本发明属于工业零件尺寸检测技术领域，具体涉及零件圆周跳动误差自动检测装置及方法。
背景技术
工业零件在精加工后，都要进行零件加工精度的检验。尤其是圆柱型零件，不仅对零件的半径有要求，还对零件的圆周跳动误差有非常严格的技术指标。为检验零件的圆周跳动误差，通常使用百分表或千分表等量具。将百分表或千分表的测量头靠在零件的圆周上，当零件转动时，圆周上的跳动误差会反映到量具的表盘上，这时通过读取表盘上的刻度变化，可以计算出零件的圆周跳动误差。但这个检验工作是一个没有技术含量的重复性劳动，采用人工方式测量，速度慢且效率低下，而且工人在进行成千上万次观测检验时，难免偶尔会出现错误观察，导致误检。而且现有人工检验的方法难以将检验数据存档保存，为日后核验复查提供数据。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明提供零件圆周跳动误差自动检测装置及方法，能够自动测量出零件的圆周跳动误差，效率高、速度快、准确性高。
第一方面，一种零件圆周跳动误差自动检测装置，包括外壳，以及设置在外壳内的量具、摄像头、控制器和红外灯；
其中，量具的测量头和测量杆均穿过所述外壳、暴露在外壳外表面设置；所述摄像头和红外灯设置在量具上方，且均朝向量具的表盘设置；摄像头和红外灯并排设置；
所述红外灯用于照亮量具的表盘；
所述摄像头用于开启待测零件的测量时，拍摄表盘的图片，并传给控制器；
所述控制器用于分析表盘的图片，得到图片中表针的位置；并根据图片中表针的位置计算得到待测零件的圆周跳动误差。
优选地，所述量具包括千分表或百分表。
优选地，所述控制器用于分析表盘的图片，得到图片中表针的位置具体包括：
通过图像灰度阈值分割法对所述图片进行分割，得到表针部分和表盘部分；
设置所述表针部分的灰度为0，表盘部分的灰度为255；
使用hough变换在图片中提取黑色直线，将表针部分从表盘部分中分割出来，得到表针的位置。
优选地，所述计算待测零件的圆周跳动误差具体包括：
将量具的检测头接触待测零件的圆周，读取当前表针的位置，计算得到初始度数；
当待测零件转动时，根据表针的位置计算得到待测零件的实时度数；
实时计算实时度数和初始度数差值，得到所述圆周跳动误差；
如果圆周跳动误差超过预设的误差上限时，进行报警。
优选地，所述控制器还用于记录待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间；控制器还用于接收用户的查询指令，查询待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间。
第二方面，一种零件圆周跳动误差自动检测方法，包括以下步骤：
将待测零件的轴线固定在工作台上，使得待测零件能够沿其轴线转动；
将零件圆周跳动误差自动检测装置中量具的检测头接触待测零件的圆周；
转动待测零件；
零件圆周跳动误差自动检测装置中摄像头拍摄表盘的图片，并传给控制器；
控制器分析表盘的图片，得到图片中表针的位置；并根据图片中表针的位置计算得到待测零件的圆周跳动误差。
优选地，所述量具包括千分表或百分表。
优选地，所述控制器分析表盘的图片，得到图片中表针的位置具体包括：
控制器通过图像灰度阈值分割法对所述图片进行分割，得到表针部分和表盘部分；
控制器设置所述表针部分的灰度为0，表盘部分的灰度为255；
控制器使用hough变换在图片中提取黑色直线，将表针部分从表盘部分中分割出来，得到表针的位置。
优选地，所述计算待测零件的圆周跳动误差具体包括：
当将零件圆周跳动误差自动检测装置中量具的检测头接触待测零件的圆周时，控制器读取当前表针的位置，计算得到初始度数；
当转动待测零件时，控制器根据表针的位置计算得到待测零件的实时度数；
控制器实时计算实时度数和初始度数差值，得到所述圆周跳动误差；
如果圆周跳动误差超过预设的误差上限时，进行报警。
优选地，该方法在计算待测零件的圆周跳动误差之后，还包括：
