摘 要：机械是一个国家工业发展的重要基础，新时期以来我国经济步入了高速发展的通道，尤其是以信息技术为代表的高技术产业获得了飞速的发展，新技术产业的转型升级直接带动了以传动机械制造业的转型发展，做好机械零部件的检测是提高机械零部件质量的重要一环，长期以来机械零部件生产检测所使用的传统检测手段已经无法满足现代工业生产对于机械零部件的高质量、高精度要求。为做好机械零部件机械检测与测试需要借助于现今高速发展的电子信息技术。文章在分析非接触测量技术特点的基础上对其在机械零部件检测中的应用进行了分析阐述。
关键词：机械零部件；非接触式检测；图像测量
中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）12-0183-02
Abstract： Machinery is an important foundation for the industrial development of a country. Since the new period， China"s economy has stepped into the channel of high-speed development， especially the high-tech industry represented by information technology has gained rapid development. The transformation and upgrading of the new technology industry has directly led to the transformation and development of the manufacturing industry of transmission machinery. It is an important link to improve the quality of mechanical parts and components to do a good job in the inspection of mechanical parts. For a long time， the traditional testing methods used in the production and testing of mechanical parts have been unable to meet the requirements of high quality and high precision of modern industrial production. In order to do the mechanical testing and testing of mechanical parts， it is necessary to do a good job in the detection and testing of mechanical parts with the help of the rapid development of electronic information technology. Based on the analysis of the characteristics of non-contact measurement technology， the application of non-contact measurement technology in the inspection of mechanical parts is analyzed and expounded in this paper.
Keywords： mechanical parts； non-contact detection； image measurement
前言
機械零部件的检测质量与精度一直困扰着机械零部件检测行业，机械零部件的几何精度与尺寸精度直接影响着机械的生产效率与生产质量。现代工业对于机械零部件的质量与精度日益提升，传统的机械零部件检测手段已经无法满足机械零部件的检测需求。基于图像处理的机械零部件检测方法是现在机械零部件检测的重要发展方向之一，基于图像处理的机械零部件检测方法是非接触式检测的重要代表之一，具有检测精度高、非接触的特点能够对各种类型的机械零部件进行几何精度与定位精度的检测，尤其是对一些微小尺寸、大型机械尺寸、复杂机械结构和异形齿面的机械零部件进行检测时能够更为高效、高质量的完成检测。
1 基于图像处理的机械零部件检测方法的发展历程
机械零部件的加工精度直接影响着机械零部件的生产效率和产品品质。为确保机械零部件的加工质量需要积极做好机械零部件的几何精度与尺寸精度的检测。在对机械零部件进行几何与尺寸精度检测的过程中主要涉及到以下尺寸：机械零部件的结构尺寸、机械零部件的外形轮廓以及机械零部件的位置公差等。在对机械零部件进行精度检测的过程中主要利用的是卡尺、尺规、万能工具显微镜等的传统检测手段，上述检测手段存在着检测效率不高且误差较大的不足，随着现代机械工业的快速发展对于机械零部件的检测精度与检测效率的要求越来越高，尤其是涉及到一些曲面、异形件等的检测时传统的检测手段已经无法满足检测需求。基于图像处理的机械零部件检测自上世纪90年代发展应用至今广泛应用于机械零部件检测的各个领域，基于图像处理的机械零部件检测方法具有非接触、检测精度高等的特点，基于图像处理的机械零部件检测技术主要是在利用现代光学技术的基础上所发展起来的，其内含有光电子学、计算机图像学、信息处理等的多项学科，基于图像处理的机械零部件检测技术中采用的图像测量系统为技术核心其在航空遥感测量、几何量的测量、精密复杂件的测量中都有着广泛的应用。基于图像处理的机械零部件检测技术在对机械零部件的检测中能够对复杂、微小以及大尺寸的机械零部件进行良好的检测，尤其是对一些结构复杂、异型的机械零部件进行检测中能够取得较为良好的检测效果。