基于影像测量方法的楔形塞尺全自动检测解决方案

时间：2024-09-03

姚兴宇

(辽宁省计量科学研究院，辽宁沈阳110004)

0 引言

楔形塞尺又叫缝隙规、孔尺、间隙尺、斜度规等，一般为金属制成，在其中斜的一面上有刻度，用来测量缝的宽度。测量的时候塞入缝隙内，直至卡住不能再往里，此时显示刻度为缝隙宽度。楔形塞尺是一种施工用现场测量工具，一般用于检查门窗缝隙，测量地面的平整度、水平度等。楔形塞尺具有价格低，准确度高，市场保有量大等特点。作为一种计量器具，对其检测历来是个难题。

1 主流楔形塞尺的检测方法及其不足

主流楔形塞尺的检测方法有:卡尺测量法和万工显法。

1)卡尺测量法

该计量器具价格较低，检测费用相应不高，目前很多单位为了节约检测资金成本以及时间成本，往往采用卡尺对其进行检测。但因楔形塞尺测量面是相互成交叉方向的斜面，卡尺两测量面却是相互平行的，因此从原理上来说卡尺测量爪是无法卡到楔形塞尺被测刻线上的，所以虽然用卡尺检测楔形塞尺速度较快，但这种方法是错误的。

2)万工显法

该方法需要通过人眼瞄准楔形塞尺每条刻线中间位置处，通过计算两中间位置连线来测量楔形塞尺测量面宽度。这种方法从原理上说是正确的，但因楔形塞尺刻线较密，需要检测点数较多，效率低，检测一把楔形塞尺需要很长的时间，检测成本高，因此该方法目前很少被检测单位采用。

2 基于影像测量方法的塞尺全自动检测方案

目前非接触测量仪器中，影像测量仪是自动化程度和准确度都非常高的仪器，正在被广大检测机构接受作为其主要检测工具。本文以TESA，VISIO300DCC型号的影像测量仪为例，探讨基于影像测量方案的楔形塞尺自动化检测过程实现的方式。

为了实现自动化检测，必须首先在塞尺尺身上建立坐标系，首先粗建坐标系，二维坐标类测量仪器建立坐标系的方法很多，例如:两条相交线法，一圆一直线法，两个圆法等等。这里推荐用相交直线法，如图2楔形塞尺建立坐标系示意图，即以两条相交直线的交点作为坐标系的原点，以其中一条直线作为X轴，绕该X轴逆时针旋转90°作为Y轴。结合楔形塞尺粗建楔形塞尺坐标系的方法为:以其任意一边斜边，与该塞尺最大刻线处的刻线交点作为坐标原点，以楔形塞尺最大处的刻线作为X轴，建立好坐标系后，把影像仪模式改变成为DCC模式(全自动测量模式)，再次以同样的方法精建坐标系，自动化的坐标系完成后，机器就能识别出该塞尺所在位置了。

图2 楔形塞尺建立坐标系示意图

测出楔形塞尺主要测量面的实际宽度，测量方法如下:因塞尺每条刻线都有一定宽度，为了测量出塞尺刻线处塞尺的实际宽度，并且保证测量准确度，就要求测出塞尺刻线中心处的宽度。具体做法如下，每条刻线处放大后均近似矩形处理，自动测量两条长边，利用该两条长边构造出刻线中心线，利用中心线和塞尺两条斜边构造出两点，求出两点距离即为刻线处楔形塞尺的宽度。在机器自动运行前，影像测量仪的参数必须设置正确，这直接影像测准确度。例如:棱的选择上，一定选好直线的搜索方向是由明到暗，还是由暗到明，这里推荐由暗到明。在棱的选择上，要选择优势棱，滤波器数值定在6左右，根据大量实验，通过以上设置既可以保证每条线的采样点足够充分，又可以防止因塞尺本身脏点或塞尺刻线粗糙导致的刻线采样点读取错误，而引入粗大误差。经过多次试验，该程序只需在塞尺上粗建坐标系，就可以全自动测出该塞尺任意测量面处的宽度，提高了测量速度，增加了测量的稳定性。因市面上常见的楔形塞尺最高精度为0.05 mm，一般影像仪的最大允许误差一般在2～3 μm左右，基于影像的测量方法对于检测楔形塞尺测量的不确定度可以控制在6 μm之内，可以满足开展工作的需要。