宋道傳

[摘 ? ?要]在生產(chǎn)線上對制動盤開展的自動檢測，檢測時需要選擇無損檢測方法中的磁粉檢測法。從原理和差異性方面，對磁粉檢測工作和真?zhèn)稳毕葸M行了簡述，分析了傳統(tǒng)的梯度法等手段，并以此為基礎，對各種算法和分析法進行了結合，在分析和提取圖片灰度值的過程中，采用了MATLAB軟件，使得檢測環(huán)節(jié)免去了對人工的需求，進而實現(xiàn)了全自動化的目標。通過實驗對該方法的驗證，能夠使真?zhèn)稳毕莸淖R別更準確，進而促進檢測精度的提升，并實現(xiàn)對檢測時間的節(jié)省，在流水線檢測制動盤方面較為適用。

[關鍵詞]制動盤;磁粉檢測;圖像處理;缺陷識別;自動化

[中圖分類號]TG115.28;TP391.41 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–0–02

[Abstract]In the automatic testing of brake disc on the production line， the magnetic particle testing method should be selected. In this paper， from the principle and differences， the work of magnetic particle testing and the true and false defects are briefly described， and the traditional gradient method and other means are analyzed. Based on this， various algorithms and analysis methods are combined. In the process of analyzing and extracting the gray value of the picture， matlab software is used， so that the detection link is free of the need for manual work， and then the goal of full automation is realized Bid. Through the experimental verification of this method， it can make the identification of true and false defects have accuracy， and promote the improvement of detection accuracy， and realize the saving of detection time， which is more suitable for assembly line detection of brake disc.

[Keywords]brake disc; magnetic particle testing; image processing; defect recognition; automation

1 檢測方法和原理

無損檢測中主要涉及了力學檢測、光學檢測以及射線檢測等方法。無損檢測能夠從宏觀角度對材料和結構的缺陷進行檢測，以此來為人們提供滿足要求的生活和工業(yè)。無損檢測法中目前應用最為廣泛的就是渦流檢測法以及磁粉檢測法等。與磁粉檢測法相比，其他檢測法有著如表1所示的劣勢。

制動盤通常包含的磁性物質有灰鑄鐵或合金鑄鐵，如Cr、Ni等，通過磁粉檢測能夠實現(xiàn)對裂紋、夾雜等各種缺陷的發(fā)現(xiàn)，并且能夠從形狀和嚴重度方面，對其進直觀地體現(xiàn)，靈敏度較高，最小可以對0.1 μm的寬度進行檢測，突破了形狀的限制，通過對各種磁化法的利用，能夠實現(xiàn)對任意位置的檢測，所以磁粉檢測最具優(yōu)勢。磁粉檢測利用磁場線在缺陷處的外泄，來吸附熒光磁粉，進而使山峰能夠具有中間比兩端多的形狀。

2 機器視覺系統(tǒng)

2.1 組成

目前，機器視覺系統(tǒng)的應用主要有2種;①探測應用，主要進行觀測、測量以及檢測等操作;②制造應用，主要應用于生產(chǎn)制造階段，也就是將相關軟件連接到相應的設備中，以此來開展工業(yè)制造。機器視覺系統(tǒng)主要的應用功能有2個，如圖1所示。

（1）上述設備主要涉及了兩類相機與鏡頭，分別為數(shù)碼相機和模擬相機。由于其有著大量的功能，因此需要結合環(huán)境和任務，對適合工作使用的相機進行選取，例如單色以及彩色相機。

（2）對光源有著十分嚴格地要求，這主要是由于輔助成像最為重要的器件就是光源，并且決定著能否獲取到高質量的圖像。例如成像質量會受到LED燈、紫外燈等的影響。由于設備并不具有通用性，因此，在對相應的設備進行選取的過程中，需要結合具體的實例。

