文/郭力睿（重慶理工大學(xué)兩江國際學(xué)院）

一、引言

（一）檢測技術(shù)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的檢測方法主要是人工利用簡單的設(shè)備進(jìn)行零件的尺寸與形位公差的測量。

在測量中由于檢測人員的經(jīng)驗(yàn)和檢測設(shè)備的不同，使每一次的檢測精度都不容易達(dá)到要求，并且檢測人員的勞動強(qiáng)度大，檢測時(shí)間長，不能實(shí)現(xiàn)在線檢測，只能對部分產(chǎn)品進(jìn)行檢測[1]。

先進(jìn)制造技術(shù)的迅猛發(fā)展對產(chǎn)品檢測技術(shù)和檢測手段提出了更高的要求，在線、動態(tài)、數(shù)控、自動化、綜合參數(shù)測量已不可避免。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地推動了檢測技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，使檢測方法有了更多的方式，利用各種數(shù)控設(shè)備，在軟件的控制下，可以將檢測的整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)自動化，各種檢測過程中的檢測速度與檢測精度都有很大的提高，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在線檢測和100%檢測。使檢測人員從繁重的檢測過程中解放出來，節(jié)約了人力成本和節(jié)省了檢測的時(shí)間。

（二）機(jī)器視覺

視覺檢測就是檢測被測目標(biāo)時(shí)，把圖像當(dāng)作檢測和傳遞信息的手段或載體加以利用的檢測方法，其目的是從圖像中提取有用的信號，它是以現(xiàn)代光學(xué)為基礎(chǔ)，融合電子學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像學(xué)、信息處理、計(jì)算機(jī)視覺等科學(xué)技術(shù)為一體的現(xiàn)代檢測技術(shù)[2]。

機(jī)器視覺檢測通常涉及指定零件的特征，如配件完整性、表面完好性和幾何尺寸的測量等。機(jī)器視覺檢測的工作過程大致為：首先，使用相機(jī)將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，圖像系統(tǒng)對這些圖像中包含的信息進(jìn)行處理和計(jì)算；其次，計(jì)算機(jī)根據(jù)處理的結(jié)果作出判斷或決策；最后將控制信號傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)器視覺的特點(diǎn)是自動化、客觀、非接觸和高精度，與一般意義上的圖像處理系統(tǒng)相比,機(jī)器視覺強(qiáng)調(diào)的是精度和速度以及工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下的可靠性[3]。

（三）虛擬儀器技術(shù)

虛擬儀器是日益發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬、軟件和總線技術(shù)在向其他相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域密集滲透的過程中，與測試技術(shù)、儀器儀表技術(shù)密切結(jié)合共同孕育出的一項(xiàng)全新的成果。

虛擬儀器強(qiáng)調(diào)“軟件就是儀器”的新概念，它是在計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上，配以相應(yīng)測試功能硬件作為I/O接口，利用儀器軟件由用戶自己定義、設(shè)計(jì)測試功能的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)，虛擬儀器具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、結(jié)果輸出顯示三大基本功能。

LabVIEW是NI美國國家儀器公司的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，是目前最完善、應(yīng)用最廣泛的圖形化軟件開發(fā)集成環(huán)境，LabVIEW擁有豐富的工具包，編程效率高，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間[4]。

二、鎖芯質(zhì)量檢測設(shè)計(jì)方案

傳統(tǒng)的檢測主要依賴人，并主要靠手工方式完成。它既費(fèi)時(shí)又耗資，使生產(chǎn)周期增長，生產(chǎn)成本增加。將虛擬儀器技術(shù)引入到的零件質(zhì)量檢測領(lǐng)域，以先進(jìn)的傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，將尺寸檢測技術(shù)與質(zhì)量控制通過虛擬儀器有機(jī)地結(jié)合在一起。在虛擬儀器的支持下，這類自動化檢測系統(tǒng)可以自動地完成數(shù)據(jù)采集、處理、特征提取和識別、質(zhì)量控制以及多種分析與計(jì)算。

本設(shè)計(jì)在labview平臺上對一鎖芯的質(zhì)量進(jìn)行了檢測，并將檢測數(shù)據(jù)和結(jié)果存入文檔。

（一）前面板

如圖1所示，前面板中包含了課程設(shè)計(jì)所要求的所有任務(wù)，直觀地表現(xiàn)出了各部分所要求的功能與測試結(jié)果。

圖1 鎖芯質(zhì)量檢測設(shè)計(jì)

在圖1中，該鎖芯外徑335.77，內(nèi)徑212.80（可連續(xù)檢測同一個(gè)文件夾中的所有圖像），根據(jù)自行設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)，判斷出此鎖芯不合格。

（二）程序框圖

1.數(shù)據(jù)讀取與轉(zhuǎn)換（如圖2所示）

圖2 數(shù)據(jù)讀取與轉(zhuǎn)換

2.圖像分析（如圖3所示，即鎖芯的各部位測量）

圖3 鎖芯各部位測量

圖3和圖4展示了利用NI視覺助手所產(chǎn)生的Labview程序。

圖4 鎖芯各部位測量

3.設(shè)定公差來判定鎖芯合格與否

如圖5所示，自行設(shè)定公差標(biāo)準(zhǔn)以判斷被檢測鎖芯是否合格

圖5 設(shè)定公差標(biāo)準(zhǔn)

4.數(shù)據(jù)存盤（如圖6所示）

圖6 數(shù)據(jù)存盤

三、總結(jié)

（1）使用視覺助手進(jìn)行預(yù)處理，可以大大簡化程序的設(shè)計(jì)。不過視覺助手生成VI時(shí)，會生成一些其實(shí)沒必要的選項(xiàng)，使程序看起來很龐大、繁雜，可通過嘗試將其刪除，使程序更簡潔。

（2）程序的設(shè)計(jì)要模塊化，這樣思路更清晰，程序界面更簡潔，跟其他的語言一樣，Labview這種圖形化編程語言也要注意模塊化編程。

（3）文件夾的位置改變，或者從例程中拷貝出某個(gè)子VI時(shí)，要注意在自己的程序中修改相應(yīng)的路徑，這個(gè)問題導(dǎo)致我耗費(fèi)了大量的時(shí)間，做程序一定要細(xì)心。

本設(shè)計(jì)在labview平臺上，借助于NI對鎖芯進(jìn)行了測量實(shí)驗(yàn)，有效獲得了鎖芯的內(nèi)、外徑大小；鎖芯中圓孔位置與直徑測量，并可連續(xù)測量多幅圖片；同時(shí)自行設(shè)定了公差標(biāo)準(zhǔn)以判斷產(chǎn)品是否合格；最后將測量數(shù)據(jù)存盤，完成了設(shè)計(jì)的初衷。