零件轮廓尺寸非接触式测量技术研究

摘要

本文设计、搭建了一个非接触测量平台，并对零件轮廓尺寸测量原理及方法进行研究，对所得数据进行误差分析。 在制造业中常常会遇到零件或者零件的尺寸是否在要求的指标内或零件是否有处于正确的位置以及要求的尺寸。这类测量主要会涉及检测零件的二维以及三维的几何特征，比如几何尺寸、形状大小、零件位置等特征。非接触测量顾名思义就是在测量时测量器件不与测量物体直接接触，通过其他方式获得具体的测量数，对一些特殊条件的测量有自己明显的优势。 本课题研究的非接触测量方法是把图像摄取技术与计算机图像处理有效的结合起来，用成像系统对被测物体影像进行摄取然后传输至计算机，再通过编程计算机软件系统对图像进行处理并预处理、拟合计算，最终得到各项检测数据。 课题中整个非接触测量平台包括硬件平台和软件系统，其中硬件平台主要是对零件轮廓进行图像采集和摄取，软件系统以高级语言（VC++）为工具通过对图像进行剪裁、二值化、滤波、细化对图像预处理，并通过相关拟合运算获得测量数据及对误差进行处理。 经过仔细的分析和理论研究，本方案对采集到的零件轮廓尺寸数据能够进行较为准确的测量及显示，并对测量结果进行误差分析。

目录

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.3课题的目的和意义

1.4课题的研究内容

1.5本章小结

第二章 系统总体设计

2.1需求分析

2.2总体设计方案

2.3 非接触测量平台的硬件设计方案

2.4 非接触测量平台软件设计方案

2.5 本章小结

第三章 系统硬件平台设计

3.1 引言

3.2 照明系统设计

3.3成像系统设计

3.4图像采集卡

3.5运动控制卡

3.6直流伺服电机

3.7主要部件

3.5本章小结

第四章 数字图像预处理

4.1 图像与数字图像

4.1.1 数字图像处理发展现状

4.2 图像剪裁

4.2.1图像剪裁的意义

4.2.2图像选框剪裁

4.2.3最小图像剪裁

4.3 图像二值化

4.3.1 图像二值化原理及意义

4.3.2 简单阈值法

4.3.3 Bernsen法

4.4 图像平滑

4.4.1 图像平滑的意义

4.4.2 图像均值滤波

4.4.3 图像高斯滤波

4.4.4图像中值滤波

4.4.5 图像高斯滤波和中值滤波对比

4.5 图像细化

4.5.1 图像细化的意义

4.5.2 Hilditch细化算法

4.6 直线拟合

4.6.1 直线拟合的意义

4.6.2直线拟合算法描述与实现

4.7 最小二乘法圆拟合

4.7.1 最小二乘法圆拟合的意义

4.7.2最小二乘法圆拟合算法描述

4.8 本章小结

第五章 系统软件设计

5.1 软件工具—VC++

5.2 软件总体结构设计

5.3 运动控制模块设计

5.4 图像采集模块设计

5.5 图像处理模块设计

5.5.1 图像预处理子模块设计

5.5.2 图像测量子模块设计

5.6 数据管理模块设计

5.7 软件界面和功能演示

5.7.1 照明功能

5.7.2 聚焦功能

5.7.3 边界点获取功能

5.7.4 测量直线功能

5.7.5 测量圆/椭圆

5.8 本章小结

第六章 实验和误差分析

6.1 实物测量实验

6.2 误差分析

6.3 本章小结

第七章 总结和展望

7.1 全文总结

7.2 后续工作展望

致谢

参考文献