分度圆检测仪

2010年8月3日，杭州娃哈哈集团有限公司发布公告，就衡器及气质、液质、气相、液相、闪点仪等一大批仪器进行公开招标，涉及仪器种类29类412台。详情请见附件。 附件： 　　杭州娃哈哈集团有限公司仪器、衡器招标公告 　　公告编号：100179，100178 　　杭州娃哈哈集团有限公司是大型的食品饮料企业，2009年营业收入超过420亿，工厂遍布全国各地。为扩大供应商队伍，择优合作，现面向全国选择资质优良的供应商，欢迎资质符合的供应商踊跃报名。娃哈哈针对合格供应商进行公开招标，决定中标供应商。现公告如下： 一、招标物质 设备名称 主要技术指标及参数 需求数量 气相色谱-质谱联用仪 对与不能直接进样的样品，可对其能汽化的成分进行定性分析。数据处理系统，数据库等。2个进样口：手动直接进样和热解析后自动进样。 1 气相色谱-质谱联用仪 自动进样,数据处理系统，数据库等。嗅觉检测口(GERTEL) 1 超高效液相色谱-质谱联用仪（UPLC-MS) 更好的分离效果，更少的溶剂用量，更短的分析时间，可以用来确定色谱峰的精确分子量从而确定分子结构 1 高效液相色谱仪 配置：四元泵液相色谱平台,自动进样器,二级管阵列检测器：多通道，可定性,柱后衍生：可测一些氨基酸,差示折光检测器：测糖 1 气相色谱仪 FID检测器，HP-5毛细管柱，自动进样，顶空装置，ECD检测器 1 熔点仪 温度范围：室温+10℃-400℃,温度分辨率：0.1℃,显示：带触摸屏的LCD显示器,电脑接口：USB ,打印接口：RS-232接口，支持ESC代码的串行打印机 1 闪点仪 主机配置：测试范围： -10 to +200°C。1． 1根PT100温度热敏传2。用于控制炉温。Pt100 -200~500 A级 ±（0.10+0.15%）2． 1根PT100温度热敏传感器测试环境温度用来标定其他传感器。Pt100 -200~500 A级 ±（0.10+0.15% ）3． 1根热电偶样品温度热敏传感器。检测频率 200Hz，灵敏度高。 参数：镍铬-镍硅 A级 -40~1300，±0.75%。4． 压力传感器一套，0-1000kpa。 1 粘度计 1 喷雾干燥仪 用于干燥水溶液样品；包括有喷嘴、整套玻璃器件和所有必要的软管 1 卤素水分测定仪 1 旋转蒸发仪 配置：1旋转蒸发仪主机2泵和真空控制器 2 台式冷冻离心机 1、最高转速≥14,000rpm(角转)，≥5000rpm(水平转），相对离心力≥20,000 x g；2、温控范围：-9℃－40℃；最高转速时温度≤4℃ ；3、所有的转子和附件均可高压灭菌；4、水平转子最大容量≥1.6L，适配器可用50ml和15ml管，其中15ml最大离心管数≥16；5、可设定和储存程序 ；6、具备快速制冷、定速计时、升降速控制功能 1 显微镜 1 智能容量法中文卡尔费休水分仪 1 标准型中文滴定仪 1 密度折光连用仪 密度\折光联用一体综合测量仪 1恒温恒湿箱 2 密度仪 1 折光仪 1 PH/电导率/离子综合测试仪 2 摇床 1 固相微萃取（SPME） 配置：SPME-GC 手柄,GC萃取头,SPME 专用磁力搅拌装置,SPME-GC 标准4ml 采样台 1 高速分散机 型号：L4RT 6 高速搅拌机 型号：EUROSTAR强力控制型 6 磁力搅拌器 型号：RH Basc1 8 生化培养箱 7 　　备注：报名截止日为2010年8月14日, 预计招标时间以www.wahaha.com.cn 招标公告公示为准,供货地点为杭州地区。 物料名称 主要技术指标及参数 2010-11年度预计数量 电子秤 不锈钢称盘,交直流两用,LED显示,清晰明亮.称盘结构的防护性更好.最大称量3kg,最小分度值0.5g,称盘尺寸230×260mm 10 电子秤 不锈钢称盘,交直流两用,LED显示,清晰明亮.称盘结构的防护性更好.最大称量6kg,最小分度值1g,称盘尺寸230×260mm 5 电子秤 交直流两用,按键手感舒服,LCD(带背光)显示,最大称量6kg,最小分度值0.5g,不锈钢称盘尺寸250×300mm台面较大 10 电子秤 交直流两用,按键手感舒服,LCD(带背光)显示,最大称量15kg,最小分度值1g,称盘尺寸250×300mm 5 电子秤 最大称量30kg,最小分度值2g,不锈钢称盘尺寸400×500mm,称体用方管焊接而成,表面喷塑,耐腐蚀 红色LED显示,清晰明亮. 40 电子秤 最大称量60kg,最小分度值10g,不锈钢称盘尺寸400×500mm,模具冲压成型称体,表面喷塑,耐腐蚀 红色LED显示,清晰明亮. 20 电子秤 最大称量150kg,最小分度值20g,不锈钢称盘尺寸400×500mm,模具冲压成型称体,表面喷塑,耐腐蚀 红色LED显示,清晰明亮.