（3）機器視覺系統(tǒng)中的傳感器主要能夠對位置或形狀進行判斷，然后正常地采集相應的工件。在大量傳感器中最為常見的就是光敏傳感器。

（4）圖像采集卡能夠在PC設備上提取相機所采集的圖像。

（5）PC平臺是最為核心的機器視覺部分，在這里能夠處理傳送過來的圖像采集卡的數(shù)據(jù)，然后通過視覺處理軟件處理、檢測、測量相應的圖像。

（6）視覺處理是最為核心的圖像處理軟件，其通過對專用處理軟件相關功能的應用，能夠對物體進行簡單、準確的檢測，定位以及測量等。

控制單元能夠在完成圖像處理后，與外部設備交流相關信息，進而完成生產(chǎn)過程。然而PC設備通過控制單元能夠與其他設備進行串聯(lián)。視覺系統(tǒng)有著如圖2所示的組成構件。

機器視覺系統(tǒng)主要包含了上述六個基本的組成部分，在進行實際生產(chǎn)的過程中，需要根據(jù)現(xiàn)場的需求來增加或減少相關設備，以此來實現(xiàn)對生產(chǎn)任務的完成。

2.2 工作原理及其應用

機器視覺系統(tǒng)在經(jīng)過后臺算法的運算處理后，能夠檢測測試所得的采集凸顯，并不只是簡單地向電腦傳輸提取出來的凸顯。機器視覺系統(tǒng)能夠起到人眼的作用，計算機具有大腦的判斷作用。

在采集目標處理物圖像的過程中，需要用到相機，然后圖片在向圖像信息轉變后，需要向計算機進行發(fā)送，計算機通過對軟件識別功能的應用，能夠采用各類算法識別所提取出來的像素、顏色等信號特征的檢測。結合所給定的算法要求與預先得知的輸出數(shù)據(jù)結果，能夠對檢測目標進行檢測。在檢測結果出來之后，通過對控制單元的利用，能夠以下一項任務的運行為目標，對相關程序進行控制，進而篩選出不滿足標準的產(chǎn)品，或是檢測下一個產(chǎn)品。

目前，機器視覺系統(tǒng)主要應用于兩大板塊，分別為科研板塊和工業(yè)板塊。其中科研板塊主要應用于分析運動或變化規(guī)律等物理現(xiàn)象;而工業(yè)板塊主要用來檢測生產(chǎn)線產(chǎn)品?？蒲泄ぷ鞔龠M了機器視覺系統(tǒng)的不斷前進，而工業(yè)應用對其市場價值進行了體現(xiàn)。

3 復合閾值分析算法

經(jīng)過清洗、磁化以及淋粉處理后的制動盤，暗室中的磁粉在經(jīng)過磁化后會受到紫外光的作用，通過對CCD攝像機的采用，能夠實現(xiàn)對前期圖像的獲取。熒光磁粉會對裂紋和相關缺陷產(chǎn)生作用，使其所呈現(xiàn)的綠色更加鮮明，為下一階段對圖像的處理提供了便捷。由于圖片中難免會存在部分背景信號，因此需要灰度化處理圖片，在經(jīng)過取整后所獲得的灰度圖像為0～255級，通過式（1）能夠使三個分量得到一定的改變，進而使圖像免于受到雜光等的影響。

X=0.3r+0.59g+0.11b ? ? （1）

式（1）中：r、b、g分別代表圖像的紅色、藍色以及綠色分量。

此類檢測法只能簡單地處理所采集的圖像，除了背景和目標之外，不涉及任何其他類型。在結合灰度和邊緣這兩種圖像信息后，在最初進行簡單降噪的過程中，建議采用直方圖類的簡單方式進行均衡降噪，這主要是由于簡單去噪能夠使邊緣細節(jié)得到清晰地保留。之后，采用梯度法對邊緣進行檢測，能夠使沿上升和下降得到形象地呈現(xiàn)，采用沿的上升區(qū)和下降區(qū)的中間灰度值，能夠實現(xiàn)對缺陷真?zhèn)蔚拇_定。通過對MATLAB的利用，能夠實現(xiàn)對相關圖像的提取。

