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圆度误差的非接触测量主要是基于计算机视觉的测量。近些年来, 随着计算机的硬件性能的不断提高和视觉理论研究的不断深入, 计算机视觉技术应用于零件圆度检测也成了必然趋势。近几年, 国内外关于计算机视觉圆度检测的文章已有报到, 但大都只限于零件端面圆轮廓或者是圆孔的圆度误差检测。对于圆轴的圆度误差视觉检测, 目前已有学者在研究, 但只是刚刚起步。
1.2.3 圆形截面的圆度误差视觉检测
图1.2 圆形截面的圆度误差视觉检测原理
圆形截面的圆度误差视觉检测的原理如图1.2 所示。目前的圆度视觉检测系统大都是基于对圆形截面或圆孔进行检测的。如图1.2所示，这类系统检测过程包括5 个部分: 获取图像, 一般是通过CCD 摄取圆形截面的正投影图像; 图像预处理, 对摄取的图像滤波去噪, 图像增强处理; 圆轮廓提取, 对预处理后的图像提取图像边缘或是跟踪圆轮廓得到圆轮廓的图像像素; 圆度误差计算, 对获取的圆轮廓像素进行圆度误差计算; 显示结果, 在显示终端显示圆度误差的计算结果。
在这类圆度检测系统中, 圆度误差计算方法是从所测的圆轮廓点数据中建立一个参照圆, 然后计算实际测得的点与参照圆之间的偏差最小和最大差值。圆度误差定义为: 实际测量点到参照圆的最大峰谷距离。目前, 计算参照圆的方法在国际上常用的有4 种方法: 最小二乘圆( LSC) 方法, 最大内切圆(MIC) 方法, 最小外接圆( MCC) 方法和最小区域圆(MZC) 方法。其中, 最小二乘圆是最常用的计算圆度误差方法。该方法计算简单且容易实现, 但其计算的偏差偏大。
1.2.4 圆轴的圆度误差视觉检测
圆轴的圆度误差检测方法与圆截面的圆度误差检测方法是不一样的。因为圆轴要检测的是整个轴各个截面的圆度误差, 不能获取轴的横截面圆轮廓图像。圆轴的圆度误差检测原理如图1.3 所示。圆轴的圆度误差视觉检测原理是通过CCD摄取圆轴侧面正投影图像, 计算侧面图像圆轴圆度误差视觉检
图1.3 测各截面的直径,然后旋转圆轴一定的角度,
再摄取其侧面正投影图像并计算其各截面直径, 这样通过摄取多个侧面的图像, 计算各侧面各截面的直径, 按直径法( 两点法) 计算各截面的圆度误差。
由于用直径法检测圆度存在圆心飘移问题, 目前采用如图1.3 所示原理来 解决。图1.4 中的LD 为半导体激光器, 发出一束光通过柱状棱镜放大, 把束光
转变成光平面正投射到杆径上, 光平面与杆正交产生一个椭圆弧。CCD 摄取到圆弧图像, 图像信号由采集卡转换成数字信号存储到帧存储器中, 再由计算机通过坐标变换计算出圆弧中心的三文世界坐标。通过摄取多个圆弧图像, 标，最后估算出整个圆轴的中心偏移。