称盘尺寸400×500mm 5 防水型电子台秤 最大称量30kg,最小分度值5g,称盘尺寸400×500mm,全不锈钢模具冲压成型称体,耐腐蚀.仪表外壳也用不锈钢制作而成,LCD(带背光)显示,交直流两用,特别适合食品及医药行业使用. 5 防水型电子台秤 最大称量60kg,最小分度值10g,称盘尺寸400×500mm,全不锈钢模具冲压成型称体,耐腐蚀.仪表外壳也用不锈钢制作而成,LCD(带背光)显示,交直流两用,特别适合食品及医药行业使用. 30 电子地上衡 经过喷塑的碳钢台面,抗腐蚀性强 配置4个合金钢传感器,防水性能好 最大称量1.5T,分度值500g,台面尺寸1.5米×1.5米 5 电子地上衡 经过喷塑的碳钢台面,抗腐蚀性强 配置4个合金钢传感器,防水性能好 最大称量2T,分度值500g,台面尺寸1.5米×1.5米 5 电子地上衡 最大称量1.5T,分度值500g,台面尺寸1.5米×1.5米 5 电子天平 不锈钢称盘,交直流两用,LCD(带背光)显示,可以简易校准.最大称量3kg,最小分度值0.1g,称盘尺寸230×260mm,具有精度高,称盘尺寸大的特点. 50 电子天平 不锈钢称盘,交直流两用,LCD(带背光)显示,可以简易校准,各种单位可以转换,带计数及百分比功能.最大称量1200g,最小分度值0.1g,称盘尺寸￠130mm 30 电子天平 不锈钢称盘,交直流两用,LCD(带背光)显示,可以简易校准,各种单位可以转换,带计数及百分比功能.最大称量990g,最小分度值0.01g,称盘尺寸￠130mm 5 韦氏天平 测定各种液体的比重,测量范围:0-2.0000 10 电子天平 属于经济型天平,可用电池操作 高对比度液晶显示屏 双向RS232数据接口 全自动外校 带过载保护及适应外部环境的四级防震 多种应用程序可转换 最大称量410g,分度值10mg 40 电子天平 属于普及型天平,四级防震 具有自动校准系统 动态温度补偿 全自动故障诊断 超载保护 拥有专利的超级双杠杆单体传感器 多种应用程序可转换 内置232接口,符合GLP标准 最大称量2200g,分度值10mg 5 电子天平 属于普及型天平,防静电涂层玻璃防风罩能有效屏蔽外界静电荷的干扰 四级防震 具有自动校准系统 五面玻璃防风罩,视野清晰 动态温度补偿 全自动故障诊断 超载保护 拥有专利的超级双杠杆单体传感器 多种应用程序可转换 内置232接口,符合GLP标准 最大称量220g,分度值0.1mg 5 电子天平 属于卓越型天平,防静电涂层玻璃防风罩能有效屏蔽外界静电荷的干扰 四级防震 具有内置校准砝码的自动校准系统 五面玻璃防风罩,视野清晰 动态温度补偿 全自动故障诊断 超载保护 拥有专利的超级单体传感器 多种应用程序可转换 三角形称盘,增大称量区域 内置232接口,符合GLP标准 最大称量220g/100g,分度值0.1mg/0.01mg 20 电子天平 最大称量值500g，可读性 1 mg,配置模块传感器具备抗冲击、抗过载性能,及保证称量的准确性, 内置砝码自动校准, 液晶显示, 内置时间和日期,动态图形显示已使用的称量范围, 联系电脑通讯接口, 内置多种称量应用程序 10 电子天平 最大称量值 1620 g，可读性 0.01g, 配置模块传感器具备抗冲击、抗过载性能,及保证称量的准确性, 内置砝码自动校准, 液晶显示, 内置时间和日期,动态图形显示已使用的称量范围, 联系电脑通讯接口, 内置多种称量应用程序 15 电子天平 最大称量值8200g，可读性 0.1g, 配置模块称量传感器, 温度漂移和时间设备全自动校准,全金属机架，坚固耐用；IP54防尘防水防护等级；高亮度大数字显示,读取结果一目了然,内置时间和日期符合GxP规范称量结果打印输出, 通讯接口连接电脑 15 电子天平 属于经济型天平,可用电池操作 高对比度液晶显示屏 双向RS232数据接口 全自动外校 带过载保护及适应外部环境的四级防震 多种应用程序可转换 最大称量4100g,分度值100mg 10 　　备注：报名截止日为2010年8月16日, 预计招标时间为2010年8月17日,供货地点为娃哈哈全国公司。 　　二、供应商基本要求： 　　1、投标单位必须具有独立法人资格，资质等级和经营范围应与投标仪器相适应 　　2、相关资质证明材料(含近三年通过会计事务所审计的财务报表、公司简介、质量体系认证书、生产许可证、税务登记证副本且带年检联复印件并盖公司红章等)及类似设备业绩有效证明材料等可以证明本企业能胜任本招标项目的支持性资料。 　　3、具有履行合同的能力，包括专业、技术能力，资金、设备能力 　　4、具有良好的银行资信和商业信誉 　　5、近三年设计、制造过与本次招标项目同等级的设备并有二年以上的使用业绩。要求提供用户单位(省份，单位名称、具体地址)及联系方式(联系人、手机、固定电话)及相关合同复印件 　　6、近三年内无不良记录的厂家，经营状况良好且连续三年盈利。 　　