首先所選取的閾值A1需要盡可能地小，目的是便于區(qū)分背景和目標，以此來去除噪聲，并對目標數(shù)量進行減少。

算法有著如下步驟：

在各點計算相應的梯度值，。所給定的A2是預先設定的梯度較小的閾值，假設比A2更大，那么通過對原值的保留，如果小于等于A2，那么等于0。

A：如果比0大，那么標記i點為1;

B：如果比0小，那么標記i點為-1;

如此一來就能夠判斷圖像有著怎樣的邊緣點，圖像中的1標記點表示邊緣點為上升型，圖像中的-1標記點表示邊緣點位下降型，而0標記點并非邊緣點。因此，秩序按照相應的目標對1與-1之間的點進行分割即可。對缺陷種類的區(qū)分需要以零點值為依據(jù)，此時，判別區(qū)就是零點區(qū)，由此能夠實現(xiàn)對判別數(shù)據(jù)的獲取。

如果判別區(qū)并不大，將造成難以區(qū)分的偽缺陷的裂紋和水流痕跡為條紋式和熒光液，由于1與-1之間并不存在較寬的間距，所以需要將判別閾加入到以上所提到的方法中，通常來說物件表面經(jīng)常會出現(xiàn)條紋裂痕，進而導致大量磁堆積，因此能夠獲取到較大的灰度值，所以，通過統(tǒng)計法的利用能夠對其進行區(qū)分。通過對另一個閾值較大的A1的給定，能夠實現(xiàn)對Ax的判別，在提取1的灰度值和-1的灰度值之后，能夠實現(xiàn)對Ax與其均值的判別。

其中，i點所選取的灰度值為xt。

如果比Ax更小，那么缺陷并不是真的，在相反的情況下缺陷就是真的。此方法在判別點狀式缺陷和小規(guī)模缺陷的時候也同樣使用。

如果存在較大的判別區(qū)，那么就存在著大量的缺陷目標點，根據(jù)相應的目標點，在1與-1之間進行逐行搜索后，能夠在判定區(qū)提取出相應的灰度值，此時造成偽缺陷的原因為工件表面油漬或其他問題所吸附的熒光液。由于偽缺陷真正的干擾因素是反光，而制動盤內(nèi)部真正的缺陷是存在的氣泡。因此，想要實現(xiàn)對這一缺陷的區(qū)分，就需要以灰度值為目標，對相應的點進行提取，進而采用標準差對其進行計算，然后對比預先給定的W標準差。

如果W并不大，說明此處均勻分布著磁粉，不屬于真缺陷;相反地，如果此處有起伏明顯的缺陷，說明為真缺陷。此方法還能夠判不規(guī)則、范圍較大的缺陷。

通過對各種因素的考慮得知，磁粉探傷法在計算復合式閾值時最為適用。其采用了自適應動態(tài)分割算法對原有的閾值進行了分割，并通過對梯度和灰度這兩種信息的結合，對算法進行了改進，使在線檢測制動盤得到了實現(xiàn)。對數(shù)學統(tǒng)計法的利用增加了其可靠性，能夠在各種情況下識別裂紋的真?zhèn)?，使檢測變得更加準確，使自動化需求得到了更好地滿足。該方法不僅能夠使計算量減少，并且能夠對真?zhèn)稳毕葸M行精確的判別。不僅能夠使檢驗時間縮減，并且使檢測精度得到了提升，在流水線式檢測制動盤中最為適用。此算法還能夠檢測其他零件。

4 結束語

制動盤在車輛事故中最容易出現(xiàn)故障，定期對其進行無損檢測能夠使人們獲得安全保障，所以，檢測制動盤有著十分重要的作用。無損檢測法是最為合適的一種檢測法，能夠更加經(jīng)濟、高效的檢測制動盤。從優(yōu)勢方面對磁粉檢測法進行了介紹，并采用復合閾值法對其進行了分析檢測。

參考文獻

[1] 李靜，韓慜，段元成，等.全自動生產(chǎn)線上制動盤無損檢測方法的研究[J].機械設計與制造，2018（1）：156-158.

[2] 李靜，張立軍，韓慜.車輛制動盤全自動視覺磁粉探傷機的研制[J].制造業(yè)自動化，2017，39（8）：1-6，12.