一種實(shí)現(xiàn)電極絲與噴油孔對中的嵌套圓擬合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于小孔對中的圓擬合方法，具體涉及一種可用于檢測圓小孔、 尤其是小直徑圓孔對中的圓擬合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)的高速發(fā)展，對零部件種類和數(shù)量的需求量大增，其中，有圓小孔加工的 零部件隨處可見。具有圓小孔的零部件幾何中心的定位精度對其測量、加工和裝配有著不 可忽視的重要意義，并在工業(yè)測量、加工和裝配中頻繁出現(xiàn)。
[0003] 在汽車工業(yè)中，發(fā)動機(jī)噴油嘴偶件上針閥體噴油孔的測量、加工和裝配過程中，就 存在孔徑為〇· 1mm~1mm的圓小孔對中問題。例如，在汽車噴油嘴加工領(lǐng)域，針對孔徑為 0. 1mm~1mm針閥體噴油孔的加工，大部分廠家采用的工藝路線是：采用圓柱狀微細(xì)電極絲 以電火花方式高速加工出噴油孔；目前工藝路線存在的問題是：電火花打孔后，孔內(nèi)壁有 微裂紋、且存有幾十μπι厚的重熔層。微裂紋在高溫、高壓的環(huán)境下會造成基體破裂，縮短 針閥體使用壽命；重熔層在高溫、高壓的環(huán)境下會脫落、破裂，隨高速燃油進(jìn)入氣缸后，易損 壞氣缸內(nèi)壁。一種改進(jìn)的加工技術(shù)路線是：在用微細(xì)柱狀電極絲以電火花加工方式打出直 孔后，用側(cè)壁絕緣柱狀電極以電解方式加工噴油孔，使針閥體噴油孔內(nèi)壁光滑，且形成倒錐 形狀，不僅去除了重熔層和微裂紋，而且有效提高了噴射系數(shù)。在對針閥體噴油孔的二次加 工過程中，電解加工的側(cè)壁絕緣圓柱狀電極穿入電火花所打的直孔中時(shí)，用于電解加工的 側(cè)壁絕緣圓柱狀電極與電火花所打的直孔是否對中，是影響針閥體噴油孔加工質(zhì)量的關(guān)鍵 要素之一。
[0004] 為解決用于電解加工的側(cè)壁絕緣圓柱狀電極與電火花所打的直孔是否對中的問 題，也就是解決用于電解加工的側(cè)壁絕緣柱狀電極的圓環(huán)與孔徑為0. 1_~1_的圓形直 孔所組成的嵌套圓的兩圓心是否重合的問題。因此，解決用于電解加工的側(cè)壁絕緣柱狀電 極的圓環(huán)與圓形直孔所組成的嵌套圓的兩圓心是否重合的問題，便可使發(fā)動機(jī)噴油嘴偶件 上針閥體噴油孔的測量、加工和裝配過程中存在的小孔對中問題得到解決。用于電解加工 的側(cè)壁絕緣圓柱狀電極的圓環(huán)與圓形直孔所組成的嵌套圓的兩圓心是否重合的問題，對 汽車發(fā)動機(jī)的噴油嘴偶件上針閥體噴油孔的加工形狀與尺寸精度，是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問 題。
[0005] 為解決圓柱狀電極與孔徑為0· 1mm~1mm的圓形直孔所組成的嵌套圓的兩圓心 是否重合的問題，可以采用顯微鏡下對中，但人為操作精確度不高，而且每一次對中程度不 同，造成產(chǎn)品成型結(jié)果有差異。目前也有采用圖像處理的方法，將用于電解加工的側(cè)壁絕緣 圓柱狀電極的圓環(huán)與圓形直孔進(jìn)行圓擬合，通過圖像處理的計(jì)算出嵌套圓的兩圓心位置， 用兩圓心的坐標(biāo)位置就可以確定嵌套圓的兩圓心是否重合。因此，尋找一種精確而快速的 擬合側(cè)壁絕緣圓柱狀電極的圓環(huán)輪廓與圓形直孔的小孔輪廓的圓擬合方法尤為重要。迄 今已有多種圓擬合的方法，目前普遍的圓擬合方法針對于標(biāo)準(zhǔn)圓形小孔的擬合質(zhì)量可以很 高，而實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場的圓小孔圖像存在畸變，或是嵌套圓是有畸變的非標(biāo)準(zhǔn)圓形，且采集的 圓形小孔背景圖像存在大量噪聲，現(xiàn)有圓擬合方法較復(fù)雜，在擬合精度、運(yùn)算速度和效率方 面很難滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的需求。因此，精確而快速的一種小孔對中的圓擬合方法，亟待研 究應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，確有必要提供一種精確而快速的一種小孔對中的圓擬合方法。
[0007] -種兩個(gè)不同孔徑的小孔對中的嵌套圓擬合方法，包括以下步驟：
[0008]S1:提供一第一孔、一第二孔，所述第一孔與所述第二孔的孔徑不同，并采用一對 中裝置對所述第一孔和所述第二孔進(jìn)行初步對中；
[0009]S2:獲取所述第一孔和所述第二孔初步對中的圖像，該圖像中所述第一孔對應(yīng)第 一圓，所述第二孔對應(yīng)第二圓，對該圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得到一二值化圖像，對 該二值化圖像進(jìn)行邊緣提取，獲得一第一圖像；
[0010] S3 :對所述第一圖像進(jìn)行去噪處理；
[0011] S4 :建立坐標(biāo)系，利用最小二乘法擬合所述第一圓，確定所述第一圓的圓心的坐標(biāo) 位置；
[0012] S5 :確定所述第二圓的圓心在所述坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置；
[0013]S6:計(jì)算出所述第一圓與第二圓的圓心距，將所得數(shù)據(jù)結(jié)果反饋至所述對中裝置， 實(shí)現(xiàn)所述第一孔與所述一第二孔的對中。