7、符合相应的国家标准或行业标准。 　　三、联系方式： 类别 姓名 电话 邮箱 商务联系人 童纪峰 0571-86993677 tongji9@wahaha.com.cn 商务联系人 施东东 0571-86036069 sdd@wahaha.com.cn 　　传 真：0086-0571-86996851 　　地 址：杭州秋涛北路128-1号，杭州娃哈哈集团有限公司物资供应部 　　邮 编：310020 类别 姓名 电话 邮箱 技术联系人 葛丽霞 0573-87960123 lixia.ge@wahaha.com.cn 技术联系人 柳雯 0573-87960123 wen.liu@wahaha.com.cn 技术联系人 陈荣荣 0573-87960169 crr@wahaha.com.cn 　　传 真：0086-0573-87960123 　　地 址：海宁农业对外综合开发区春澜西路 　　四、报名方式及要求： 　　1、 报名表见附件表格，请真实、详细填写 　　2、 请将相应的资质资料于报名截至日前快递提供给联系人。 　　3、 长期欢迎符合资质要求合适的供应商报名，作为下一轮招标的候选供应商。 　　特此公告! 　　杭州娃哈哈集团有限公司物资供应部 　　2010-8-3 杭州娃哈哈集团有限公司衡器招标公告.doc 杭州娃哈哈集团有限公司仪器招标公告.doc

业内人士透露可通过监测数据找PM2.5污染源 颗粒物通过“烟筒盖”(空气采样泵)，经采样管传到“微波炉” 　　昨日，记者走进首台国产PM2.5监测仪的“娘家”河北先河环保科技股份有限公司(下称“先河环保”)，探秘国产PM2.5监测仪。研发工程师讲解监测流程时透露，国产PM2.5监测仪丝毫不逊于洋货，而且可通过获得的PM2.5数据查找污染源。 　　“烟筒盖”、“微波炉”的秘密 “微波炉”(数控监测显示仪)上的显示屏“报告”当前运行情况 β射线照射细颗粒物,通过测定衰减量，就可算出PM2.5浓度 滤纸带上的圆圈颜色越浅，PM2.5含量越少 　　记者在先河环保见到了其自主研发的PM2.5自动监测仪。该仪器露天部分像极了一个“烟筒盖”(学名：空气采样泵)，上面吊着空气湿度瓶、细管(学名：采样管)，用三角架固定 细管“捅破”房顶，连接到室内的一个“微波炉”(学名：数控监测显示仪)上，“微波炉”表面的蓝色显示屏上显示着当前的工作情况空气流量、采样温度、大气压值、工况浓度和标况浓度等分度值。打开“微波炉”，其内部由玻璃纤维制成的滤纸带等简单零部件组成。 　　先河环保研发工程师介绍了这部具有多项专利技术的PM2.5自动监测仪的工作流程，流动的空气经过镶在“烟筒盖”上的切割器后，PM2.5颗粒物被吸入采样管，再经“微波炉”里的滤膜排出。PM2.5等微小颗粒物沉淀在滤膜上，用β射线照射，透过微小颗粒物的β射线必然会衰减。通过对衰减量的测定，就可计算出颗粒物的浓度。 　　“照过β射线的颗粒物的影子会被印在滤纸带上，每小时产生一个黑色或灰色的圆圈。”该工程师介绍，圆圈的颜色越浅，说明PM2.5含量越少，反之就是越浓。 　　可通过监测数据查污染源 　　“这台自动监测仪能像‘变形金刚’那样，组合成更为强大的系统。它可连接软件分析系统，也可与其他仪器联网，借助污染扩散、预报等模型，分析监测数据，进而找出污染源头。” 　　先河环保总裁助理刘国云介绍，可从源头控制环境空气颗粒物中的PM2.5等微粒子污染，并根据数据模型分析，向监管部门提供大气复合污染物的防治对策。 　　刘国云告诉记者，监测PM2.5只是手段，“关键是要通过监测，呼吁全社会行动起来遏制空气污染，通过推动污染企业治理，从源头上治理污染。” 　　国产监测仪不比洋货差 　　目前，国内生产研发PM2.5监测仪器的企业多采用4种监测方法，分别是红外光散射法现场监测、红外光散射法在线监测、β射线法、采样称重法。 　　“从监测精确度上讲，不好评说哪个方法更精准。”先河环保研发工程师告诉记者，仅从应用领域上看，红外光散射法适用于小型手持式监测设备 采样称重法适合空气采样 β射线法应用范围要广泛些。 　　该工程师还介绍，尽管国外对PM2.5监测早于我国，其监测设备的研发也先于我国。但通过长期对比试验研究发现，国产监测仪与进口产品实际监测结果没有差别，"石家庄造"并不逊于洋货。” 　　监测点“扎堆”学校与公园不会造成PM2.5数据失实 　　自全国各地陆续公布PM2.5监测数据以来，关于监测站点设置的话题引起广泛关注。有人质疑，一些监测点“扎堆”学校、公园等“太绿”、“太生态”地带，影响了实际数据，不够客观。对此，先河环保相关人士昨日接受采访时提出了自己的观点。 　　“中小学附近和公园均是人口密集地区，儿童和青少年以及老人是污染物敏感人群，在这样的地区布点是符合规范要求的。”