基于CCD的大范围直径测量系统研究

摘要

直径测量系统在现代工业生产中应用十分广泛，对直径实现高精度和快速测量在工业控制、工业生产中有着重要的应用价值，基于CCD的非接触式直径测量方法可以在不损害被测物物理性质的前提下完成对待测物的测量，测量速度快、精度高，而且对测量环境没有特殊要求，在现代工业生产中应用十分广泛。
　　本文在保证测量精度的前提下以增大测量范围为主要目的，在查阅大量国内外文献，详细分析国内外的研究现状的基础上，主要完成了以下几方面的研究内容:
　　(1)提出了两套测量方法共用一套成像光路的测量系统。该系统运用光幕法和衍射法测量细圆柱体直径，从而提高了系统的测量范围，实验结果表明共用成像系统的两种测量方法在测量细圆柱体直径可以在保证测量精度的前提下，增大了测量范围。
　　(2)研制了一套基于CCD的大范围细圆柱体直径测量系统。测量系统选用氦氖激光器和大功率LED作为光源，面阵CCD相机作为接收器。系统的测量范围是0.04～40mm.系统研究了透射式成像光路和反射式成像光路的区别，并分析了针对远心成像系统对待测物空间位置的要求。
　　(3)根据常用的CCD标定方法，以及标定后的测量结果的误差分析，提出二次曲线标定方法，在测量范围内二次曲线标定方法有效减小了对于直径在0.5-1.5mm范围内的细丝直径测量结果误差。
　　(4)针对测量系统里的两种测量方法，设计相应的图像处理及数据分析程序，并在MATLAB环境下设计图形用户界面，从而达到测量结果实时显示。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 常用测量方法简介

1．2．2 国内外发展现状

1．3 课题主要研究内容

2 系统工作原理及整体方案设计

2．1 引言

2．2 基于CCD测量系统整体方案设计

2．3 光幕法测量原理

2．3．1 相机CCD标定

2．3．2 CCD图像边界提取

2．4 衍射法测量原理

2．4．1 巴比涅原理

2．4．2 夫琅和费衍射原理

2．5 本章小结

3 基于CCD直径测量系统的数据处理研究

3．1 引言

3．2 光幕法测量直径数据处理方法

3．2．1 测量系统构成

3．2．2 CCD像素标定

3．2．3 光幕法测量结果

3．2．4 数据处理优化

3．3 衍射法测量直径衍射花样处理方法

3．3．1 测量系统构成

3．3．3 衍射花样处理

3．4 亚像素分析

3．5 误差分析

4 基于CCD直径测量系统软件设计与优化

4．1 引言

4．2 数据处理软件设计

4．3 在线测量结果及存在问题

5 总结与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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