活塞杆表面缺陷检测装置设计及分析

杨赟恺 袁建东 张岚

摘 要：针对活塞杆表面缺陷的问题，设计了基于机器视觉的检测装置，在活塞杆使用之前对其进行无损检测。采集完整的活塞杆圆柱面图像，经过快速处理，得出活塞杆是否存在缺陷，及缺陷的具体位置，同时提供缺陷的尺寸信息。

关键词：活塞杆；表面缺陷检测；机器视觉；图像处理

活塞杆是液压缸中一个运动频繁、技术要求高的运动部件，它的泄漏故障会增加设备的停工时间，降低生产率，增加生产成本。因此提前检测出活塞杆表面存在的微小缺陷，可以大大减少活塞杆的泄漏问题，对减少油液资源的浪费，避免对环境的影响具有重大的意义。

本文将采用机器视觉的检测方法设计一套活塞杆表面缺陷检测装置，进而快速、有效的筛选出有缺陷的活塞杆。

1 活塞杆表面缺陷检测装置的整体设计

为保证检测时的高效性和快速性，采用滚动摩擦的方式带动活塞杆前进并且采用图像快速处理系统检测采集到的活塞杆表面图像。为提高拍摄范围，在活塞杆的长度方向上，并排放置若干个CCD以实现全长度测量。为拍摄到完整的活塞杆圆柱面，设计一种支撑座放置活塞杆，使活塞杆在摄像头下绕轴线匀速转动，从而能够获得完整的活塞杆表面图像。整体结构如图1所示。

2 基于机械视觉的表面检测装置

2.1 工作原理与流程

该装置的工作原理如图2所示。传动装置驱动活塞杆转动。相机固定在相机支架上，通过采集卡与计算机相连，负责实时拍摄活塞杆图像。计算机进行实时检测，检测结束后筛选出表面有缺陷的活塞杆。

2.2 图像采集设备的选型及安装

图像采集装置包括CCD相机、光源、支架、采集卡和计算机。相机选用分辩率为768×576，帧率25帧/s的OTAM面阵CCD相机，相机镜头焦距8～。光源采用大功率卤素灯。支架采用多功能设计，可在多个方向上进行旋转。面阵采集卡采用Matrox公司的Meteor11系列 PCI采集卡，采集精度为8位。计算机的配置是4G内存、1T硬盘。

3 总结与展望

本文针对活塞杆表面缺陷检测问题进行了探讨，对活塞杆表面缺陷检测装置的整体设计，主要是硬件组成和平臺的搭建提出了一些新的方法，具有较大的理论意义和经济价值。虽然本文取得了一定的成果，但是距离实际应用还有一定的距离。下一步的工作是设计出简单有效的缺陷活塞杆自动筛选装置。

参考文献：

[1] 徐科，杨朝霖，周鹏.热轧带钢表面缺陷在线检测的方法与工业应用[J].机械工程学报，2009，45（4）：111-114.

[2] 葛恒赫.基于机器视觉的外螺纹表面缺陷检测技术研究[D].重庆：重庆大学，2014.

基金项目：湖州师范学院大学生创新创业训练计划项目

作者简介：杨赟恺（1995-），男，湖州师范学院工学院本科在读，研究方向：机械设计制造及其自动化。