天河环保研发工程师表示，学校和公园附近可吸入颗粒物浓度并不比其他地区低，“空气是流通的，交通干道等各类排放源所释放的污染物，随着空气的扩散在附近一定区域发生混合、叠加，影响到公园、学校的空气质量。这类看上去"太绿"、"太生态"的监测点位，能够代表附近各类排放源综合影响的结果，不存在数据失实问题。” 　　服务贴：候车时别紧挨机动车道 　　PM2.5属于极细颗粒物，由空气中的物质经过化学变化而成，属于二次生成的复合型污染物。“它的产生有很大部分来自机动车尾气。”先河环保技术工程师昨日介绍，此外，燃煤、化工冶炼、道路扬尘等人类活动也是抬高PM2.5浓度值的最直接因素。 　　他建议市民，候车时不要一直站在机动车道边，因为越靠近机动车道，空气中的尾气排放物越浓。 　　戴口罩不能防止PM2.5 　　先河环保技术工程师介绍，监测PM2.5等大气细粒子得到的数值显示，8点钟以前和晚上10点钟以后不适宜户外有氧运动，一天中空气最佳时段为中午11点钟到下午2点钟。 　　他还表示，目前市面上还没有任何一种防护设备能防止或减少人体吸入PM2.5等微小物质，口罩更是没有任何防护作用。

齿轮视觉检测仪器与技术研究进展石照耀 1*，方一鸣 1，王笑一 2 1 北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心，北京 100124； 2 河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室，河南 洛阳 471003摘要：相对于接触式测量，机器视觉检测这种非接触式测量具有效率高、信息全、稳定性好、可识别缺陷等优点，在齿轮检测领域得到越来越广泛的应用。近十年来出现了影像仪、闪测仪、CVGM仪器、在线检测设备等多种基于机器视觉技术的齿轮检测仪器，它们既可以实现齿轮综合式测量，又可以实现齿轮分析式测量。回顾了齿轮视觉检测仪器的发展历程和特点，分析了齿轮视觉检测中边缘检测、亚像素定位、特征提取和模式识别等算法的研究和应用进展，总结了机器视觉在齿轮精度测量和齿轮缺陷检测两个方面的技术发展，并指明了齿轮视觉检测仪器与技术的发展前景。关键词：机器视觉；齿轮测量；齿轮视觉检测仪器；齿轮精度测量；齿轮缺陷检测1 引言齿轮是应用广泛的基础件，其质量直接影响齿轮传动系统的承载能力和寿命等。齿轮检测是分析齿轮加工误差来源、提高齿轮加工精度、保证齿轮产品质量的必备手段。齿轮测量可分为接触式测量和非接触式测量。由于齿轮形状复杂，精度要求高，传统的非接触式测量方法难以满足齿轮测量精度要求，因此传统的齿轮检测设备通常采用接触式测量方式。应用广泛的齿轮测量中心和齿轮双啮检查仪分别是齿轮分析式测量设备和综合式测量设备，均为接触式测量方式。随着计算机技术和视觉测量技术的进步，机器视觉测量精度逐渐提高，在一些场合已经可以满足齿轮检测的需求。相对于接触式测量，机器视觉测量具有效率高、信息全、稳定性好、可识别缺陷等优点，在齿轮测量领域应用越来越广泛。近年来出现了影像仪、闪测仪、computer vision gear measurement（CVGM）仪器、在线检测设备等多种基于机器视觉技术的齿轮检测仪器，它们既可以实现齿轮综合式检测，又可以实现齿轮分析式测量，更能进行齿轮缺陷检测。接触式测量属于串联测量模式，通过测量齿面上一系列点来完成某种测量目标，测量效率较低，大批量齿轮的在线全检是个挑战。此外，接触式测量方法只能测量齿轮的尺寸和精度，难以进行齿轮缺陷检测。目前齿轮产品的外观缺陷主要依靠肉眼筛查，一些细微缺陷还要借助放大镜、工具显微镜等辅助设备进行识别，这些设备检测效率低、误检率高，且无法对缺陷进行准确分类和溯源。齿轮视觉检测属于并联测量模式，一次测量可获取整个区域内的几何要素和外观缺陷数据，检测速度得到极大提升，可以用于大批量齿轮的全检；更重要的是能同时进行齿轮精度测量和齿轮缺陷在线检测。基于视觉的齿轮精度测量是齿轮精度理论与机器视觉技术的有机结合，作者将我国首创的齿轮整体误差理论融入齿轮视觉检测技术中，大大拓展了对齿轮误差的分析能力。齿轮缺陷在线视觉检测技术可实现对大批量齿轮的100% 全检，柔性和自动化程度高，既能实时反映生产状态，及时预警，也方便管理者掌控一定周期内产品质量变化，还可以根据大数据做进一步的质量评估、产能分析和工艺优化。2 齿轮视觉检测仪器如图1 所示，齿轮视觉检测仪器由工业相机、镜头、光源、计算机等几个主要部分组成。常用两种照明方式：图1（a）采用背光光源从待测齿轮下方照明，采集到的是齿轮投影图像，齿轮边缘锐度高、噪声小，此方式适用于齿轮精度测量；图1（b）采用正光光源从待测齿轮上方照明，采集到的是齿轮端面图像，能够凸显齿轮表面缺陷特征，此方式适用于齿轮表面缺陷检测。图1 齿轮视觉检测仪器构成（a）齿轮精度测量系统；（b）齿轮缺陷检测系统几十年来，齿轮视觉检测仪器经历了从只能“离线抽检”齿轮的“个别尺寸”，到结合齿轮精度理论做出齿轮“精度评定”，再到可以在生产现场“在线检测”的越，从通用仪器演变为专用仪器。