注塑齿轮具有质量轻、噪声低、成本低、生产效率高、批量大等优点,应用十分广泛;但在注塑齿轮的生产过程中,因工艺不稳定、模具劣化、原料含杂质等原因,易产生尺寸超差、披锋、黑点、翘曲变形、缺齿等缺陷。这些因素会严重影响注塑齿轮的传动精度、外观质量、使用性能及寿命,必须通过检测将其筛选出来。为确保产品质量和生产效率,针对注塑齿轮生产现场的检测急需,研发了一种面向生产现场的注塑齿轮快速视觉检测系统。该系统耦合在生产线上,利用传送带上料、玻璃转盘传送、气动装置分选;采用机器视觉的方法测量齿顶圆直径、中孔直径、同心度等基本参数,并与其公差进行对比,判断产品质量;通过图像分割、边缘提取、曲线拟合、特征提取、缺陷判别等方法,对披锋、黑点、翘曲变形、轮齿缺陷等外观瑕疵进行检测;最后,根据检测结果进行良次品自动分选。该系统具有快速、在线、自动化、非接触等特点。实践表明,该检测系统尺寸测量重复性小于0.005mm,最高检测速度170个/分钟,缺陷检测及分选功能准确无误,投入生产现场使用经受住了长时间稳定运行考验,可以满足注塑齿轮大批量、高效率、高可靠的在线检测需求。本文主要研究内容包括:(1)总体方案确定与硬件系统构建。根据检测要求和注塑齿轮自身特性,制定检测系统的总体方案,该检测系统由光学成像系统、机械控制系统、软件系统等子系统构成。通过计算和实验确定了摄像机、镜头和光源的选型,完成光学成像系统搭建;设计机械控制系统整体结构并介绍了检测系统工作原理。(2)图像处理技术研究。对注塑齿轮原图像进行中值滤波;采用最大类间方差法分割图像以提取感兴趣区域;利用基于Canny算子的双阈值算法进行像素级边缘提取;采用拉格朗日二次多项式插值法对亚像素级边缘进行提取;利用点阵标定板进行系统标定等等。(3)检测算法开发。设计开发注塑齿轮图像预处理、边缘提取、目标点提取、曲线拟合、参数计算、特征值提取、缺陷判定等算法,实现注塑齿轮尺寸测量和缺陷检测。(4)软件开发。规划了软件开发流程;采用C#语言,开发了基于Windows平台的检测软件,具有摄像机控制、系统标定、参数输入、检测结果实时显示、数据分析、图像保存设置和自动报警等功能。(5)检测实践。利用所研制的检测系统进行注塑齿轮尺寸测量复性实践、检测速度实践、对比测量实践和缺陷判别准确率实践等。实践结果表明,检测系统可以满足检测需求,且长期运行稳定可靠。