Information and measuring system for geometric and motion parameters determination of industrial products by their video images

Abstract

У статті представлено інформаційно-вимірювальну систему для визначення геометричних параметрів та параметрів руху промислових виробів, наприклад, на каменеобробному або машинобудівному підприємстві. Запропонована система дозволяє автоматизувати процеси вимірювання геометричних параметрів та процеси контролю якості. Додаткове визначення параметрів руху виробів дозволяє програмно-алгоритмічним шляхом компенсувати динамічні похибки вимірювальної відеоінформації. Відмінною рисою запропонованої системи вимірювання геометричних параметрів та параметрів руху об’єктів є використання безконтактних вимірювань. Для побудови системи вимірювання геометричних параметрів та параметрів руху виробів застосовуються сучасні технічні та програмні засоби: цифрова відеокамера та обчислювальний модуль (персональний комп’ютер); мова програмування Python з бібліотекою для обробки зображень OpenCV. Розроблена система перед початком роботи калібрується за відеозображеннями об’єктів з відомими геометричними розмірами. Інформаційно-вимірювальна система працює в двох режимах вимірювання: ручному та автоматичному. Вимірювання, виконані за допомогою ручного режиму, виходять більш точними, порівнянно з автоматичним режимом. Також при автоматичному режимі в програмному забезпеченні додано функції нормалізації відеозображення та виставлення порогу сегментації для більш точного детектування об’єктів. Було проведено серію вимірювань у ручному та автоматичному режимах. Номінальні значення розмірів промислового виробу: довжина 60,00 мм, ширина 75,00 мм, який виготовлено з високим класом точності цих розмірів. Довірчі інтервали результатів вимірювань дорівнюють: для ручного режиму  довжина 59,68 ±0,46 мм, ширина 74,78 ±0,54 мм; для автоматичного режиму довжина 60,60 ±0.15 мм, ширина 74,95 ±0.13 мм. Запропонована система при вимірюванні геометричних параметрів промислових виробів забезпечує похибку близько (0,13–0,54) мм, що може бути достатньо для поточного контролю, але не достатньо для використання в прецизійних вимірюваннях. Основним шляхом підвищення точності до вимог прецизійних вимірювань є застосування більш досконалої цифрової камери та програмно-алгоритмічних процедур апроксимації та згладжування контурів об’єктів та параметрів руху. При цьому основною перевагою розробленої системи є автоматизація процесів вимірювання та контролю геометричних параметрів та параметрів руху промислових виробів.