常见的通用仪器有影像仪、闪测仪等，专用仪器有CVGM 仪器、齿轮在线检测设备等。2.1 影像仪影像仪（VMM）是小零件行业应用广泛的通用视觉检测仪器，可用于测量齿轮外径、孔径等几何尺寸。影像仪有手动式和自动式之分。手动式影像仪的成本较低，但调光、对焦、选点、修正等都依赖人工操作；测量齿轮时，需要人工取点来拟合齿顶圆、齿根圆等几何要素。世界上第一台由电机驱动的自动影像测量系统是1977 年由美国View Engineering 公司研发的“RB-1”系统。目前，国内外有众多企业生产自动式影像仪，典型有瑞典海克斯康、德国蔡司、日本三丰、深圳中图仪器、贵阳新天光电、苏州天准科技等。自动式影像仪在工作台的X、Y 和Z 轴方向可以精确移动，能够实现自动对焦，测量精度更高。通过示教或编程可以实现齿轮测量中的自动取点，但操作过程较为复杂，对操作人员要求高。自动式影像仪一般没有齿轮测量专用软件，能够测量的齿轮指标不全，不能进行精度评价和分析。传统影像仪视场一般较小，为了获取整个齿轮端面轮廓，需要进行图像拼接。手动式影像仪进行图像拼接时效率低、难度大，精度也较差。自动式影像仪可以实现图像的自动拼接，效率较高，但拼接成的图像存在亮度、对比度不均匀的现象，尺寸测量精度同样受到影响。2.2 闪测仪近年来，市面上出现一种新型的一键式影像测量仪（闪测仪），视场范围大，可以一次测量多个零件。日本基恩士的IM-8000 闪测仪可在数秒内同时完成最多100 个目标物、300 个部位的测量，可以任意摆放工件，一键自动识别，自动匹配测量。独特的亚像素处理技术可使图像分辨率达0. 01 pixel，测量精度达±2 μm。深圳中图仪器的VX8000 系列闪测仪也可实现同等级的测量精度。此外，闪测仪还可导入CAD 图，通过“比较测量”识别缺陷，如将实际齿廓图像与标准CAD 图的齿廓对比，可以得到缺齿、断齿等缺陷信息。闪测仪的测量效率相比传统影像仪显著提升，但价格昂贵，同样缺少齿轮精度评价专门功能。2.3 CVGM 仪器1980年代，日本和我国开始了齿轮激光全息测量技术研究。基本原理如图9所示，以单频的氦氖激光器为光源，首先在干涉测量系统获得参考标准齿面的全息图像，然后将标准齿面替换为被测齿面放置于干涉测量系统中，同时将已经拍摄到的全息图像置于系统中。测量时，激光经分光棱镜分光扩束后分为了测量光路和参考光路，其中测量光照射到被测齿面上。两束光线同时照射在全息图上，形成了被测齿面和参考齿面间的干涉条纹，并投影在接收屏幕上。在对条纹图像进行数据处理后，可以得到被测齿面相对于标准齿面的形状误差。在测量光与全息图像之间放入平行平晶，用来调整测量光的相位。对于模数0. 2 mm 以下的小模数齿轮，难以使用接触式方法测量齿廓、齿距、公法线长度等关键参数；现有影像式测量设备不能给出齿轮精度评价报告。如图2所示，CVGM 仪器专用于解决小模数齿轮测量难题，可在1 s内自动计算出齿廓、齿距、径向跳动、公法线长度、齿厚变动量、内孔尺寸、实际压力角等关键精度信息，自动根据齿轮精度标准ISO-1328对齿轮误差进行评级，输出完整的齿轮精度检测报告，并做出OK/NG 判断。CVGM 仪器的齿廓偏差测量精度为±3 μm，齿距偏差测量精度为±2 μm，具有强大的分析功能，可测量双向截面整体误差曲线（SJZ 曲线）。图2 CVGM 小模数齿轮测量系统（a）CVGM 软件；（b）CVGM 系统如图3 所示，CVGM 仪器使用齿轮整体误差曲线作为齿轮单项误差计算的中间体，即先由齿轮轮廓生成齿轮整体误差曲线，再由齿轮整体误差曲线计算出各单项误差；并以SJZ 曲线方式表达测量结果，大大提升了齿轮误差分析能力。图3 基于视觉的齿轮整体误差分析2.4 齿轮在线检测设备齿轮视觉在线检测设备一般都具有分选功能，根据检测结果把被测产品分成合格品、不合格品，或按齿轮精度等级分类，或按缺陷类型分类。该类设备结构形式有三种：直接集成在齿轮产品传送带上方，结构较简单；使用专用上下料机械手和其他辅助机构，结构最复杂；采用玻璃转盘式结构，应用最广泛。图4位于传送带上方的齿轮视觉在线检测设备，优点是占用空间小，但传送带运动不平稳和易磨损，产品摆放角度不固定，导致检测精度难以提高。由于传送带不透光，该设备无法获取齿轮与传送带接触面的图像，不能实现双面测量。图4 传送带式齿轮视觉检测系统图5 所示设备采用了机械手、导轨、转盘等部件，结合专门设计的自动检测装置完成齿轮上下料、检测、分选和摆盘等一系列操作。这类检测设备功能较强，但结构复杂，成本较高。图5 使用机械手和自动装置的齿轮视觉检测设备本团队研制了玻璃转盘式的注塑齿轮在线检测分选系统，如图6 所示，该系统已应用于注塑齿轮生产线，工作稳定，取得了突出的使用效果。