光学CCD非接触两维测量仪中瞄准精度的研究

摘要

利用CCD进行尺寸测量是一种非常有效的非接触检测方法,这种方法被广泛的应用于零件尺寸的精密测量中.该文以面阵CCD为传感器,设计了一种零件尺寸测量装置,实现了零件尺寸的图像边缘亚像素定位,对面阵CCD在高精度测量方面的应用作了进一步的探索和讨论,为面阵CCD在复杂零件尺寸高精度测量的实现打下了基础.该实验装置是在实验室现有的万能工具显微镜的基础上改造而成的,是由CCD图像传感器、光栅传感器、光学成像系统、数据采集系统、图像采集系统和计算机及相关的机械结构构成的光学CCD非接触两维测量装置.该文的主要研究内容有:图像测量的理论及系统设计;光学成像以及图像采集系统.讨论了CCD对零件的边缘瞄准及瞄准精度.将摄取的零件图像送入计算机进行处理,并对此图像的亚像素边缘进行计算,获得高精度的边缘定位.在理论部分,探讨了几种常见的亚像素边缘检测的算法,并对多项式插值亚像素边缘检测方法对零件的边缘定位进行了研究,列举了几种仿真图的制作方法,运用仿真图和实测图像对多项式插值边缘检测算法进行了测试,分析了导致误差较大的几个影响因素,并得到了较满意的结果.利用CCD进行尺寸测量很适合工业上的零件精密测量,具有较高的实用价值和广泛的应用前景.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题的提出及实际意义

1.2 CCD工作原理发展现状及应用情况

1.2.1 CCD工作原理

1.2.2 CCD的发展现状

1.2.3 CCD的应用

1.3光学非接触测量的讨论

1.4亚像素技术概述

1.5图像处理的目的和意义

1.6课题来源及主要研究内容

1.6.1课题来源

1.6.2课题的研究内容

1.7本章小结

第2章光学CCD非接触两维测量系统硬件结构

2.1图像测量的理论基础及系统组成

2.1.1基本概念

2.1.2图像测量系统

2.1.3图像采集和处理分析

2.2数据采集系统结构组成简介

2.2.1光栅传感器工作原理

2.2.2数据采集卡

2.3光学系统简介

2.3.1照明系统的设计原则

2.3.2常见的照明方式

2.3.3透镜成像系统组成结构

2.4图像采集环节

2.4.1 CCD摄像机的特性参数及选择

2.4.2 VIDEO-PCI-SM图像采集卡简介

2.5本章小结

第3章图像的亚像素边缘检测

3.1亚像素定位原理及选用条件

3.1.1亚像素基本原理

3.1.2亚像素算法的选用条件

3.2几种亚像素定位算法的研究

3.2.1矩定义

3.2.2形心和灰度重心法

3.2.3一维边缘定位法

3.2.4多项式插值亚像素边缘检测法

3.3亚像素定位的实现

3.3.1十字窗边缘自动检测算法

3.3.2亚像素定位的实现

3.3.3仿真图像制作

3.4本章小结

第4章实验结果及讨论

4.1软件的部分流程图

4.1.1图像的采集程序框图

4.1.2数据采集卡的数据采集程序框图

4.1.3图像的亚像素边缘瞄准程序框图

4.2软件仿真图结果

4.3仿真图处理结果与讨论

4.4试验摄取图像处理结果与讨论

4.5下一步的工作展望

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