Введение к работе
Актуальность таим. С появлением на рынке компьютерной техники высокопроизводительных процессоров и такого мультимедийного средства как оптический сканер, многократно увеличились возможности по восприятию, обработке и анализу зрительной информации. С момента появления и до сегодняшнего времени возможности сканеров существенно возросли, начиная от разнообразия модификаций (ручные, листовые, планшетные и т.п.) и заканчивая разрешающей способностью (физическое разрешение до 1600, а математическое до 9200 точек на дюйм) и программной поддержкой. Однако эволюция сканеров не изменила приоритетов из использования - все те же системы распознавания текстов и разного рода графические пакеты. О промышленном же применении сканеров информация, как таковая, отсутствует. При этом неопровержимым фактом является то, что до 80 информации об объекте неживой природы содержится в его зрительном образе. Поэтому, в настоящее время весьма актуальной является разработка измерительной аппаратуры, воспринимающей в анализирующей зрительную информацию, способной частично или полностью автоматизировать наиболее трудоемкие контрольные и сортировочные операции, как в лабораторных, так и в производственно-цеховых условиях. Тем более что технологические процессы выпуска изделий точного приборостроения изобилуют контрольными операциями, выполняемыми практически после каждого технологического действия, направленного на видоизменение формы изделия. Как правило, подобные операции выполняются вручную и являются очень утомительными, поэтому всегда высока вероятность ошибки контролера при принятии решения о качестве изделия.
Все попытки хотя бы частично автоматизировать контрольные операции в точном приборостроении пока не дали ощутимых результатов. Большинство предлагаемых решений организации приборов и измерительных систем высокоточного контроля геометрических размеров работают по жесткому алгоритму и идеально приспособлены к данному типу деталей, но могут стать непригодными при изменениях в конструкции выпускаемых изделий. Все это затрудняет быстрое освоение новых видов продукции. Поэтому необходимо обеспечить измерительное устройство возможностью определять тип изделия, поступающего на контрольную позицию, контролировать его харак-
1:0С. НАЦК^НА.ііГна*"
БИБЛНЭТЕКА
С.Пагербург . <
ОЭ 200/ актіб
терные размеры с высокой точностью, самостоятельно принимать решение о годности изделия и автоматически производить разбраковку.
В диссертационной работе рассматриваются устройства и методы, необходимые для создания систем такого типа. Для решения проблемы определения тепа изделия, находящегося на позиции контроля, программное обеспечение системы оснашено алгоритмами распознавания образов. Оценка характерных размеров также производится автоматически на программном уровне, при этом высокая точность достигается за счет выбора разрешяюшей способности оптического сканере и коэффициента увеличения проекционной приставки. Принятие решения о годности возможно благодаря способности системы проводить анализ одновременно описания контролируемого объекта и описания его модели, формируемого при обучении системы н содержащегося в базе знаний системы.
Целью работы является разработка и создание высоконадежного измерительного устройства, выполняющего экспресс контроль линейных размеров деталей близкой к плоской формы сложного контура с точностью до ±5 мхм.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
выбран первичный датчик зрительной информации, с позиции точности проводимых измерении;
предложено программное обеспечение предварительной обработки формируемого на уровне датчика и драйвера яркостиого изображения зоны контроля с проекцией детали с его последующей бинаризацией;
разработаны и программно реализованы четыре метода сегментации бинарного изображения с возможностью определения характерных геометрических признаков, таких как площадь, периметр, положение;
проведены экспериментальные исследования и теоретический анализ методов п.З с позиции оценки производительности и выбраны два наиболее оптимальных;
предложена методика проведения распознавания образа контролируемой детали на "зашумленном" бинарном изображении н организационная структура базы званий системы.
Научная новизна. К основным научным результатам, полученным лично автором и включенным в диссертацию относятся:
нестандартный подход к использованию оптических сканеров;
переориентация методов машинной графики на решение задачи сегментации бинарных изображений;
методика распознавания бинарного образа проекции детали на плоскость сканирования по определенным геометрическим признакам отдельных сегментов;
применение теории графов для решения задачи распознавания изображении в системах контроля геометрических размеров;
методика определения симметричности объект* по его образу на бинарном изображении;
экспериментальное обоснование неприемлемости использования ряда существующих алгоритмов сегментации бинарных изображении в качестве программной поддержки функционирования системы технологического контроля в реальном масштабе времени.
Нягучно тпидггическая ценность. Представленные в диссертации научные основы и экспериментальные результаты позволяют создать высокоэффективные информационно-измерительные системы для проведения геометрического контроля сложнопрофильяых деталей точного приборостроения с возможностью синтеза цепочки программных действий, исходя из уровня сложности решаемых системой задач.
Разработанные методики и рекомендации по выбору оптического сканера и обучению системы обеспечивают существенное сокращение сроков и стоимости установки, повышение качества и достоверности результатов контроля. Предлагаемое программное обеспечение позволяет использовать систему как для решения задач количественного, так и качественного контроля.
Предложения автора и результаты работы, изложенные в диссертации были внедрены в производство и использованы в контрольно-измерительной аппаратуре для проведения контроля часовых деталей на ОАО "Угличский часовой завод "Чайка" и для проведения бесконтактного контроля ряда деталей машиностроения на ОАО "Угличский машиностроительный завод "Угличмаш".
Автор принимал непосредственное участие в проектировании и внедрении в производство информационно-измерительной системы технологического контроля прецизионных деталей.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на научно-технических советах предприятий ОАО "Угличский часовой завод "Чайка", ОАО "Угличский машиностроительный завод "Угличмаш", а также на кафедре Точные приборы и измерительные системы МГАПИ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 печатные работы.
Структура дпитрртяции. Диссертация состоит из введения; пяти глав и заключения, содержит 145 страниц текста, иллюстрированного 62 рисунками и графиками. Приведен список литературы из 24 наименований.
Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:
1. Основы функционирования информационно-измерительной
системы технологического контроля прецизионных деталей.
Методы сегментации бинарного изображения. Блок-схемы алгоритмов с примерами.
Методика обработки контурного описания бинарного изображения - определение площади, периметра и положения области ограниченной контуром.
Общая схема действий и структура программной части информационно-измерительной системы контроля.
5. Результаты экспериментов по оценке производительности
системы контроля.
