光学自准直比较测角仪的数字化测量技术研究

摘要

传统的光学自准直比较测角仪都是依靠人眼从仪器的目镜中观察分划板，长时间操作容易造成测量人员眼睛疲劳，增大瞄准读数误差，降低工作效率。对于光学加工企业中长期使用的目视比较测角仪，为了降低人眼观测的难度，提高加工和检测的效率，迫切需要对比较测角仪进行数字化改造。
　　 本论文设计并构建了光电成像系统，用CCD摄像机代替人眼采集比较测角仪的分划板图像，对其进行处理，分别采用Hough变换识别分划板刻线、采用模板卷积运算识别分划板数字的方法，自动判读分划刻尺之间的距离，实现比较测角仪的数字化测量。
　　 通过对楔形平板玻璃的测量，分析了传统比较测角仪、尼康0.5″比较测角仪、比较测角仪数字化测量系统的测量误差。经过改造后的比较测角仪数字化测量系统的测量误差能够在1％以内，与传统的比较测角仪相比，降低了测量误差，与尼康0.5″比较测角仪相比，测量误差相当;同时提高了测量效率。改造后的比较测角仪在光学加工企业的使用中，大大降低了人眼的疲劳程度，方便了测量人员的操作，加快了检测零件的速度，从而提高了企业的加工效率，另外也便于企业对新员工进行培训。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 光学自准直比较测角仪数字化测量的概述

1．2．1 目视仪器仪表数字化改造的发展概述

1．2．2 光学自准直比较测角仪数字化改造的发展概述

1．2．3 分划板识别概述

1．3 课题的主要研究内容

2 光学自准直比较测角仪的原理

2．1 自准直法测量楔形平板玻璃的原理

2．2 光学自准直比较测角仪的构造原理

2．3 光学自准直比较测角仪的测量方法

2．4 光学自准直比较测角仪的改造要求

2．5 本章小结

3 光学自准直比较测角仪的数字化测量系统

3．1 光学自准直比较测角仪的光电成像系统

3．1．1 CCD摄像机的选取

3．1．2 摄像机镜头的选取

3．1．3 图像采集卡的选取

3．2 光学自准直比较测角仪数字化测量系统的机械连接机构

3．3 本章小结

4 光学自准直比较测角仪分划板图像的自动判读

4．1 光学自准直比较测角仪分划板图像的预处理

4．1．1 分划板的灰度校正

4．1．2 分划板的空间滤波

4．1．3 分划板的图像分割

4．2 光学自准直比较测角仪分划板反射像偏移量的自动判读

4．2．1 分划板反射像的长直线偏移量的自动判读

4．2．2 分划板反射像的数字偏移量的自动判读

4．3 CCD摄像机像素当量的标定

4．4 本章小结

5 实验与结果

5．1 光学自准直比较测角仪光电成像系统的装调

5．2 光学自准直比较测角仪的数字化测量系统的测量结果

5．2．1 改造前的1’光学自准直比较测角仪的测量误差分析

5．2．2 1’比较测角仪数字化测量系统测量楔形平板玻璃

5．2．3 1’比较测角仪数字化测量系统测量其它零件

5．3 其它应用——光学定心磨边机的视频化改造

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

7 研究生期间所做的其它工作

致谢

参考文献

附录：机械结构图纸