[0014] 本發(fā)明提供的方法，計(jì)算公式簡單，采用建立坐標(biāo)系，逐步約束的思想，利用最小 二乘法及嵌套圓的幾何特征解決了其他圓擬合方法中存在的計(jì)算量大，耗時(shí)久，不直接支 持嵌套圓的擬合的技術(shù)問題，帶來了能夠克服工業(yè)檢測中乳香數(shù)據(jù)噪聲的影響，計(jì)算量小， 精度較高，可以直接支持嵌套圓擬合的有益效果。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中第一孔與第二孔初步對中圖像的灰度化、二值化及邊緣擬 合后的第一圖像。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中對圖1中的第一圖像進(jìn)行去噪后的圖像。
[0017]圖3為本發(fā)明利用最小二乘法擬合嵌套圓的第一圓的圖像。
[0018]圖4為本發(fā)明中實(shí)施例中第一圖像中的第一圓與第二圓的幾種位置關(guān)系圖像。
[0019] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中對圖3進(jìn)行象限和半徑約束后的圖像。
[0020] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中對圖3進(jìn)行圓周角約束過程中的幾種位置圖像。
[0021] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中對圖3進(jìn)行圓周角約束后的結(jié)果圖像。
[0022] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例中對圖7建立以0點(diǎn)為原點(diǎn)的矢量矩陣圖像。
[0023] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例中對圖8中的0點(diǎn)移動方向的幾種位置圖像。
[0024] 主要元件符號說明
[0025]第一孔 10
[0026]第二孔 20
[0027]第一圓 100
[0028]第二圓 200
[0029]第一圖像 300
[0030] 如下【具體實(shí)施方式】將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，參照附圖。應(yīng)理解，這些實(shí)施 例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi) 容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所 附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0032] 請參見圖1至圖3,本發(fā)明實(shí)施例提供一種兩個(gè)不同孔徑直徑的小孔對中的嵌套 圓擬合方法，包括以下步驟：
[0033]S1 :提供一第一孔10、一第二孔20,所述第一孔10與所述第二孔20的孔徑不同， 并采用一對中裝置對所述第一孔10和所述第二孔20進(jìn)行初步對中；
[0034]S2 :獲取所述第一孔10和所述第二孔20初步對中的圖像，該圖像中所述第一孔 10對應(yīng)第一圓100,所述第二孔20對應(yīng)第二圓200,對該圖像進(jìn)行灰度化和二值化處理，得 到一二值化圖像，對該二值化圖像進(jìn)行邊緣提取，獲得一第一圖像300 ;
[0035]S3:對所述第一圖像300進(jìn)行去噪處理；
[0036]S4:建立坐標(biāo)系，利用最小二乘法擬合所述第一圓100,確定所述第一圓100的圓 心的坐標(biāo)位置；
[0037]S5:確定所述第二圓200的圓心02在所述坐標(biāo)系中的坐標(biāo)位置；
[0038]S6:計(jì)算所述第一圓100與第二圓200的圓心距，將所得數(shù)據(jù)結(jié)果反饋至所述對中 裝置，實(shí)現(xiàn)所述第一孔10與所述一第二孔20的對中。
[0039] 步驟S1中，所述第一孔10與所述第二孔20的孔徑不同。所述第一孔10可以是電 極絲外邊緣、針管外邊緣等。所述第二孔20可以是噴油孔邊緣、帶有小孔的工件上的孔的 邊緣等。所述對中裝置可以是小孔對中裝置、沖床自動對中裝置等。所述第一孔10的孔徑 范圍是0.8-1. 0毫米。所述第二孔20的孔徑范圍是小于1.0-2.0毫米。本實(shí)施例中，所述 對中裝置為為小孔對中裝置。本實(shí)施例中，所述第一孔10為電極絲外邊緣。所述第二孔20 為工件邊緣。所述第一孔10與所述第二孔20相互對中后，相互嵌套。本實(shí)施例中，所述第 一孔10為噴油孔，所述第二孔20為圓柱狀微細(xì)電極絲。實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)圓柱狀微細(xì)電極絲 以電化學(xué)方式第二次加工出噴油孔時(shí)，需要使電極絲與噴油孔對中，針對孔徑為〇. 1mm~ 1mm的電極絲和針閥體噴油孔的對中。
[0040] 步驟S2中，所述第一孔10和所述第二孔20初步對中的圖像可以通過利用顯微攝 像裝置、高速攝像機(jī)等方法獲得。所述第一圓100與所述第二圓200構(gòu)成嵌套圓。所述第 一圓100的圓心為h，所述第二圓200的圓心為02。本實(shí)施例中，所述第一孔10和所述第 二孔20初步對中的圖像通過顯微攝像裝置獲得。所述二值化圖像進(jìn)行邊緣提取的方法，通 過以下方式實(shí)現(xiàn)：利用Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子、Canny算子等。本實(shí)施例 中，所述邊緣提取的方法通過利用Canny算子得到的。
[0041] 步驟S3中，由于所述第一圖像300存在噪聲，這些噪聲會對圓擬合結(jié)果產(chǎn)生直 接影響，所以需要去除噪聲。對所述第一圖像300的去噪處理通過下面的方法實(shí)現(xiàn)：利