玻璃转盘由伺服电机和精密减速器驱动，带动待检齿轮通过视觉检测工位，可保证图像采集过程中齿轮匀速平稳运动。转盘采用高透明玻璃材质，不需翻转就可得到产品底部的检测图像。由光电传感器定位齿轮在转盘上的位置，使用气动执行器将OK/NG 的齿轮吹入相应的存储盒实现自动分拣。该系统能够实现注塑齿轮黑点、毛刺、缺齿、断齿、翘曲变形等外观缺陷检测，也能完成常规几何尺寸和形位误差的测量，并能根据缺陷阈值、尺寸公差实时分选出合格品和不合格品，且具备报警功能。该系统对齿轮端面的检测时间小于0. 3 s，满足生产节拍的需求，特别是具有齿轮轴向测量功能。图6 玻璃转盘式齿轮视觉检测分选系统图7 为注塑齿轮在线检测分选系统软件界面。该软件具有自主知识产权，在软件数据库中贮存了常见齿轮型号及对应的尺寸公差和配置参数，包括CPK 分析和XR图分析，提高了参数输入效率。注塑齿轮在线检测分选系统兼具精密测量与缺陷检测功能，包括齿轮轴向高度、齿距、公法线、同心度等与齿轮精度相关的检测，齿轮外观缺陷识别准确率能满足注塑齿轮大批量在机检测需求。图7 注塑齿轮在线检测分选系统软件界面3 齿轮视觉检测技术齿轮视觉检测技术是齿轮视觉检测仪器的核心，涉及光学、电子学、计算机图形学、齿轮几何学等多个学科，内容覆盖光学成像、图像处理、软件工程、工业控制、传感器、齿轮精度理论等。近几年，与齿轮视觉检测技术相关的新技术、新理论、新方法大量出现，在多个核心问题上取得了重要的研究进展。齿轮视觉检测技术既有一般视觉检测的共性问题，又有齿轮视觉检测中的特殊问题。齿轮视觉检测的工作流程包括图像采集、图像预处理、边缘检测、齿轮精度评定或齿轮缺陷分析等，其中图像采集、图像预处理、特征提取、图像分割、边缘检测、亚像素算法等属于通用的视觉检测技术，而齿轮精度评定和齿轮缺陷识别属于齿轮视觉检测技术的个性问题。这里先从图像采集系统（硬件）和图像处理算法（软件）两个方面综述与齿轮视觉检测技术相关的共性问题的研究进展，然后从齿轮精度测量和齿轮缺陷检测两个方面介绍齿轮视觉检测技术中个性问题的研究进展。3.1 图像采集系统图像采集系统一般由计算机（主机）、图像采集卡、工业相机、镜头、光源等组成。工业相机按照传感器芯片种类可分为CCD 相机和CMOS 相机两种，传统上CCD 相机效果更好，但随着技术的发展，目前在一般应用场合CMOS 相机基本已经取代了CCD 相机。相机数据接口常见的有GigE 接口、USB 接口（USB2. 0和USB3. 0）、Cameralink 接口等。其中采用GigE 或USB 接口的工业相机可以直接通过线缆与主机通讯，不需要数据采集卡；而其他接口如Camerlink 接口的相机则需要配备图像采集卡才能与主机通讯。常用的工业镜头按等效焦距分类主要有广角、长焦、中焦、远心、微距镜头等。一般远心镜头的畸变更小，景深更大，可以消除“近大远小”的测量误差，更适合进行高精度的尺寸测量，因此在齿轮视觉检测领域使用最多的镜头为远心镜头。但远心镜头通常价格较高，对精度测量要求不高时，可用普通镜头替代。视觉检测领域常用的光源有点光源、面光源、条形光源、环形光源、穹顶光源、同轴光源等类型，其作用主要有强化特征和弱化背景、突出测量特征、提高图像信息、简化算法、降低系统设计的复杂度、提高系统的检查精度和效率。在齿轮精度测量领域常用的光源主要是面光源，面光源的光线具有更好的方向性，均匀性更好，齿廓更清晰；在齿轮缺陷检测领域主要使用穹顶光源、环形光源和同轴光源等，这些光源可使整个齿轮端面图像的照度十分均匀，突出缺陷特征。齿轮视觉检测的核心问题是测量精度和检测效率，这两个问题都与图像采集系统密切相关。为了提高测量精度，应当选用分辨率更高的相机；为了提高检测效率，需要选择分辨率低的相机，以减少需要处理的数据量，提高软件计算速度。精度和效率是一对矛盾，通过选用运算能力更强的计算机和改进图像处理算法的效率，可以部分地解决精度和效率的矛盾问题。无论是为了提高检测精度还是为了提高检测效率，选用精度更好的镜头和更加稳定的光源都可以改善整体的性能指标。3.2 图像处理算法齿轮视觉检测技术中用到的图像处理算法有图像预处理、边缘检测、亚像素定位、特征提取和模式识别等。其中图像预处理方法与机器视觉其他应用场合的预处理方法基本相同。3.2.1 边缘检测算法齿轮视觉检测中常采用的边缘检测方法有经典微分算子、小波变换和数学形态学。边缘检测算法能够把齿轮二维端面图像中的关键轮廓提取出来，得到轮廓像素点的坐标集合。根据轮廓点的坐标信息和相机标定参数就可以精确计算出齿轮的特征尺寸，包括齿顶圆直径、齿根圆直径、内孔直径、齿高、齿厚和齿距等。1）经典微分算子图像边缘一般是图像灰度变化率最大的位置，因此可用一阶/二阶导数来检测边缘，由此诞生了一系列经典微分算子。