測單位采用。

        2 基于影像測量方法的塞尺全自動檢測方案

        目前非接觸測量儀器中,影像測量儀是自動化程度和準(zhǔn)確度都非常高的儀器,正在被廣大檢測機(jī)構(gòu)接受作為其主要檢測工具。本文以TESA,VISIO300DCC型號的影像測量儀為例,探討基于影像測量方案的楔形塞尺自動化檢測過程實(shí)現(xiàn)的方式。

        為了實(shí)現(xiàn)自動化檢測,必須首先在塞尺尺身上建立坐標(biāo)系,首先粗建坐標(biāo)系,二維坐標(biāo)類測量儀器建立坐標(biāo)系的方法很多,例如:兩條相交線法,一圓一直線法,兩個圓法等等。這里推薦用相交直線法,如圖2楔形塞尺建立坐標(biāo)系示意圖,即以兩條相交直線的交點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn),以其中一條直線作為X軸,繞該X軸逆時針旋轉(zhuǎn)90°作為Y軸。結(jié)合楔形塞尺粗建楔形塞尺坐標(biāo)系的方法為:以其任意一邊斜邊,與該塞尺最大刻線處的刻線交點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn),以楔形塞尺最大處的刻線作為X軸,建立好坐標(biāo)系后,把影像儀模式改變成為DCC模式(全自動測量模式),再次以同樣的方法精建坐標(biāo)系,自動化的坐標(biāo)系完成后,機(jī)器就能識別出該塞尺所在位置了。

        圖2 楔形塞尺建立坐標(biāo)系示意圖

        測出楔形塞尺主要測量面的實(shí)際寬度,測量方法如下:因塞尺每條刻線都有一定寬度,為了測量出塞尺刻線處塞尺的實(shí)際寬度,并且保證測量準(zhǔn)確度,就要求測出塞尺刻線中心處的寬度。具體做法如下,每條刻線處放大后均近似矩形處理,自動測量兩條長邊,利用該兩條長邊構(gòu)造出刻線中心線,利用中心線和塞尺兩條斜邊構(gòu)造出兩點(diǎn),求出兩點(diǎn)距離即為刻線處楔形塞尺的寬度。在機(jī)器自動運(yùn)行前,影像測量儀的參數(shù)必須設(shè)置正確,這直接影像測準(zhǔn)確度。例如:棱的選擇上,一定選好直線的搜索方向是由明到暗,還是由暗到明,這里推薦由暗到明。在棱的選擇上,要選擇優(yōu)勢棱,濾波器數(shù)值定在6左右,根據(jù)大量實(shí)驗(yàn),通過以上設(shè)置既可以保證每條線的采樣點(diǎn)足夠充分,又可以防止因塞尺本身臟點(diǎn)或塞尺刻線粗糙導(dǎo)致的刻線采樣點(diǎn)讀取錯誤,而引入粗大誤差。經(jīng)過多次試驗(yàn),該程序只需在塞尺上粗建坐標(biāo)系,就可以全自動測出該塞尺任意測量面處的寬度,提高了測量速度,增加了測量的穩(wěn)定性。因市面上常見的楔形塞尺最高精度為0.05 mm,一般影像儀的最大允許誤差一般在2~3 μm左右,基于影像的測量方法對于檢測楔形塞尺測量的不確定度可以控制在6 μm之內(nèi),可以滿足開展工作的需要。

        3 結(jié)束語

        通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出了表1的結(jié)論。

        表1 塞尺全自動檢測各項(xiàng)數(shù)據(jù)分析(測五條刻線為例)

        從表1中可以看出影像測量儀法在同時考慮測量時長和準(zhǔn)確度時,優(yōu)于卡尺測量法和萬工顯法。因此基于影像測量方法的塞尺全自動檢測方法省時、可行,應(yīng)該得到推廣。

        [1]王曉飛,裘祖榮,楊聰,等.基于影像測量儀的試驗(yàn)篩自動測量方法[J].數(shù)據(jù)采集與處理,2013,28(2):257-260.

        [2]黃玉珠,賈曉杰,何勝利,等.內(nèi)外直角檢測尺、楔形塞尺校準(zhǔn)裝置的研制[J].計量技術(shù),2012(4):59-61.

        [3]謝樹冰.影像測量儀尺寸測量示值誤差的不確定度分析[J].工業(yè)計量,2012,22(1):39-40.

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