试验筛校准装置的研究

赵浩进

（江阴市计量测试校准所， 江苏 江阴 214400）

引言

试验筛是用于对颗粒物料作筛分粒度分析的筛具，被广泛应用于地质勘探、冶金、化工、医药、建材和磨料等行业及科研院所进行粒度分析和筛分试验。由此可见试验筛在国民经济和社会发展都具有重要的意义。目前，通用的试验筛校准方式是采用万能工具显微镜，校准人员通过手工的方式进行校准的，这种校准方式工作量繁重，效率低下，而且对于有大量筛孔的试验筛，只能对部分筛孔进行校准，所得数据具有一定的片面性，不能全面反映被检试验筛的真实情况[1]。

目前，市面上也有基于图像处理技术的试验筛校准装置，但该校准装置体积较大，结构也较为复杂，不适合校准机构到企业现场进行校测，给校准机构和企业带来了一定的麻烦。同时现有的试验筛校准装置大多都是国外进口的，成本较高，小的校准机构由于费用的问题也不会去购买，因此实用性不强。针对这些情况有必要研究一种可以快捷，简便的试验筛校准装置，方便携带到现场进行检测。

1 试验筛校准装置的结构

验筛校准装置示意图1所示，该试验筛校准装置校准待测试验筛的示意图如下页图2所示。其中，便携式试验筛校准装置由CCD摄像机、底座、底光源、计算机组成。底座内设置有光源，底座的上方固定CCD摄像机，计算机与CCD摄像机通过串口通讯连接。

本计算机装有专用试验筛图像处理程序，其中试验筛图像处理程序如下：通过高分辨率摄像头采集图像，对采集所得的图像进行了预处理，预处理包括直方图均衡化，数学形态学平滑滤波；在此基础上，用不同的阈值对图像进行二值化分割并同时用拉普拉斯算子进行边缘检测，由此可以得到多幅二值图像，然后在二值图像上提取目标轮廓，输出每一个连通区域的轮廓点的集合，对所得到的轮廓点集合进行多边形逼近；根据筛孔经验特征，如果是所得多边形为凸四边形并且面积及顶点连线间的夹角在经验范围内，则认为有效矩形；最后对这些通过约束条件寻找的矩形进行几何计算，以筛孔四边形的上下两边中点间距离作为筛孔的纬向尺寸，以筛孔四边形的左右两边中点间距离作为筛孔的经向尺寸[2]。

图1 试验筛校准装置示意图

2 试验筛校准装置的工作原理

校准时，将待测试验筛放置在底座上，打开CCD摄像机和底光源，CCD摄像机捕获试验筛孔图像，并将图像上传到计算机中，调节支和CCD摄像机，直至图像清晰，之后计算机中的图像处理程序对获得的图像进行处理，处理过程如下[3]：

图2 试验筛校准装置校准待测试验筛的示意图

1）对采集所得的图像进行了预处理，所述预处理包括直方图均衡化，数学形态学平滑滤波；

2）在此基础上，用不同的阈值对图像进行二值化分割并同时用拉普拉斯算子进行边缘检测，由此可以得到多幅二值图像；

3）然后在二值图像上提取目标轮廓，输出每一个连通区域的轮廓点集合，对所得到的轮廓点集合进行多边形逼近，根据筛孔经验特征，如果是所得多边形为凸四边形并且面积及顶点连线间的夹角在经验范围内，则认为有效矩形；

4）最后对这些通过约束条件寻找的矩形进行几何计算，以筛孔四边形的上下两边中点间距离作为筛孔的纬向尺寸，以筛孔四边形的左右两边中点间距离作为筛孔的经向尺寸。

3 结语

试验筛是对颗粒物料做筛分粒度分析的计量器具，其在许多行业都有应用，因此试验筛测量的准确可靠是很多企业关心的问题。国家于2007年发布了JJF1175—2007试验筛校准规范以实现对试验筛的校准，现有的试验筛校准装置一般体积都比较大，结构也比较复杂，不适合校准机构到企业现场进行校测，给校准机构和企业带来了一定的麻烦。基于此，研制了一种新型的试验筛校准装置，该试验筛校准装置校准过程快速简便，且数据客观准确，同时体积较小便于携带，可到企业现场进行校准，给校准机构和企业带来了一定的便利，有一定的推广和使用价值。