根据微分的阶数可以将经典微分算子分为两类：一类是通过寻找图像灰度值的一阶导数极值点来确定边界的一阶微分算子，有Roberts 算子、Prewitt 算子、Sobel 算子、Canny 算子；另一类是根据图像二阶导数的零点来寻找边界的二阶微分算子，有Laplacian 算子、LoG（Laplacian-of-Gaussian）算子、DoG（Difference-of-Gaussian）算子。对这些经典微分算子在齿轮边缘检测中的性能进行了比较，如表1 所示。表1 经典微分算子在齿轮边缘检测中的性能比较Canny 算子采用双阈值和非极大值抑制策略提升对噪声的抗干扰性，具有滤波、增强、检测多个阶段的优化，是性能最优良的微分算子。对于齿轮图像，采用Canny 算子提取的齿廓信息最完整，最接近实际齿廓，如图8 所示。图8 基于Canny 算子的齿廓提取2）小波变换小波变换具有良好的时频局部化特性和多尺度特性。良好的时频局部化特性使其特别适用于检测突变信号，而图像中的突变信号对应边缘，因此小波变换也适用于图像边缘检测。利用Harr 小波函数对齿轮图像进行重构，再结合Canny 算子提取重构图像的齿廓，比单独采用Canny 算子有更优的效果。多尺度特性使其能很好地抑制噪声。图像中的噪声和边缘都属于高频分量，经典微分算子引入各种形式的微分运算后必然对噪声较为敏感，而随着尺度的增加，噪声引起的小波变换的模的极大值迅速减小，而边缘的模值不变，这一特性可以很好地抑制图像噪声。提出一种基于Curvelet 变换的尺度与方向相关性联合降噪方法，该方法对齿轮图像进行降噪处理，在继承小波变换多尺度降噪的基础上，同时进行尺度内方向相关性降噪，可以为齿轮边缘检测提供高质量的输入图像。因此，小波变换是一种齿轮图像边缘提取的有效方法。3）数学形态学数学形态学是基于积分几何和几何概率理论建立的关于图像形状和尺寸的研究方法，其实质是一种非线性滤波方法，通过物体形状集合与结构元素之间的相互作用对图像进行非线性滤波。由于数学形态学提取边缘时容易造成间距小的低灰度轮廓的错位和合并，因此常将其与微分算子提取出的轮廓加权融合。相关文献就提出了一种融合Canny 算子和数学形态学的含噪声齿轮图像边缘检测算法，分别采用改进的Canny 算子和多尺度多结构元素灰度形态学边缘检测算子提取边缘；然后对两幅边缘图像进行了小波分解，得到各层子图像；最后对子图像进行自适应加权融合，并使用小波逆变换重构图像得到最终的边缘检测图像。相关文献采用数学形态学中的四邻域腐蚀法提取出边缘宽度，并将其作为单个像素的轮廓，测量分度圆直径为5 mm 以下的齿轮的齿顶圆直径和齿根圆直径，与千分尺测量结果差值的绝对值在2 μm 以内。3.2.2 亚像素定位算法数字图像是以离散化的像素形式存在的，传统边缘检测算法的测量分辨率只能达到一个像素级，提取出的边缘由像素块构成，边缘定位精度不高，如图9（c）所示。亚像素定位算法是在像素级边缘检测的基础上逐渐发展而来的，首先需要经过像素级边缘检测粗定位，然后利用粗定位边缘点周围邻域内的像素数据进行边缘点的亚像素级精确定位，如图9（d）所示。图9 亚像素边缘处理亚像素定位算法主要有三类：矩方法、插值法和拟合法。1）矩方法矩方法计算简便，应用于齿轮边缘检测可以减小测量误差。相关文献提出一种利用前三阶灰度矩进行亚像素边缘定位的算法，这是文献中最早提出的矩方法。随后基于空间矩、Zernike 正交矩的方法也相继被提出。相关文献利用基于Zernike 矩的齿廓边缘检测算法，对齿顶圆直径为49. 751 mm、齿数为23 的齿轮测得的齿顶圆直径、齿根圆直径的相对误差在0. 02% 以内，齿距累积总偏差的相对误差约5. 15%。相关文献提出一种基于灰度矩的亚像素边缘检测算法，该算法以邻域窗口的灰度均方差积表示边缘强度，灰度重心所在的方向表示灰度变化的方向，在初始边缘的基础上按求取的灰度变化方向划分为八个区域，构建一维灰度矩模型解算亚像素边缘位置，对于噪声系数为0. 005 的模拟图像，该算法的绝对定位误差为0. 013 pixel。相关文献提出了一种复合亚像素边缘检测方法，该方法基于orthogonal Fourier-Mellin moment（OFMM），可为后续齿廓缺陷检测提供精确的齿廓形状。2）插值法插值法运算速度快，应用于齿轮在线检测设备能够满足生产节拍的要求。插值法的核心是对像素点的灰度值或灰度值的导数进行插值，以增加信息。德国MVtec 公司开发的著名机器视觉算法包Halcon 在工业领域应用广泛，其中的亚像素边缘检测算子采用的就是插值法。相关文献基于Halcon 算法包中的亚像素边缘检测算子，开发了一套齿轮测量应用程序，可以得到齿廓亚像素点集合，并设定条件剔除假边缘，最终得到齿顶圆直径等参数。3）拟合法拟合法对噪声不敏感，适用于噪声较多的齿轮图像，但求解速度较慢。拟合法是通过对像素坐标和灰度值进行理想边缘模型拟合来获得亚像素边缘的。