控制器记录待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间；
控制器接收用户的查询指令，查询待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间。
由上述技术方案可知，本发明提供的零件圆周跳动误差自动检测装置及方法，摄像头可以自动拍摄待测零件检测过程中表盘的图片，并能自动识别出图片上表针的位置，能够自动测量出零件的圆周跳动误差，效率高、速度快、准确性高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为实施例一提供的零件圆周跳动误差自动检测装置的结构示意图。
图2为实施例三提供的零件圆周跳动误差自动检测装方法的流程图。
图3为实施例三中计算表针位置的流程图。
图4为实施例三中计算圆周跳动误差的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例一：
一种零件圆周跳动误差自动检测装置，参见图1，包括外壳1，以及设置在外壳1内的量具5、摄像头2、控制器4和红外灯3；
其中，量具5的测量头和测量杆52均穿过所述外壳1、暴露在外壳外表面设置；所述摄像头2和红外灯3设置在量具5上方，且均朝向量具的表盘51设置；摄像头2和红外灯3并排设置；
具体地，所述量具包括千分表或百分表。摄像头、控制器和红外灯可以固定密封在外壳内，这样整个装置除了量具的测量头和测量杆，其他的都密封在外壳内，使用方便。摄像头最好设置在表盘正上方，红外灯尽量靠近摄像头设置，这样降低了拍摄的误差。摄像头最好选用高帧率广角工业摄像头。
所述红外灯3用于照亮量具的表盘，保证摄像头拍摄光线的亮度；
所述摄像头2用于开启待测零件的测量时，拍摄表盘的图片，并传给控制器；
具体地，红外灯和摄像头朝向表盘设置，使得红外灯能够照的表盘更亮。摄像头能够更清晰地拍摄到表盘的图片。
所述控制器4用于分析表盘的图片，得到图片中表针的位置；并根据图片中表针的位置计算得到待测零件的圆周跳动误差。
具体地，控制器对拍摄的图片进行识别，得到表针在表盘上的位置，从而读出表针的度数，计算待测零件的圆周跳动误差。
该装置摄像头可以自动拍摄待测零件检测过程中表盘的图片，并能自动识别出图片上表针的位置，能够自动测量出零件的圆周跳动误差，效率高、速度快、准确性高。
实施例二：
实施例二在实施例一的基础上提供了一种图片分析方法。所述控制器用于分析表盘的图片，得到图片中表针的位置具体包括：
通过图像灰度阈值分割法对所述图片进行分割，得到表针部分和表盘部分；
具体地，由于在红外光照射的情况下，表针在图片中是细长的黑色针状，而表盘则是乳白色，两者颜色有明显的差异。所以采用图像灰度阈值分割法提取表针部分和表盘部分，其中图像灰度阈值分割法的阈值设为80。
设置所述表针部分的灰度为0，表盘部分的灰度为255；
具体地，经过图像灰度阈值分割法后，设置表针部分的灰度为0，即黑色。设置表盘部分的灰度为255，即白色。这样使得表针部分和表盘部分的颜色差异越大，方便后续定位表针位置。
使用hough变换在图片中提取黑色直线，将表针部分从表盘部分中分割出来，得到表针的位置。
具体地，hough变换是一种使用表决原理的参数估计技术。其原理是利用图像空间和hough参数空间的点－线对偶性，把图像空间中的检测问题转换到参数空间。采用上述方式能够准确地得出表针在表盘上的度数。
除此之外，本实施例还提供一种圆周跳动误差的计算方法。所述计算待测零件的圆周跳动误差具体包括：
将量具的检测头接触待测零件的圆周，读取当前表针的位置，计算得到初始度数；
当待测零件转动时，根据表针的位置计算得到待测零件的实时度数；
实时计算实时度数和初始度数差值，得到所述圆周跳动误差；
如果圆周跳动误差超过预设的误差上限时，进行报警。
具体地，百分表、千分表等量具的表盘上标明了每格代表多少微米、表盘一周有多少格。比如百分表每格是10微米，一共100格，表针在表盘上转动一周是360°，所以每度的值是10*100/360≈2.78微米。这样就可以将表盘上的计量单位转换为长度单位。