基于图像处理的机械零部件检测方法的应用具有以下几方面的优点：（1）现代机械行业向着小、微以及高精度的方向发展，各种小微尺寸的机械零部件越来越多的应用于各种机械中，由于小微机械零部件的精度要求高，传统的检测手段无法满足检测要求。基于图像处理的机械零部件检测技术采用非接触测量方式，能够对微小零部件通过调节摄像系统的放大倍数方便的实现毫米级、微米级甚至于纳米级参数的测量。基于图像处理的机械零部件检测方法主要借助于高精度图片来进行测量，因此只要能够保证所拍摄到的图片具有足够高的分辨率与精度就能够通过算法实现较高的测量精度。（2）基于图像处理的机械零部件检测技术除了在小微零部件获得良好的应用外在大型机械零部件的测量中也能够取得较为良好的检测效果。在应用基于图像处理的机械零部件检测技术对大型零部件进行测量时，可以通过使用基于图像处理的机械零部件检测技术对大型零部件进行不同角度的拍摄，以此来获得大型机械零部件各部位的多幅具有重叠的局部图像，并对所拍摄到的图像利用图像之间的信息冗余进行拼接，以此来获得完整的机械零部件的图像并通过对图像进行测量分析用以获得零部件的完整的结构尺寸。相较于传统的测量技术，利用基于图像处理的机械零部件检测技术所获得的测量结果不但高效且精度较高。（3）在机械加工中所涉及到的众多复杂的结构件（诸如齿轮、螺纹等），这些零部件结构复杂对于检测的精度要求较高且不利于测量，此外在检测中需要涉及到众多的参数。在利用基于图像处理的机械零部件检测技术对其进行测量时可以利用图像获取一幅或是多幅图像，并通过相应的检测软件来对所获得的图像进行分析用以获得所需要的检测数据。（4）异型曲面在生产生活中的应用逐渐增多，尤其是在导弹、飞机、汽车等领域中异型曲面的应用较多，利用基于图像处理的机械零部件检测技术能够对异型曲面进行高精度的检测，在利用基于图像处理的机械零部件检测技术对异型曲面进行检测时可以通过对一定类型的结构光投射到被检测的异型曲面上，通过拍摄结构光的图像并对结构光在图像中的位置进行分析用以获取所需要的异型曲面轮廓信息。基于图像处理的机械零部件检测在现代工业检测中有着广泛的应用前景，应当积极做好新技术在基于图像处理的机械零部件检测技术中的应用，不断提高基于图像处理的机械零部件检测技术的测量效率与测量精度以使得其能够在机械测试中发挥出更好的效果。
2 基于图像处理的机械零部件检测技术的应用原理
基于图像处理的机械零部件检测技术是图像处理技术与测量技术的有机结合，其测量速度快、精度高、非接触，能够良好的完成各种型号、规格及复杂度零部件的测量。基于图像处理的机械零部件检测技术主要依托CCD图像传感器作为光敏元件，以图像处理技术作为基于图像处理的机械零部件检测技术实现的基础，并通过相应的软件来实现对于检测图像的分析用以提高基于图像处理的机械零部件检测技术的测量精度与测量效率。一般来说基于图像处理的机械零部件检测技术在测量过程中主要遵循以下几个测量环节：获取被测图像-对所获取图像进行处理分析与特征获取-图像分类识别与判断-计算出测量结果。
3 做好基于图像处理的机械零部件检测技术在机械测试中的应用
基于图像处理的机械零部件检测技术在机械测试中有着良好的应用前景。在基于图像处理的机械零部件检测技术长期的发展与应用中一些企业开发出了复杂的算法。但是总体来说一套测量系统仅应用于单一的检测任务中，应用多种复杂的测量任务既不效率也不科学。一般来说基于图像处理的机械零部件检测技术应用中根据测量应用范围的不同可以分为：尺寸、表面质量以及目标识别等几大应用领域。尺寸测量是基于图像处理的机械零部件检测技术应用最早同时也是开始的研究与应用方向。经过多年的发展与应用基于图像处理的机械零部件检测技术已经形成了较为成熟的技术成果，且这些技术成果广发的应用于工业生产中，甚至于一些公司基于这一技术开发出了一系列的应用产品。在众多的应用产品中，高精度的三坐标几何测量与位置测量是这一技术应用的重要方向。除了将基于图像处理的机械零部件检测技术应用于尺寸的测量外，零部件表面质量的测量也是基于图像处理的机械零部件检测技术应用的重要方向。在应用基于图像处理的机械零部件检测技术对机械零部件表面质量进行测量的过程中主要涉及到对机械零件的材质、机械零部件表面的纹理以及粗糙度的检测，通过图像成像能够方便的对机械零部件表面的毛刺、划痕以及磨损等的精度参数进行详细的测定，用以对机械零部件的表面质量进行良好的检测与测试。但是需要注意的是在应用基于图像处理的机械零部件检测技术来对机械零部件的材料进行测定的過程中，不同材料在不同的摄像过程中零件表面的反射方向较为复杂、存在着一定的阴影现象，从而对所拍摄的图像质量会产生较大的影响。除此之外，在将基于图像处理的机械零部件检测技术应用于工件表面质量的检测时对于镜头与零部件表面的相对位置较难把控。因此虽然基于图像处理的机械零部件检测技术在零部件表面质量的检测中虽然能够取得较为良好的效果但是在实际的工业应用中还有着一定的困难。尤其是对于一些复杂曲面或是应用特殊材料的零部件表面进行检测时需要对基于图像处理的机械零部件检测技术进行进一步的完善。（3）目标分类与识别。对特定目标物体的分类与识别是图像检测技术研究的重点内容之一，在应用基于图像处理的机械零部件检测技术进行目标识别时所涉及到的机械零部件都属于二维识别，在图像识别的过程中通常采用的是对机械零部件的外形轮廓进行建模并采用相应的算法来从图像中寻找与之相匹配的图像实现目标的识别。三维识别主要利用的是对物体的灰度图或是通过三维图来获取物体的三维结构特征等来实现对于目标的识别。
4 结束语
现代工业对于高精度零部件的需求越来越大，随着现代工业的快速发展以及基于图像处理的机械零部件检测技术的发展和应用，能够有效的对机械零部件的各种尺寸参数进行精确的测量，尤其是对于一些机械结构复杂的零部件，通过在这些零部件进行测量过程中应用基于图像处理的机械零部件检测技术能够有效的提高零部件测量的效率与质量。本文在分析基于图像处理的机械零部件检测技术特点的基础上对基于图像处理的机械零部件检测技术在机械零部件测量中的发展与应用进行了分析介绍。
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