低成本高精度钢卷尺自动检定装置的研究

低成本高精度钢卷尺自动检定装置的研究

一、前言

目前，计量检定机构对钢卷尺周期检定、企业质量检验部门对产品出厂检验按照jjg4-1999《钢卷尺》检定规程和相关产品标准，通常采用的钢卷尺检定装置由长检台(一般长为5m)、分度值为0.01mm的读数显微镜与标准钢卷尺组成。 在长检台的一边放置标准钢卷尺，另一边放置被检钢卷尺，两个钢卷尺零位对齐，然后手工移动读数显微镜，在每米处对标准钢卷尺和被检钢卷尺进行比较测量，并人工记录数据，计算示值误差，进行相对比较检定钢卷尺的示值误差。 劳动强度相当大、操作极不方便、检定效率低下、容易因人为读数误差造成测量准确度不高，更无法进行数据的自动存储，对后续证书、检验报告出具也带来许多不便。

为此，笔者设计了基于机器视觉技术结合气动压轮高速送尺带机构的钢卷尺自动检定装置，在低制作成本前提下，实现了钢卷尺的全自动检定。 检定装置示值误差≤0.025mm，示值重复性≤0.015mm，5m钢卷尺检定时间小于5s，大于5m钢卷尺自动进行分段检定。

二、钢卷尺自动检定装置工作原理

钢卷尺自动检定装置的机械结构如图1所示。 在被检线纹处布置ccd摄像头，用标准线纹尺或标准钢卷尺对各个ccd进行定位，确定标准线纹在相应ccd中的位置坐标，以此为基准对钢卷尺进行比较测量，确定钢卷尺被检线纹的示值误差与相邻米刻线的示值误差。被检钢卷尺由零位调整机构定零位并压紧，长检台上的视觉测量系统各小平台将钢卷尺正确定位，自动加载机构给钢卷尺加载。 ccd摄取受检点被检钢卷尺线纹图像，线纹图像经高速实时图像采集卡将其转换成数字图像，并输入计算机进行数字图像处理，通过图像识别寻找边界点，计算标准线纹和被检线纹中心坐标，进而比较确定被检线纹的示值误差，并进一步计算任意米刻线的示值误差。 计算机控制高速视频切换hub，有序切换ccd图像，计算机按序进行图像处理，确定所有被检线纹的示值误差。 被检钢卷尺长度大于工作台长度时，可通过自动卷带机构卷带后，并使所检线纹(一般为末端线纹)准确自动定位于零位ccd视场中心附近，利用首尾相接的分段法检定。

在此应用效果良好。 采用相同的边缘定义进行定标和检测，测量的极限误差约为1/2像素。

4.计算机数据处理系统设计

计算机数据处理系统主要由pc机、监视器、图像数据处理及控制系统等组成。 刻线像被ccd传感器转换成具有对应颜色深度的二维平面点阵图， 通过后续电路变换处理为数字信号后直接送入计算机， 编制专用的测量软件实现对刻线像的自动瞄准、测量。 自动检测流程图如图6所示。

四、实验对比结果

利用本装置和传统的钢卷尺检测装置对5支钢卷尺(0~50m)进行检测，测量结果如表1所示。分析表1数据可得出如下结论：本装置与传统的钢卷尺检测装置对比，实验结果数据可靠，检测时间明显提高，且示值误差结果准确度比传统的检测装置提高一个数量级。

五、结束语

本装置通过在各被检线纹处安装ccd，利用线纹识别、动态自动瞄准等机器视觉系统及计算机数据处理技术，结合机械系统、机电传动与控制系统等技术实现钢卷尺的全自动检定， 利用分段测量基误差拼接技术，实现检定结果的自动处理、保存，最终实现低成本、高精度的钢卷尺全自动检定。

作者单位【浙江省计量科学研究院】

相关阅读:  

收录时间:2015年01月24日 09:43:22 来源:中国计量测控网 作者:单位