相关文献提出一种基于高斯积分曲面拟合的亚像素边缘定位算法，可最大限度地消除噪声的影响，与原有高斯拟合算法相比，该算法通过坐标变换简化了曲面拟合问题，计算速度提高1 倍，可以满足五级精度的渐开线直齿圆柱齿轮的齿廓偏差测量要求。3.2.3 特征提取和模式识别算法缺陷检测算法一般由图像预处理、图像分割、特征提取和模式识别等步骤组成，其中特征提取和模式识别是缺陷检测的关键环节。特征提取的有效性对后续目标缺陷识别精度、计算复杂度、检测鲁棒性等均有重大影响。常用的特征提取算法可以分为三种，分别是基于纹理、颜色和形状的特征提取算法。提取完特征后，还需采用模式识别算法对缺陷进行区分。模式识别算法主要有匹配识别和分类识别两类。齿轮缺陷检测常用的匹配识别算法有FAST 和SIFT 算法等，常用的分类识别算法有基于人工神经网络或支持向量机的算法。相关文献提出了一种基于FAST-Unoriented-SIFT 提取算法和BoW（Bag-of-Words）模型的行星齿轮故障识别方法，该方法将原始振动信号转换为灰度图像后，通过FAST-Unoriented-SIFT 算法直接提取灰度图像中的特征。FAST-Unoriented-SIFT 算法结合了FAST 和SIFT 算法的优点，忽略了特征的方向。最后在提取的特征的基础上建立BoW 模型，该方法对齿轮故障的整体识别率达98. 67%。相关文献提出了一种改进的GA-PSO 算法，称为SHGAPSO算法，先经过图像分割算法提取齿轮的几何形状、纹理和颜色特征，再重建BP 神经网络，并使用SHGA-PSO 算法优化结构和权重。SHGA-PSO 算法对坏齿、划痕、磨损和裂纹4 种不同的齿轮缺陷样本的识别正确率在94% 以上。相关文献基于YOLO-v3 网络实现了对金属齿轮端面凸起、凹陷和划痕三种缺陷的快速检测和定位，对每幅图像的平均检测时间为77 ms，对三种缺陷的平均精确度（AP）和平均召回率（mean recall）分别为93% 和91%，检测效果如图10 所示。图10 齿轮缺陷特征提取与模式识别3.3 齿轮精度测量齿轮形状复杂，精度要求高。为保证齿轮产品质量，需要控制的齿轮精度指标有齿距偏差、齿廓偏差、螺旋线偏差、齿厚、齿圈跳动等，其中除螺旋线偏差外，其他精度指标都可以用齿轮端截面轮廓数据进行计算。齿轮精度测量主要有两个问题需要解决，一是通过图像处理获得被测齿轮的精确的端面轮廓信息，二是根据齿轮精度理论和相关齿轮精度标准计算齿轮各项偏差值并给出齿轮精度评定结果。通过齿轮精度等级，可以确定对视觉检测系统的测量精度要求。以齿数20、模数1 mm、5 级精度的直齿圆柱齿轮为例，其齿距累积总偏差为11 μm，齿廓总偏差为4. 6 μm。按测量仪器精度为被测指标允差的1/3~1/5 估算，测量5 级精度齿轮的测量仪的精度应优于1. 6 μm。这对视觉测量而言，是非常困难的。齿轮视觉测量精度依赖于测量系统的硬件和数据处理算法。由于所用相机、镜头等图像采集系统硬件和图像处理算法等软件的不同，以及被测对象齿轮的尺寸参数和精度要求不同，齿轮视觉检测系统的测量精度的差异很大，但在齿轮被测项目评定方面，都是根据齿轮精度相关标准进行的。相关文献依据齿轮精度标准ISO1328-1，给出了视觉测量齿距偏差和齿廓偏差的评定方法，对模数为0. 5 mm 的8 级精度直齿轮测得的齿距偏差、齿廓偏差与齿轮测量中心的测量结果差值最大为4 μm。相关文献采用视觉测量方法测量模数为2 mm、齿数为90的齿轮，齿廓总偏差5 次测量的标准差为0. 028 μm，取得了很好的测量重复性。相关文献提出了视觉测量齿轮的公法线长度的方法，其测量精度能够满足工程应用要种类不全，提高缺陷识别准确率和效率是着力重点。随着人工成本的增加和产业升级需求的提升，在大规模齿轮生产过程中齿轮视觉在线检测设备的应用越来越多。齿轮视觉在线检测设备的特点有：耦合于生产线上，可高效测量批量齿轮的尺寸精度，实时监测齿轮质量，自动剔除不合格品，形成“生产-检测-分选”自动化流水线；对齿轮外观缺陷进行识别和分类，实现大批量齿轮的“应检尽检”，用“大数据”手段分析齿轮工艺问题，与生产管控系统互联，及时调整工艺参数，减少损失；实现齿轮质量长期监测，及时发现齿轮质量的异常变化；可实现网络化监管和远程监控，即使在千里之外也可以监控整个生产过程，把握生产动态。在未来，齿轮视觉检测技术必将纳入更多先进的科学技术，齿轮视觉检测仪器也将集成更多新技术，并充分发挥各项技术的优点，提升检测效率和精度。三维视觉检测技术、视觉检测设备的复合化、微型化和智能化将是齿轮视觉检测技术的发展趋势。未来每条齿轮产线的生产动态都可以集成到一个软件中进行分析，检测数据实时存储到云端，长期积累的庞大数据将为齿轮生产工艺带来巨大的变革。毫不夸张地说，视觉检测技术将会带来齿轮检测领域的革命，现在还仅仅处于入门口。（省略参考文献51篇）