基于视觉测量的石英摆片几何尺寸测量方法的研究

摘要

石英摆片是石英挠性加速度计的敏感核心元件，由于其形状复杂、几何尺寸精度和表面质量要求较高，其加工质量直接影响使用性能，而石英摆片的几何参数又对石英挠性加速度计的工作性能有直接的影响，所以能够准确测量石英摆片的几何参数，对于提高石英加速度计的工作性能具有很重要的意义。目前，视觉测量技术在几何量测量中也得到广泛的应用，而国内对石英摆片几何参数的测量大多还是接触式测量方法，不仅精度难以满足要求，而且容易造成摆片的损坏。针对这一情况，本文对石英摆片进行非接触测量的研究，提出了基于视觉测量的几何参数测量方法。论文首先概述了国内外石英摆片参数测量方面的发展现状，阐述了计算机视觉检测技术在几何量测量上的发展状况以及应用，为系统的设计做好了准备。本文设计了基于视觉测量的CMOS图像采集系统的石英摆片几何尺寸测量的硬件系统，运用图像处理技术对图像采集系统采集的图像进行图像分析，计算得出需要的几何尺寸。本课题研究的重点是石英摆片几何尺寸测量的算法设计，综合考虑各种传统边缘检测算法，对空间矩亚像素定位技术进行了研究，提出了在本系统中采用zernike矩亚像素定位算法得到石英摆片外圆轮廓的亚像素位置，通过最小二乘法拟合得到石英摆片的精确定位参数和半径尺寸，并对系统作了校准，得出像素与实际尺寸的比例系数，最后对测得的实验数据进行了实验结果分析。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 本课题的来源、目的以及意义

1.2 石英摆片检测技术国内外的研究概况

1.3 计算机视觉

1.3.1 计算机视觉概述

1.3.2 计算机视觉检测

1.3.3 国内外视觉检测现状及发展趋势

1.4 本课题研究的主要内容

第2章 石英摆片测量系统的总体设计

2.1 测量系统的构成

2.1.1 光源

2.1.2 光学镜头

2.1.3 CMOS 摄像机

2.1.4 测试装置平台

2.2 软件实现

2.2.1 系统软件平台

2.2.2 图像处理软件

2.3 本章小结

第3章 石英摆片测量系统的图像处理

3.1 图像处理概述

3.1.1 数字图像处理技术的特点

3.1.2 数字图像处理的研究内容及主要方法

3.1.3 数字图像处理的应用及其发展动向

3.2 图像的数字化

3.2.1 图像数字化系统构成

3.2.2 采样

3.2.3 量化

3.2.4 数字图像的表示方法

3.3 图像的预处理

3.4 图像分割

3.4.1 图像二值化

3.4.2 边缘检测

3.5 本章小结

第4章 测量实验

4.1 系统校准

4.2 检测结果

4.3 实验结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