使用时，在保证零件圆周跳动误差自动检测装置和待测零件的相对位置不变的情况下，将量具的检测头接触待测零件的圆周。初始度数可以由检测头接触待测零件的圆周上任一点得到，作为测量过程的对比值，该点简称初始点。检测头接触待测零件的圆周的力度也可以由用户自行选择。如果待测零件是一个标准的圆形时，那么在转动待测零件的过程中，表盘上的刻度不变，与初始点的刻度一致。如果待测零件某一点的位置相对于初始点凹下去时，表盘上的刻度相对于变小，说明该点的半径比初始点的半径小。如果待测零件某一点的位置相对于初始点凸下去时，表盘上的刻度相对于变大，说明该点的半径比初始点的半径大。
所以当待测零件转动一圈后，量具就能测出待测零件一圈的半径跳动误差，即圆周跳动误差。如果圆周跳动误差超过预设的误差上限时，进行报警，说明该待测零件的圆周跳动误差不符合技术指标。误差上限由用户根据不同产品和要求设置。
优选地，所述控制器还用于记录待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间；控制器还用于接收用户的查询指令，查询待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间。
具体地，每个待测零件的检测结果(包括待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间等)可以存储在本地计算机的mysql数据库中。用户也可以查询任一零件的测量结果。在查询时可通过以上信息进行查询，这样该方法对所有零件进行全流程跟踪。
本发明实施例所提供的系统，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
实施例三：
一种零件圆周跳动误差自动检测方法，参见图2，包括以下步骤：
s1：将待测零件的轴线固定在工作台上，使得待测零件能够沿其轴线转动；
s2：将零件圆周跳动误差自动检测装置中量具的检测头接触待测零件的圆周；
s3：转动待测零件；
s4：零件圆周跳动误差自动检测装置中摄像头拍摄表盘的图片，并传给控制器；
s5：控制器分析表盘的图片，得到图片中表针的位置；并根据图片中表针的位置计算得到待测零件的圆周跳动误差。
优选地，所述量具包括千分表或百分表。
优选地，参见图3，所述控制器分析表盘的图片，得到图片中表针的位置具体包括：
s11：控制器通过图像灰度阈值分割法对所述图片进行分割，得到表针部分和表盘部分；
s12：控制器设置所述表针部分的灰度为0，表盘部分的灰度为255；
s13：控制器使用hough变换在图片中提取黑色直线，将表针部分从表盘部分中分割出来，得到表针的位置。
优选地，参见图4，所述计算待测零件的圆周跳动误差具体包括：
s21：当将零件圆周跳动误差自动检测装置中量具的检测头接触待测零件的圆周时，控制器读取当前表针的位置，计算得到初始度数；
s22：当转动待测零件时，控制器根据表针的位置计算得到待测零件的实时度数；
s23：控制器实时计算实时度数和初始度数差值，得到所述圆周跳动误差；
s24：如果圆周跳动误差超过预设的误差上限时，进行报警。
优选地，该方法在计算待测零件的圆周跳动误差之后，还包括：
控制器记录待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间；
控制器接收用户的查询指令，查询待测零件的编号、圆周跳动误差最大值以及检测时间。
该方法摄像头可以自动拍摄待测零件检测过程中表盘的图片，并能自动识别出图片上表针的位置，能够自动测量出零件的圆周跳动误差，效率高、速度快、准确性高。
本发明实施例所提供的方法，为简要描述，实施例部分未提及之处，可参考前述系统实施例中相应内容。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。