便携式机械振动测试系统的设计与实现

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在现代机械工业 和机 械工程 中，机 械振动信号反映了机械系统的动态信息。因此，利用振动测试系统对设备进行实时监测和故障分析成为现代工业保障运行设备安全、及时避免隐患的重要手段。随着计算机的技术的飞速发展，出现了以计算机软件为核心的虚拟测试 系统 。本 系统以美国国家仪器公司(National Instruments，简称 NI)推出的 LabVIEW 软件作为开发平台，对 1221L-050加速度传感器的信号进行数据采集和时频域分析 ，并根据分析结 果判断振动信号的动态特性 。本系统采样 了-种新 的高精度频谱分析方法--相位差校正法 。 ，提高了系统的频谱测量精度 ，使 得测量 频率误 差小 于 0.01%。

本系统可应用在地震勘探、设备状态监测、故障诊断等领域。

1 系统整体构成本系统由 1221L-050加速度传感器、信号调理 电路 、USB 采 集 卡 和 PC 机 组 成。其 工 作 过 程 为 ：1221L-050加速度传感器拾取振动信号，经过信号调理电路放大滤波处理后经由触发拈产生触发信号启动 MP424 USB采集卡对振动信号进行采集 ，并将采集的数据通过 USB线传输到 Pc机内存中，Pc机通过 LabVIEW 对采集数据进行分析处理 ，并 以波形的形式显示在 LabVIEW 前面板上。系统整体原理框图如图 1所示。

1.1 1221L-050加速度传感器1221L-050是-个低噪声、高灵敏度、大量程加速度传感器。其灵敏度达到80mV/g，输入范围为 -50g～50g，其频率响应为 0～2000Hz，可以承受的最大加速度为 5000g。它的输出为两个模拟 电压值 ，收稿 日期 ：2012-10-17作者简介：郝建亮(1988-)，男，山西晋中人，中北大学信息与通信工程学院电-/：.rl试技术国家重点实验室硕士研究生，主要从事测试技术计量与仪器，(E-mail)haojianliang123###163.com。

2013年5月 田原螈，等：电容器铝壳表面缺陷检测的CCD图像处理 ·75·爆线厚度超标等缺 陷；表面粗糙度缺陷包括 ：表面不光滑、表 面分层 、表面拉丝、表面无光泽 、内壁黑条 、内壁弧形 、内壁拉丝、CL超标等缺陷。

2.3 形状缺 陷检测系统由三台 CCD工业摄像机 、照明系统作为-次感光元件 ，摄像机分别位于传送带两侧 和正上方 ，照明系统应平行 于摄像机光轴位置 ，以保证工件 图像无阴影和反光影响。位于两侧 的摄像机主要负责检测铝壳外表 面有 无明显变形 ，由于铝壳属于标准件 ，外表 面呈规则矩形 ，且 表面无 异物，系统通过选取标准 图像和被采集 图像 进行差影检测 ，检查工件表面是否存在变形 、异物、破洞、梯度、废料 、防爆线厚度及开裂 ，如果差 影图像存在灰度值不 为 0的像素点，则判定为次 品。位于传送带上方 的摄像 机主要负责检测工件 的圆度及有无 防爆线 ，同样 采用差影检测法，如存在恢复值不为0的像素点即为次品。

2.4 表面粗糙度缺陷检测表面粗糙度缺陷分为外表面缺陷及 内表面缺陷两种 。

外表面粗糙度的检测由三台 CCD工业摄像机、放大镜和照明装置组成 ，摄像机分别位 于传送 带两侧和正上方 ，对工件表面的纹理进行检测 ，利用纹理基元和灰度直方 图的关 系，通过提取工件表 面纹理直方图的均值与方差与标准件作对 比，若纹理基元相似，则为正品，若均值和方差较大，则为次品。

内表面粗糙度检测 由两根光线 内窥镜、CCD工业摄像机作为感光元件，两根光线内窥镜背向排列，探入铝壳样件 内部 ，提取 内壁表面粗糙度图像 ，检测方法与外表面原理-致 。

2.5 颜色缺陷检测对于需要进行颜色检测的铝壳样件，可通过提取样件颜色的HSV值 ，与标准件进行对比，相似度- 致的为正品，否则为次品。

2.6 模糊识别模式进行缺陷分类由于存在缺 陷的类别较 多，所 以本文 拟采用模糊识别 的方式 ，采用隶属原则 归类 ，特征向量 由矩形度、圆度 、灰度均值和方差组成 ，即输入 n个正品和次品的图像 ，提取其特征 ，通过选择判别系数 与被测铝壳样件进行 的比较 ，来确定缺陷类型。

3 结束语本文为了检测铝壳样件缺陷 ，经过图像 的采集、灰度处理 、中值滤波、二值化处理等 图像处理过程 ，采用差影检测法确定样件是否存在缺 陷，通过模糊识别模式区分缺陷类别。从 图像的采集到确定检测结果整个检测时间在 0.1秒 内完成。为了降低检测系统成本 ，通过设计三套传输装 置可以实现 1秒 内同时检测近 20个样 件 的 目的，满 足企业 的技术要求，降低企业铝壳件对外贸易因样件缺陷产生的退货率及 巨大经济损失。